урок

1. НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЕКТ У 8 КЛАСІ
Тема: Визначення питомої теплоємності речовини.
Тип заняття: вдосконаленя знань і вмінь.
Форма проведення:проект – дослідження.
Мета заняття: вдосконалити вміння спостерігати й аналізувати хід
теплових процесів, формувати навички дослідницької роботи; розвивати
інтелектуальні, творчі й комунікативні здібності учнів.
Обладнання:
− ПК з документ – камерою, проектор;
− прилади і матеріали для експерименту: свічка, гумова кулька,
вода;
− прилади і матеріали для виконання лабораторної роботи:
калориметр, термометр, терези з важками, посудина з
холодною водою, посудина з гарячою водою, тіло, теплоємність
якого визначається, вимірювальний циліндр,серветки, таблиця
питомих теплоємностей речовини.
Час проведення заняття: 90 хв.
Хід заняття
Не в масі здобутих знань
полягає могутність розумової діяльності,
навіть не в їх системності,
а в щирому, яскравому шуканні.
В.І.Вернадський.
Організаційний момент
Привітання вчителя і учнів. Перевірка готовності до уроку. Перевірка
присутніх.
Пошуковий (організаційно - підготовчий) етап
Мотивація навчально-пізнавальної діяльності
Демонстрація експерименту з гумовою кулькою: спочатку піднести до
полум’я свічки порожню надуту гумову кульку: вона лопне; потім наповнену
водою гумову кульку надути та піднести до полум’я свічки тією частиною, де
знаходиться вода.
Чи лопне надута гумова кулька, якщо тримати її над полум’ям свічки?
Чому не лопає кулька?
Пояснення експерименту.
Гума, з якої виготовлена кулька має низьку питому теплоємність,
тому незначної кількості теплоти, що передає полум’я свічки достатньо,
щоб нагріти її аж до плавлення, що призводить до лопання кульки. У
другому випадку у кульці знаходиться вода, питома теплоємність якої в
1

2. рази вища за теплоємність гуми, тому тієї кількості теплоти, що отримує
кулька з водою недостатньо для нагрівання її до температури плавлення, бо
вся кількість теплоти іде на нагрівання води в кульці.
Як ми можемо дізнатись про числове значення питомої
теплоємності?(у таблиці)
А якщо речовина невідома? або якщо необхідно встановити тип
речовини? (визначити експериментальним (калометричним) способом)
Отож, тема нашого заняття:Визначення питомої теплоємності
речовини.І я вам пропоную побудувати його у формі дослідницького
проекту.
Учні відкривають зошити для лабораторних робіт для ознайомлення з
темою, метою та завданням лабораторної роботи.
Тема проекту:Визначення питомої теплоємності речовини.
Мета проекту:визначити тип речовини досліджуваного тіла,
використовуючи калориметричний метод визначення питомої теплоємності
тіла.
Гіпотеза: питому теплоємність можна визначити калориметричним
способом. За визначеною величиною можна визначити тип речовини.
Завдання:
− обчислити питому теплоємність досліджуваного тіла;
− визначити речовину, з якої виготовлене досліджуване тіло.
Сприйняття і усвідомлення матеріалу
„Як мускули стають безсилими, кволими без праці і вправ, так і
розум не формується без розумового напруження, без самостійних
пошуків” – писав В.О.Сухомлинський. Тому ми і починаємо самостійні
пошуки відповідей на питання, тобто на підтвердження ваших гіпотез.
ПЛАН РОБОТИ
(згідно шаблону)
(висвітлюється на екрані)
1. Розглянути історичну довідку щодо шуканої величини.
2. Визначити значення тасферу застосування інформації про
шукану величину.
3. Розглянути основні фізичні терміни та поняття дотичні до
шуканої величини.
4. Підібрати необхідні прилади та побудувати хід дослідження.
5. Пригадати правила техніки безпеки під час виконання
експерименту.
6. Виконати експеримент.
7. Здійснити обчислення.
8. Зробити висновки.
Пункти 1-5 проекту виконуються в групах.
2

