Как известно, данная тема изучается в 8-м классе. Для лучшего восприятия условия задач и последующего решения можно предложить использовать составление некоей логической цепочки содержания задачи и, соответственно этому, последовательных действий учащихся. Общая схема, охватывающая самые различные варианты предлагаемых задач, выглядит следующим образом (рис.1).
Рис. 1
Т. е. Схема охватывает различные изменения агрегатных состояний, а если понадобится, то и процесс сгорания топлива. Каждая, отмеченная на рисунке стрелка, ассоциируется в сознании учащихся с необходимостью применения конкретной формулы для вычисления количества теплоты, соответствующей данному процессу (нагреванию от t1 до t2, плавлению при постоянной температуре и т. п.). Пунктирными стрелками отмечены обратные процессы. При необходимости, для лучшего понимания условия задачи, можно на рисунках делать не буквенные обозначения, а записывать конкретные значения температуры и стрелки обозначать буквой Q с соответствующим порядковым номером. Кроме того, стрелку, которой отмечают количество теплоты, получаемое при сгорании топлива, лучше выделить красным цветом.
Рассмотрим конкретные примеры использования схем при решении задач указанного типа. Задача N III – 1 [1, с. 82]. “Вместимость формочки для получения льда в домашнем холодильнике равна 300 см3. В формочку налили воду при температуре 9° С. Рассчитайте количество теплоты, которое выделяется при превращении воды в лед при температуре -2° С?”.
Решение сводится к последовательному разбору содержания задачи и выполнению (рис. 2). Ниже, исходя из того, что общее количество выделившейся теплоты Q= Q1 + Q2 + Q3, записываем остальные формулы для каждого конкретного процесса и краткие пояснения к ним. (Попутно определяем массу вещества.)
Рис. 2
Очень ценным материалом при решении задач по данной теме является красочно оформленный “Раздаточный материал по физике” (8 кл.) М. А. и К. М. Ушаковых, в котором содержатся задачи, удачно описывающие сочетания процессов. Например задание 15-Б.
“Воду из мензурки перелили а сосуд, нагреваемый спиртовкой, и испарили. Найдите количество сгоревшего спирта, пренебрегая объемом термометра, нагреванием сосуда и потерями теплоты”. [2]. (Начальную температуру воды и ее объем определяют по рисунку к этой задаче). Выполняя решение составляем схему (рис. 3), а ниже делаем краткие записи.
Рис. 3
Нагревание Q1 = сm1 (t2 – t1).
Парообразование Q2 = Lm1.
От спирта Q = qm2 , где Q = Q1 + Q2.
Масса спирта m2 = Q\q.
Если масса вещества, участвующего в процессах изменяется, то можно предложить вариант оформления – рис. 4. Условие задачи приведено ниже.
Рис. 4
Рис. 5
“Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг. От 20 до 100° С и последующим образованием пара массой 250 г.?” [3. № 1121.]
Преимущество предлагаемого метода оформления состоит не только в достаточно высокой степени наглядности, в отсутствии пропусков вычислений, относящихся к промежуточным изменениям, происходящим с рассматриваемым веществом, но еще и в том, что для увеличения количества разобранных задач, их решения можно оформлять не полностью, а лишь составляя схему и записывая вдоль стрелок необходимые формулы. В качестве примера рассмотрим задачу, к которой дети относятся с большим интересом. Решается она или в общем виде, или с привлечением справочных таблиц и придуманных самостоятельно остальных данных (речь идет о комнатной температуре, массах или объеме). Сказку о “Стойком оловянном солдатике” Г.-Х. Андерсена вполне можно представить в виде задач по физике.
Изготовление солдатиков. Схема – рис. 6.
Рис. 6
Q1 = cm
t Охлаждение внутри формы до температуры кристаллизации.
Q2 =
m Отвердевание при постоянной температуре (tкр ).
Q3 = cm
Солдатика бросили в огонь. (Обратные процессы.)
Танцовщица сгорела.
Очень хорошо, если у учителя будут соответствующие иллюстрации к этой сказке. Их дети, умеющие рисовать, могут принести заранее.
Общую схему (рис. 1), при желании можно оформить в виде плаката, что оправдывает себя на начальных этапах формирования навыков решения задач данного типа. В этом случае вдоль стрелок можно записать формулы, соответствующие рассматриваемым процессам.
Кроме того, следует отметить, что очень важную роль при разборе задач по данной теме может сыграть таблица, устанавливающая наглядную связь между формулами и происходящими процессами, а также объясняющая физический смысл удельной теплоемкости и удельных теплот парообразования, плавления и сгорания.
Литература
- Марон А. Е., Марон Е.А. Опорные конспекты и дифференцированные задачи по физике. 7 – 9 классы. – М.: Просвещение, 2003 г.
- Ушаков М. А., Ушаков К. М. Раздаточный материал по физике. – М.: Просвещение, 1990 г.
- Лукашик В. М., Иванова Е. В. Сборник задач по физике. 7 – 9 классы. – М.: Просвещение, 2001 г.