Цели:
- актуализировать знания учащихся по изучаемой теме; добиться усвоения учащимися закона сохранения и превращения энергии для тепловых процессов – первого закона термодинамики; показать практическую значимость закона;
- способствовать развитию умения сопоставлять факты; логично и сжато строить свой ответ; систематизировать учебный материал;
- показать всеобщность этого закона, используя межпредметные связи курсов физики, биологии, технологии и познаваемость мира; формировать целостное восприятие мира; создать условия для создания положительной мотивации учебной деятельности;
Предварительная подготовка: Учащиеся получили задание ознакомиться с историей открытия закона сохранения энергии.
Оборудование:
- Таблицы: “Внутренняя энергия”, “1 закон термодинамики”;
- Компьютерная презентация; на столах учащихся деревянные и железные бруски;
Оформление: на доске -
- тема урока, дата, эпиграф, запись плана изучения закона; плакат “Должны знать/уметь”
- отдельно на стене мини-газета “Любопытно, что..”
Эпиграф.
Истина это то, что выдерживает проверку опытом.
А. Эйнштейн
Ход урока
I. Организационный момент.
II.Актуализация знаний учащихся. (6 мин.)
Учитель появляется в шубе и жалуется на жару в классе. Ученики советуют снять верхнюю одежду.
Стук в дверь. Приходит почтальон с телеграммой:
“г. Лагань, школа №1, класс 10 “а”.
“Спасите меня погибаю от холода.
Бурый медведь”
Ученики предлагают способы спасения медведя.
Звонит мобильный телефон. Пришло SМS-сообщение:
“Температура в аквариуме поднялась. Что делать?
Рыбки”
Ученики разъясняют, что делать рыбкам для нормальной жизнедеятельности.
Учитель: Вы очень умные дети: не зная 1 закона термодинамики, используете его для объяснения явлений. Откройте тетради, запишите тему урока.
(учитель знакомит с плакатом “Должны знать /уметь”, с эпиграфом урока, планом изучения темы; нацеливает на ведение конспекта по плану. План записан на доске:
- Связь между какими величинами выражает данный закон?
- Формулировка закона и математическая запись закона.
- Когда и кто впервые сформулировал данный закон?
- Опыты, подтверждающие справедливость закона.
- Учёт и использование закона на практике.
- Границы применимости закона
Конспект будет проверяться выборочно у учащихся по окончании урока) .
Мы ежедневно встречаемся с явлениями, проводим элементарные физические опыты, не задумываясь об их объяснении.
Экспериментальное задание.
1. Возьмите в одну руку железный брусок. Что вы чувствуете? Как поменялась энергия ладоней?
(учащиеся объясняют, что внутренняя энергия изменяется за счёт теплопередачи, приводят примеры по плакату) .
2. Потрите ладони друг об друга. Что вы чувствуете? Почему ладони греются?
(учащиеся объясняют, что внутренняя энергия изменяется за счёт совершения работы, приводят примеры по плакату “Внутренняя энергия”) .
III.Объяснение нового материала. (20 мин)
Учитель: 1 закон термодинамики рассматривает более сложный случай, когда внутренняя энергия изменяется и за счёт совершения работы, и за счёт теплопередачи. Закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов называется 1 законом термодинамики.
Q=A' +
U, А = -A' , Q+A = U
У него особая история открытия, отличная от открытия других законов. Обычно сначала формулируется закон, а затем создаются технические устройства. В этом случае было наоборот.
На экран проецируется следующие сведения:
1736 год - паровая лодка
1770 год – паровая повозка
1775 год - отказ Парижской Академии наук принимать проекты вечных двигателей
1807 год - пароход Фултона
1824 год – паровоз Стефенсона
1842 год - статья Р. Майера “Замечания о силах неживой природы” Формула закона сложна, будет понятна на простых примерах. Когда человек более у него поднимается температура, и увеличивается внутренняя энергия. Человек принимает лекарства, понижающие температуру, вызывающие потоотделение. Количество теплоты отрицательно, так как тепло отдаётся. Температура снижается до нормальной температуры. И не зря открыл закон врач.
Ученик 1: сообщение о том, как Р. Майер пришёл к открытию закона и к мысли о том, что энергия может превращаться. И солнечная энергия превращается в энергию растений и остального живого.
Учитель: Одновременно с Майером к этому же выводу пришли Д. Джоуль и Г. Гельмгольц
Ученик 2: сообщение об опытах Д. Джоуля по закону сохранения.
Ученик 3: о Г. Гельмгольце, который записал закон в математической форме и доказал невозможность создания вечного двигателя.
IV. Закрепление материала. (15 мин)
Учитель: Закон учитывается и в животном мире.
Решение задач:
а) качественных
На экране проецируется рисунок с лисами: фенёк, среднерусская лиса и песец
Задание. Объясните форму ушей лис. (учащиеся применяют 1 закон термодинамики для объяснения формы ушей, связи их формы с климатом)
б) количественных
При передаче газу количества теплоты 17 кДж он совершает работу, равную 50 кДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Охладился газ или нагрелся?
Ученица выступает в роли учителя, объясняет решение задачи.
в) Учащиеся получают тесты, содержащие задачи по теме урока.
Тренировочные задачи. 1 закон термодинамики.
1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?
А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж
2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?
А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж
3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества в этом процессе?
А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 300 Дж
Г. не отдавал и не получал теплоты.
4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 300 Дж. Какое количество теплоты получил газ?
А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 600 Дж
Г. получил 300 Дж
По окончании работы ученики проверяют свою работу, оценивают себя. (Ответы даны на обратной стороне доски:
- Б
- В
- Г
- В
Критерий оценивания:
4 задачи –“5”
3 задачи –“4”
2 задачи –“3”
Учитель читает рассказ американского писателя – фантаста Джэкобса “Обезьянья лапа”:
В скромную семью приезжает в гости сержант из Индии. Он показывает хозяевам талисман – высушенную обезьянью лапу, которая может выполнять любые желания его владельцев. Собравшиеся решают испытать талисман. Хозяин просит у обезьяньей лапы 200 фунтов стерлингов.
Раздаётся стук в дверь. Входит служащий той фирмы, где работает сын хозяина. Он сообщает, что в результате несчастного случая сын хозяина погиб. Фирма не считает себя виновной за случившееся, но в порядке компенсации просит принять пособие в размере 200 фунтов стерлингов.
Какое отношение имеет этот рассказ к нашей теме? (учащиеся отвечают)
Учитель: Вы видите, что закон, на основе которого определяется изменение внутренней энергии, – один и тот же для всех явлений природы: физических, химических, биологических и даже общественных. Значит, энергия ниоткуда не возникает и никуда не исчезает, она переходит из одного вида в другой. Ещё древние греки считали: “Из ничего ничего не бывает”.
Значение этого закона трудно переоценить. На основе его проверяется новая установка или механизм. Если закон в новой теории не выполняется, то новая теория несостоятельна.
Подведение итогов. (1мин)
Выставление оценок.
Домашнее задание. (1 мин)
§ 80, упр. 15 (3) .
Заключительное слово (1 мин)
Учитель: Я оставляю вам свой подарок мини – газету “Любопытно, что..”. В газете интересные факты из истории 1 закона термодинамики ( из журнала “Квант” №10, 1989 г) После урока вы можете познакомиться с интересными фактами по теме урока.
Используемая литература.
- Журнал “Квант” №10, 1989 год
- Учебник “Физика-10” Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.