3. Об’єднання учнів у групи за смаковими вподобаннями(цукерки). По
завершенні відведеного часу на підготовку (5 хв.) учні доповідають
опрацьований матеріал.
Історична довідка щодо шуканої величини
Поняття «теплоємність» виникло у XVII столітті. Тоді цей вираз
застосовувався у двох зовсім різних значеннях. Одні використовували його
для позначення повної кількості так званого теплороду, що «містився» у тілі,
інші, й таких була більшість, застосовували його в сучасному значенні для
позначення кількості теплоти, яка необхідна, щоб нагріти чи охолодити тіло
на один градус (за вибраною шкалою температур). Від цього поняття легко
перейти до поняття питомої теплоємності, тобто теплоємності одиниці маси
тіла.
Французькі фізики П'єр Луї Дюлонг (1785– 1838) та Алексі Терез Пті
(1741–1820) визначили питомі теплоємності великої кількості твердих тіл.
Метод вимірювання питомої теплоємності, заснований на розтопленні льоду,
був застосований у спільній роботі французьких фізиків Антуана Лавуазьє і
П'єра Симона Лапласа. Відомості про цю роботу наведені у дослідженні,
опублікованому у 1784 р. в «Мемуарах Паризької академії наук» (датованих
1780 р.). Лавуазьє і Лаплас сконструювали прилад, названий ними
калориметром (така назва до цього часу залишилась у науці), який складався
із трьох концентричних резервуарів. У внутрішньому металевому резервуарі
розміщували нагріте тіло, у проміжному – лід, а у зовнішньому – воду чи лід,
що служили для забезпечення постійної температури 0°С у проміжному
резервуарі. За кількістю льоду, що розтанув, враховуючи водяний еквівалент
внутрішньої посудини, вчені визначили питомі теплоємності багатьох тіл,
твердих і рідких. Вони відкрили, що питома теплоємність тіла не постійна, а
залежить від температури.
Будова сучасного калориметра
Прилади для вимірювання кількості теплоти називають
калориметрами. Найбільш поширеними є рідинні калориметри. Основною їх
частиною є калориметрична посудина з металу високої теплопровідності
(мідь, срібло, іноді латунь) циліндричної форми (відношення висоти до
діаметра порядку 1,2 – 1,5; краще, коли вона сферичної форми, оскільки при
цьому забезпечується мінімальний теплообмін з навколишнім середовищем;
то- вщина стінок, по можливості, мінімальна). Такі калориметри
комплектуються мішалкою для перемішування рідини з метою швидкого
вирівнювання температури, калориметричним термометром досить
великої чутливості (шкала їх розрахована намалий температурний інтервал
2 – 7 °С ) та нагрівачем. Як калориметричну рідину використовують
дистильовану воду (її переваги – доступність, простота очищення і
незмінність складу), а також етиловий спирт, нітробензол, різні масла; для
високих температур у металевих системах – розплавлене олово.
3

4. Сфера застосування інформації про шукану величину
Для води св = 4200 . Це досить велике значення питомої
теплоємності, тому змінити температуру певної маси води досить важко, що
ми мали можливість спостерігати на експерименті. З цієї причини воду
використовують як теплоносій у системах опалення. Велика теплоємність
води зумовлює зменшення різких перепадів температури біля поверхні Землі,
яка на 2/3 покрита водою.
Вода володіє найбільшою теплоємністю з усіх відомих рідин, а значить
і виділяє в навколишній простір більше тепла. І, отже, і поглинає більше
енергії, тим самим більш ефективно охолоджує двигуни внутрішнього
згорання від перегріву.
На сьогодні встановлено, що теплоємність с газів (окрім одноатомних)
при атмосферному тиску зростає із підвищенням температури.
Теплоємність більшості рідин із зростанням температури також
зростає. Для багатьох твердих тіл, які не зазнають фазових переходів,
теплоємність слабко залежить від температури (закон Дюлонга і Пті).
Теплоємність плазми може як зростати, так і знижуватись при підвищенні
температури.
Наприклад при охолодженні міді до температури -253 0С її питома
теплоємність зменшується у 24 рази порівняно зі значенням для кімнатної
температури.
Основні фізичні терміни та поняття дотичні до шуканої величини
Під час дослідження необхідно володіти певними теоретичними
відомостями. В нашому випадку це наступні відомості:
Кількість теплоти – це енергія, яку тіло дістає або втрачає при
теплопередачі. Формула для визначення кількості теплоти - Q=mc(t2-t1), де m-
маса тіла, с- питома теплоємність речовини, t1–початкова температура тіла,
t2–кінцева температура тіла.
Питома теплоємність речовини – фізична величина, що показує, яка
кількість теплоти потрібна для збільшення температури речовини масою 1 кг
на 10
С. Одиниці вимірювання – .
Закон, який виконується під час теплообміну: Кількість теплоти, яку
віддають всі тіла, що охолоджуються, дорівнює кількості теплоти,
одержаної всіма тілами, що нагріваються.
Прилади та побудува ходу дослідження
Для визначення питомої теплоємності речовини можна скористатись
таким методом. Тіло нагрівають у воді за температури 100 0
С, а потім
опускають у калориметр зі холодною водою. Відбувається теплообмін, у
якому беруть участь чотири тіла: віддає енергію тверде тіло, одержують вода,
4

