Урок "Вечные двигатели" в программе "Физика для общеобразовательных учреждений 10-11 классы" в разделе "Термодинамика". Такие уроки проводятся мной в системе в cоответствии с данной программой и способствуют развитию у учащихся следующих научных знаний и умений: систематизация научной информации, выдвижение гипотез и планирование деятельности для достижения результата (Приложение 3).
Данный урок является продолжением моей педагогической концепции " Формирование проектного мышления и исследовательская деятельность обучающихся в системе работы учителя физики".
Урок построен с учетом психологических, возрастных особенностей 10-го класса, а также с учетом направления программы, так как термодинамические основы тесно связаны с рассматриваемой ранее молекулярно-кинетической теории при выведении понятий о внутренней энергии и необратимости тепловых процессов.
Психологический аспект состоит в признании жизненного опыта учащихся в сфере физики.
Тема урока: "Вечные двигатели"
Цель: обучение элементам творческой деятельности.
Задачи: (выбраны в соответствии с государственными стандартами)
- Развивать умение участвовать в диалоге, аргументировать и формулировать выводы, используя для решения познавательных и коммуникативных задач различные источники информации (развивающая).
- Повторить, углубить имеющиеся у учащихся знания о законе сохранения энергии (обучающая).
Воспитывать умение согласовывать и координировать свои действия и самостоятельно оценивать результат в процессе совместной деятельности (воспитывающая).
Тип урока - урок творчества
Планируемый результат:
- Формирование научных знаний о законе сохранения энергии - фундаментального утверждения современной науки;
- формирование научного мировоззрения и критического мышления учащихся;
- формирование умений выдвигать и проверять научные гипотезы.
Основной акцент по данной программе делается на научный и мировоззренческий аспект образования по физике, являющийся важным вкладом в создание интеллектуального потенциала страны.
Психологические аспекты программы:
- cвязь содержания программы с именами выдающихся ученых;
- содержание самостоятельных исследований учащихся актуализирует факторы интеллекта, присущие творческой деятельности.
Личностно-значимое понимание
Законы физики и методы науки усваиваются школьниками легче, поскольку они имеют значимую для ребенка проблему, которую они способны разрешить самостоятельно.
Итог урока:
- Анализ и оценка успешности достижения целей, наметить перспективу последующей работы.
- Заполнение карточки - саморефлексия. Рейтинговая оценка деятельности.
Методы обучения на уроке творчества и приоритеты
- Метод проблемного изложения (существует ли вечный двигатель?)
- Частично-поисковый метод (поиск и изучение справочной литературы, проведение первичного анализа основных понятий и законов по теме);
- Метод проектов (творческий проект строится в логике "дизайн-петли": определение потребности, исследование, обозначение требований к объекту проектирования (приложение 3).
Аналогия - метод решения поставленной задачи, при котором используются уже существующие решения. Таким образом, аналоги становятся творческим источником. Интерпретация творческого источника и превращение его путем трансформации в проектное решение собственной задачи - суть этого метода. Проектируем не электричество, а способ экономии электроэнергии, не вечный двигатель, а способы получения альтернативных источников энергии.
Ассоциация - метод формирования идеи. Развитие образно-ассоциативного мышления учащегося, приведение его мыслительного аппарата в постоянную боевую готовность - одна из важнейших задач в обучении творческой личности.
Использование информационно-коммуникативных технологий вряд ли нуждается в комментариях.
