Метод. рекомендация по решению задач

МКОУ «Никольская СОШ»
Аннинского района Воронежской области
Решение задач по физике
на теплообмен с опорой на графики.
/Урок в 10 классе, учитель
Коновалов Юрий Васильевич/

С. Никольское
10 класс.
Урок по теме: «Решение задач на теплообмен» /2 часа/.
Цель урока: научить учащихся решать типовые задачи на теплообмен по определённому алгоритму, продолжить развитие памяти, абстрактного мышления, умения выделять главное.
1-й час.
Орг. часть./2 мин./
Повторение формул, по которым вычисляется количество теплоты при нагревании (охлаждении), плавлении (кристаллизации), парообразовании (конденсации) тел. (На отдельном плакате висят на видном месте).
/3 мин./
Постановка задачи для учащихся: «Чтобы хорошо знать предмет, успешно сдать экзамен по физике и просто быть знающим человеком, чтобы через несколько лет помочь своим детям в решении задач и не ударить в грязь лицом перед ними, вам необходимо уметь решать так называемые задачи на теплообмен. Я за два урока научу вас этому, но без вашей помощи не получится. От вас требуется внимание, желание работать, дисциплинированность».
/1 мин./
Для начала каждый из вас должен уметь строить график изменения температуры тела (качественно, без координатных осей). Научимся этому на примере решения следующих задач:


Построить график изменения температуры 40
воды при нагревании её от 15 до 400 С.
(смотри ответ справа)
15
50
Построить график изменения температуры
воды при охлаждении её от 50 до 200С.
20
Построить график изменения температуры40
льда при нагревании его от 0 до 400С.

0 0
40

Построить график изменения температуры
воды при охлаждении её от 40 до –200С.
0 0 - 20

350


Построить график изменения температуры 327 327свинца при нагревании от 50 до 3500С.

50

100 100Построить график изменения температуры 0 0пара от 100 до –200С.
- 20
/15 мин./
Учащимся, принимавшим активное участие в построении графиков, сразу выставляются хорошие оценки (по их желанию).
Запишем в тетрадь алгоритм решения задач на теплообмен:
Записать условие;
Записать в строке название веществ, участвующих в теплообмене;
Записать начальную и конечную температуру веществ;
Для каждого вещества построить график изменения температуры;
Записать «получает к. т.» или «отдает к. т.» это вещество (к. т. – количество теплоты);
Записать формулы расчёта количеств теплоты;
Суммировать все отданные к. т. и приравнять сумме полученных к. т. (уравнение теплового баланса);
При необходимости произвести необходимые замены;
Подставить значения величин и сделать вычисления.
/5 мин./
Решаем вместе задачу (учитель на доске, ученики - в тетради):
В латунный калориметр массой 80 г, содержащий 200 г воды с температурой 200С, опустили кусочек алюминия массой 40 г при температуре 1000С. Температура теплового равновесия стала равна 230С. Определить удельную теплоемкость алюминия.
латунь вода алюминий
200С; 230С 200С; 230С 1000С; 230С

23
20 23
20 100

23
Получ. к.т. Получ. к.т. Отдает к. т.
Qл= mл слΔtл Qв= mвсвΔtв Qа= mасаΔtа
mл=80 г
tл=200С
mв=200г
tв=200С
mа=40г
tа=1000С
t=230С

са-?
mа са Δtа = mл сл Δtл + mв св Δtв.
0,04· са· (100-23) = 0,083·80· (23-20) + 0,2·4200· (23-20).
3,08 са = 91,2 + 2520 = 2611,2
са = 2611,2/3,08 = 848 (Дж/кг 0С)
Ответ: уд. тепл-ть алюм-я 848 Дж/кг 0С.
/14 мин./
Перерыв.
2-й час.
7.Обращаю внимание учащихся, что всегда при определении изменения температуры вещества из большей температуры вычитается меньшая. Разбираем непонятные вопросы.
/2-4 мин./
8.Решаем задачу (лучший ученик на доске):
В стальной сосуд массой 300 г налито 1,5 кг воды при 170С. В воду опустили кусок мокрого снега массой 200 г. Когда снег растаял, установилась температура 70С. Какое количество воды было в комке снега?
сталь вода снег Вода в куске
170С; 70С 170С; 70С 00С; 70С 00С; 70С

17
7
17
7
7

0 0 7
0
Отдает. к.т. Отдает. к.т. Получ. к.т. Получ. к.т.
Qст= mст сстΔtст Qв= mвсвΔtв Qс= λ mс+ mссвΔtвк рл Qвк= mвксвΔtвк
mст=300 г
mв=1,5 кг
tст= tв=170С
mк=200 г
tк=00С
t =70С

mвк- ?

mст сстΔtст+ mвсвΔtв= λ mс+ mссвΔtвк + mвксвΔtвк. С учётом mс= 0,2- mвк
0,3·460·10+1,5·4200·10=330000·(0,2- mвк)+(0,2- mвк)·4200·7+ mвк·4200·7
1380+63000=66000-330000 mвк+5880-29400·mвк+29400·mвк
64380=71880-330000·mвк
330000·mвк=7500
mвк=0,023 (кг) mвк=23 г.

Ответ: в комке снега было 23 г воды.
Подумайте, поднимите руку и ответьте: сколько снега было в комке?
9. Обращаю внимание учащихся, что количество применяемых формул совпадает с количеством отрезков на графиках.
/15 мин./
10. Самостоятельно решается задача (нуждающимся-помощь учителя):
В сосуд, содержащий 2,8 кг воды при температуре 200С, бросают кусок стали массой 3 кг, нагретый до 4600С. Вода нагревается до 600С, а часть её обращается в пар. Найти массу воды, обратившейся в пар. Теплоемкостью сосуда пренебречь.
mв=2,8 кгвода сталь
tв=200С 200С; 600С(часть 1000С)4600С; 600С
mс=3 кг
tс=4600С100 100460
t=600С60

mп=? 60
20
Получает кол-во теплоты:Отдает кол-во теплоты:
Qв= mвсвΔtв+ mпсвΔtвп+mпL Qс= mсссΔtс
mвсвΔtв+mпсвΔtвп+mпL =mсссΔtс.
2,8·4200·40+mп·4200·40+mп·2,3·106 = 3·460·400.
470400+168000·mп+2300000·mп=552000
2468000·mп =81600
mп = 0,033 кг = 33 г.
Ответ: 33 г воды превратилось в пар.
/15 мин./
11. Задание на дом.
Более «сильным» учащимся можно предложить задачу с пояснениями порядка решения:
На большой кусок льда с температурой 00С положили горячий алюминиевый куб. Когда произошёл теплообмен, куб полностью погрузился в лёд (верхняя грань куба лежит в плоскости поверхности льда). Определить начальную температуру куба.
Остальным:
В 2 кг воды с температурой 200С опустили стальную деталь массой 1 кг с температурой 600С. Найти температуру теплового равновесия.
/3 мин/
12. Подведение итогов урока, выставление оценок.
/2 мин./
Считаю, что при таком порядке решения подобных задач большое наглядное представление дают графики: и температуры тел как на ладошке, и сколько формул потребуется, и какие, и в каком агрегатном состоянии находятся вещества (можно около «кусочков» графика пометить «вода», «пар», лёд»), и есть ли переход из одного агрегатного состояния в другое (всего тела-сплошная линия или части-штриховая линия).
Спасибо за внимание!