Урок физики: Количество теплоты. Удельная теплоемкость

Цель урока:
— сформировать у учащихся понимание физических величин количество теплоты и удельная теплоёмкость, а также умение применять формулу расчёта количества теплоты при изменении температуры тела.

Оборудование: учебник физики, доска, маркеры, лабораторное оборудование (опционально), карточки с заданиями.

Тип урока: изучение и первичное применение нового материала.

1. Организационный момент (1 минута)

Учитель говорит:

— Добрый день, ребята! Приготовьте, пожалуйста, тетради, ручки и учебники. Сегодня на уроке мы продолжим изучать процессы, связанные с тепловыми явлениями, и познакомимся с новыми физическими величинами.

2. Актуализация знаний (5 минут)

Учитель:

— Ребята, скажите, что такое тепло?
(Ожидаемые ответы: форма энергии, которая передаётся от более тёплого тела к более холодному.)

— Правильно. В физике то, что мы передаём при нагревании или охлаждении тела, называют тепловой энергией, или теплотой.

— Представим себе: мы нагреваем воду в чайнике. Как вы думаете, какой физической величиной можно описать энергию, которую получает вода?
(Ответы учащихся.)

— Именно это мы сегодня и назовём количеством теплоты. По ходу урока разберёмся, как её измерять и вычислять.

3. Введение новых понятий

3.1. Количество теплоты (10 минут)

Слова учителя:

— Количество теплоты — это физическая величина, которая показывает, сколько тепловой энергии получает или отдаёт тело при изменении температуры.

— На доске появится формула:

Q=mcΔθ

Где:

• Q — количество теплоты, которое получает или отдаёт тело (измеряется в джоулях, J);

• m — масса тела (в килограммах, кг);

• c — удельная теплоёмкость вещества (джаули на килограмм на градус, J/(кг·°C));

• Δθ=θ2−θ1 — изменение температуры тела (в градусах Цельсия или Кельвинах).

— Давайте вместе разберём, что означает эта формула.

Учитель объясняет по частям:

— Чем больше масса тела, тем больше тепла нужно, чтобы нагреть его на ту же величину.
— Чем больше разность температур, тем больше тепла требуется.
— И последний коэффициент — это удельная теплоёмкость, о которой мы поговорим сейчас более подробно.

3.2. Удельная теплоёмкость (10 минут)

Учитель:

— Теперь познакомимся с важной величиной — удельной теплоёмкостью вещества.

— Удельная теплоёмкость — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 килограмм вещества на 1 градус Цельсия (или 1 Кельвин).

— Она показывает, насколько “сильно” вещество сопротивляется изменению температуры. Например, вода имеет большую удельную теплоёмкость — около 4200 J/(kg·°C). Это означает, что для нагревания 1 кг воды на 1 °C требуется 4200 джоулей тепла.

Учитель пишет на доске:

c=mΔθQ

— Эта формула получается из предыдущей, если выразить c. Она показывает, как можно вычислить удельную теплоёмкость, если известны остальные величины.

4. Физический смысл и примеры (7 минут)

Учитель:

— Что показывает удельная теплоёмкость в реальной жизни?
Представьте металлическую ложку и металлический стакан с водой на плите. Вода будет нагреваться медленнее, чем металл. Почему? Потому что вода имеет большую удельную теплоёмкость.

— Итак, мы видим:

Список:

1. Чем больше удельная теплоёмкость вещества,

2. тем больше тепла нужно для нагревания его массы,

3. тем медленнее изменяется его температура,

4. чем меньше удельная теплоёмкость — тем быстрее растёт температура при той же подведённой энергии.

(Учитель медленно и вслух перечисляет эти пункты, объясняя каждый.)

5. Первичное закрепление (5 минут)

Учитель:

— Рассмотрим простой пример.

➡️ У нас есть 2 кг вещества с c=500J/(kg\cdotp°C). Оно нагревается от 20°C до 50°C. Сколько тепла нужно для этого?

Учитель пишет на доске и проговаривает решение:

— Масса кгm=2кг,
— Удельная теплоёмкость c=500J/(kg\cdotp°C),
— Изменение температуры Δθ=50−20=30∘.

Подставляем в формулу:

ДжQ=mcΔθ=2×500×30=30,000Дж.

— Таким образом, нам нужно 30 000 джоулей тепла для нагревания этого вещества.

6. Практическая работа в парах (7 минут)

Учитель:

— Сейчас в парах решите следующие задания:

1. Найдите количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть 3 кг вещества с удельной теплоёмкостью 600 J/(kg·°C) на 25 °C.

2. Сколько тепла нужно, чтобы нагреть 1 кг воды с 10°C до 80°C? (Удельная теплоёмкость воды 4200 J/(kg·°C).)

Учитель подходит к каждой паре, помогает и контролирует ход решения.

7. Итоги и рефлексия (3 минуты)

Учитель:

— Подведём итоги.
? Что такое количество теплоты?
? Какова формула для его расчёта?
? Что показывает величина удельной теплоёмкости?
— Молодцы! Сегодня вы научились использовать формулу Q=mcΔθ и поняли физический смысл удельной теплоёмкости.

8. Домашнее задание (2 минуты)

Учитель:

— Домашнее задание:
? Выучить определения количества теплоты и удельной теплоёмкости.
? Решить 5 задач по теме в учебнике.
— Спасибо за урок! Урок окончен. До свидания!