Этапы урока
| Виды деятельности учителя | Дидактические задачи | Время, мин |
Виды деятельности ученика | Время, мин |
| 1. организационный этап | Подготовка учащихся к работе на уроке. | 2 | Подготовительный - планирование, (выполнение домашнего задания к уроку по теме) |
Вне урока |
| 2. Подготовка к основному этапу занятия. | Обеспечение мотивации и принятие учащимися цели, учебно-познавательной деятельности, актуализация опорных знаний и умений. | 8 | Просмотр презентации | |
| 2.1.Постановка проблемы: "Создание
вечных двигателей". Критерий оценки: работа двигателя не должна противоречить первому и второму закону термодинамики |
2 | 2. Выдвижение гипотезы: "Если создать вечный двигатель, то решится проблема энергосбережения" |
||
| 3. Усвоение новых знаний и способов действий. | Обеспечение восприятия осмысления и первичного запоминания знаний и способов действий, связей и отношений в объекте изучения. | 16 | 3. Самостоятельная работа |
3 |
| 4. Контроль и самопроверка знаний. | Выявление качества и уровня овладения знаниями и способами действий, обеспечение их коррекции. | 3 | 4. Защита проектов | 3 |
| 5.Подведение итогов занятий | Дать анализ и оценку успешности достижения целей и наметить перспективу последующей работы. | 3 | 5. Заполнение карточки - саморефлексия | 3 |
| 6. рефлексия | Мобилизация учащихся на рефлексию своего поведения (мотивации, способов деятельности, общения) | 4 | 6. Выделение мировоззренческих идей (закон сохранения энергии). |
4 |
| 7. Информация о домашнем задании | Обеспечение понимания цели, содержания и способов выполнения домашнего задания. | 2 | Вместе с семьей ответить на вопросы
теста "Умеем ли мы беречь энергию?" Желаю вам успеха! |
2 |
Ход урока
| Организационный этап На столах - номера компьютеров, при входе ученики садятся за компьютеры согласно своим номерам. На компьютерах - на рабочем столе - обучающая презентация, на столах - задания, информационные листы (приложение 1, приложение 2). На доске |
|||||||||||||||
| О, сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух, И опыт, сын ошибок трудных И, гений парадоксов друг, И случай, бог-изобретатель. А.С.Пушкин |
Тема: "Вечные двигатели" Проблема:"Создание вечных двигателей" Цель: поиск альтернативных источников энергии |
д/з : Вместе с семьей ответить на вопросы
теста "Умеем ли мы беречь энергию?" Желаю вам успеха! |
|||||||||||||
| Эпиграфы на плакатах | |||||||||||||||
| " За основание тут мы берем Положение такое: Из ничего не берется ничто по божественной воле" (Лукреций Кар) |
- Хвала великому светилу! Спустя столетья Солнца жар Чудесно переходит в силу, Свет, электричество и пар. (Сюпли - Прюдом) Франция XIX век. |
||||||||||||||
| Подготовка к основному этапу
занятия. Ученики проходят в класс и рассаживаются за компьютеры. Звонок на урок. 3. Основной этап Здравствуйте, ребята! Гаснет свет, включается стробоскоп, звучат раскаты грома, слова учителя: Великий физик А. Эйнштейн доказал, что полную энергию можно определить по формуле Е=mc2. Получается, что в каждой песчинке - колоссальное количество энергии. Почему же человечество испытывает энергетический кризис? Внутренняя энергия топлива является наряду с энергией падающей воды основным источником энергии. Потребители энергии - каждый из нас: электроэнергия, топливо, одежда, предметы быта, жилища. Как предотвратить экологические бедствия? (Строить очистные сооружения). Причины парникового эффекта таковы: выделяемые продукты горения не успевают рассеяться, накапливаются, меняется состав воздуха в больших городах: Накапливается углекислый газ, порождающий парниковый эффект. Последствия - болезни, отравления, изменения в климате. Все формы энергии связаны между собой и не существуют изолированно одна от другой. Единство и связь различных форм движения материи проявляется в их способности к взаимопревращению друг в друга. Современная наука рассматривает следующие основные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную, биологическую и химическую. Количественным выражением этой способности является закон сохранения энергии. Он выполняется во всех явлениях природы, так как является следствием равномерности хода времени. Кольская АЭС вырабатывает в год-12 -12,3млрд кВт/ч; 17 гидроэлектростанций (-6,4-6,5 млрд. кВт/ч в год, 5 ТЭС.Апатитская ТЭС- 0,7-0,8 млрд. кВт/ч. В области вырабатывается в год 19-20 млрд. кВт/ч (1,8% в эл. эн. России, 70% дефицита в эл. эн. Карелии удовлетворяется за счет энергии из Кольской энергосистемы. Как предотвратить экологические бедствия? (строить очистные сооружения). Причины нарушения равновесия в природе? (потребитель- каждый из нас - электроэнергия, топливо, одежда, пища, предметы быта, жилище). Количество сжигаемого топлива таково, что выделяемые при горении продукты не успевают рассеяться, накапливаются, меняют состав воздуха в больших городах. И вблизи крупных энергетических предприятий накапливается углекислый газ, порождающий парниковый эффект. Последствия: болезни, отравления, изменение климата. На Венере - плотнейшая атмосфера из СО2. Атмосферное давление больше, чем на Земле (в 300 раз!). Планета - парник. Температура около350оС днем и ночью, мало воды. О "вечном двигателе": Значение тепловых явлений в жизни человека очень велико: изменение температуры организма на 0,5оС означает заболевание. Защитные механизмы организма не в состоянии компенсировать изменение температуры при теплообмене со средой нужно изобретать одежду, строить жилища, подбирать топливо. 1. Факты
2. Тепловые явления
Ученые и открытия Слайды 9-14 в презентации (презентация) |
|||||||||||||||
Задание для обучающихся
Проблема: "Создание вечных двигателей".
Выдвижение гипотезы:
Если "создать вечный двигатель, то решится проблема энергосбережения".
Цель: поиск альтернативных источников энергии.
Критерий оценки: работа двигателя не должна противоречить первому и второму закону термодинамики.
| № п/п | Задание | Вам помогут слайды | Поставьте себе один балл, если вы справились |
| 1. | Виды преобразований энергии в
устройстве "Архимедов винт". Составьте
логическую цепочку преобразования видов энергии
в устройстве. 1) Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак (кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию), 2) откуда она вытекает из лотка струёй, ударяющей в лопатки водяного колеса (потенциальная энергия падающей воды переходит в кинетическую энергию и внутреннюю___энергию 3) Водяное колесо вращает точильный камень и
одновременно двигает (кинетическая энергия падающей воды переходит в кинетическую энергию камня и внутреннюю энергию и в потенциальную энергию), 4) Винт поворачивает колесо, а колесо - винт !.. (может ли это быть и почему?) Нет, так как часть механической энергии переходит во внутреннюю. |
Слайды № 1, 2,3 | |
| 2. | За счет какой энергии (механической, т.е. потенциальной и кинетической) или внутренней (охлаждение) совершается работа? | Слайды № 4, 17 Приложение 1 |
|
| 3. | Определите тип двигателя. Двигатель может быть первого рода, если работа совершается за счет механической энергии) или второго рода, если работа совершается за счет внутренней (охлаждение). Проанализируйте принцип действия устройства, сделайте вывод, первого или второго рода "Архимедов винт?" |
Слайды № 4, 6,17,18,19 Слайды № 5,6,7,8,19 |
|
| 4. На каких этапах работы двигателя
возможны потери энергии в данном устройстве? На
всех Предложите способы компенсации потерь энергии, учитывая первый и второй закон термодинамики. Доливать воду, уменьшать за счет смазки трение и т.п. |
Слайд № 18
Слайды № 4, 16, 17, 20 |
||
| 5. | Вы сделали открытие? | ||
| 6. | Сформулируйте вывод о возможности
существования вечного двигателя. Первое начало термодинамики объясняет невозможность построения вечного двигателя первого рода, который бы мог работать бесконечно долго без затрат энергии. Невозможно создать вечный двигатель второго рода, который работал бы бесконечно долго за счет охлаждения какого-либо одного тела. |
||
| 7. | Хотите узнать дополнительно о тепловых двигателях? | Слайды № 5,9,10,11,12 | |
| 8. | Подсчитайте итоговое количество баллов | ||
Дополнительное задание для желающих (качественные задачи)
На рабочем столе каждого компьютера папка "Дополнительное задание" (Приложение 2).
Тест "Термодинамика"
Какая из величин не измеряется в Джоулях?
1) внутренняя энергия;
2) количество теплоты;
3) работа;
4) сила
Какая формула соответствует записи 1-го закона термодинамики?
1) U=Q+A;
2) U= Q*A;
3) U= Q/A;
4) U= Q+A
3. Над телом совершен термодинамический процесс, в результате которого тело вернулось в состояние с исходной температурой. В результате такого процесса:
1) работа обязательно равна нулю;
2) количество теплоты обязательно равно нулю;
3) тело изменило объем;
4) изменение внутренней энергии равно нулю.
4. Если содержащий в закрытом сосуде газ нагреть, удерживая пробку, а затем пробку отпустить, то она вылетит. При выталкивании пробки происходит преобразование:
1) потенциальной энергии газа в потенциальную энергию пробки;
2) внутренней энергии газа в потенциальную энергию пробки;
3) внутренней энергии газа в кинетическую энергию пробки/
4) кинетической энергии газа в кинетическую энергию пробки.
5. В каком случае КПД автомобильного двигателя выше - зимой или летом?
1) одинаково;
2) летом;
3) зимой;
4) определенного ответа дать нельзя, так как зависит от конкретного двигателя.
6. Какие из приведенных формулировок являются формулировками 2-го закона термодинамики?
А.Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.
Б. Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии теплового резервуара.
1) Только А;
2) Только Б;
3) А и Б;
4) Ни А, ни Б.
Ответы
№ вопроса 1 2 3 4 5 6 ответ 4 1 4 3 3 2
Хотите узнать свою оценку за тест?
Приглашаю пройти к компьютерам. Сформулируйте вывод о возможности существования вечного двигателя.
Первое начало термодинамики объясняет невозможность построения вечного двигателя первого рода, который бы мог работать бесконечно долго без затрат энергии.
Невозможно создать вечный двигатель второго рода, который работал бы бесконечно долго за счет охлаждения какого-либо одного тела.
Урок окончен. Спасибо за внимание.