5. калориметр, термометр. Оскільки термометр і калориметр порівняно з водою
отримують незначну кількість теплоти, можемо вважати, що кількість
теплоти віддана твердим тілом, дорівнює кількості теплоти, одержаної
холодною водою:
Qтіла = Qводи
Отже,
де - питомі теплоємності тіла і води відповідно,
- маси тіла і води відповідно,
- початкові температури тіла і води перед зануренням
тіла у воду,
- температура тіла і води після встановлення теплової рівноваги.
Виходячи з даного ходу дослідження нам потрібні:
− калориметр,
− термометр,
− терези з важками (або електронні),
− посудина з холодною водою,
− посудина з гарячою водою,
− тіло, теплоємність якого визначається,
− вимірювальний циліндр,
− серветки.
Правила техніки безпеки під час виконання експерименту
До початку роботи.
1. Чітко з’ясувати порядок і правила безпечного проведення
експерименту.
2. Звільнити робоче місце від усіх непотрібних для роботи предметів.
Перевірити наявність приладів та матеріалів, необхідних для виконання
завдання.
Під час виконання роботи
ТБ під час зважування
1. Користуючись терезами, не допускайте механічних ударів тягарців
на шальки терезів.
2. Не кладіть на шальки терезів мокрі, брудні, жирні, гарячі тіла, не
насипайте сипучі речовини.
3. Дрібні гирі беріть тільки пінцетом.
4. Зважуване тіло і важки опускайте на шальки обережно.
5

6. Правила вимірювання температури тіла лабораторним
термометром.
− помістити термометр у рідину;
− зачекати певний час, поки стовпчик рідини в трубці
термометра зупиниться, тобто поки не встановиться теплова рівновага
між термометром і рідиною;
− не виймаючи термометр із рідини, визначити значення
температури.
ТБ під час роботи з скляним посудом
1. Користуйтеся скляними трубками, які мають оплавлені краї.
2. Використовуйте скляний посуд без тріщин.
3. Не допускайте різких змін температури і механічних ударів виробів
зі скла.
4. Опускайте тверді тіла в мензурку на міцній нитці, щоб не розбити
мензурки.
ТБ під час роботи з рідинами
1. З метою попередження опіку забороняється брати прилади та
посудину з гарячою рідиною незахищеними руками.
2. Не пробуйте на смак рідин, які використовуються в дослідах, не
допускайте їх розливання на робочий стіл.
Виконання експерименту
Експеримент виконують два (три) учні з допомогою вчителя на
демонстраційному столі. Один учень читає пункт виконання роботи за
інструкцією, другий – виконує, третій - записує дані на дошці. Виконання
експерименту через документкамеру проектується на екран, за яким
спостерігають учні класу та роблять відповідні записи у зошитах.
„Верховним суддею будь-якої теорії є дослід”– говорив Д.Ландау.
Давайте і ми підтвердимо вивчену теорію дослідами:
Проведення експерименту за інструкцією
1. Налийте в мірний циліндр 100–150 мл води. Виміряйте об’єм води
(V1).
2. Перелийте воду з мірного циліндра в калориметр. Виміряйте
початкову температуру води в калориметрі (t1).
3. Вийміть термометр із води і покладіть на серветку.
4. Виміряйте температуру гарячої води та досліджуваного тіла в
чайнику (t2). Із чайника з гарячою водою дістаньте за нитку металеве тіло та
покладіть його у калориметр.
5. Знову помістіть термометр у калориметр і, злегка перемішуючи воду
мішалкою, стежте за підвищенням температури. Щойно змінення
6

7. температури стане непомітним (тобто встановиться теплова рівновага),
запишіть показ термометра — кінцеву температуру води (t).
6. Вийміть термометр із води, осушіть його паперовою серветкою та
покладіть у футляр.
7. Вийміть металеве тіло із води, осушіть його паперовою серветкою та
виміряйте його масу (m2).
Учні завершують виконання роботи виконуючи самостійно
обчислення у зошиті.
Виконання обчислення
Опрацювання результатів експерименту
1. Обчисліть масу води:m1 = V×ρв. (ρв = 1000 кг/м3
).
2. Обчисліть зміну температури для холодної води: Δt1 = (t - t1);
3. Обчисліть зміну температури для досліджуваного тіла: Δt2 = (t2 - t);
4. Обчисліть кількість теплоти, яку отримала холодна вода:
Q1 = m1св Δt1, (св = 4200 );
5. Обчисліть питому теплоємність матеріалу циліндра:
сц =
Осмислення і закріплення знань
„Краще вчиться не той, хто старанно запам’ятовує, а той, хто
набуває вміння використати пройдене до своєї справи” – стверджував
М.В.Остроградський.
Де ми зможемо використати вміння визначати та знання про питому
теплоємність речовини?(Для визначення речовини, з якої виготовлене тіло.)
Визначення типу речовини за таблицею, з якої виготовлене
досліджуване тіло.
Формулювання висновків
Аналіз експерименту ту його результатів
Давайте проаналізуємо експеримент і його результати. Сформулюємо
висновок. А для цього дамо відповіді на питання:
− яку фізичну величину ви сьогодні вимірювали?
− який результат отримали?
− для якої речовини підходить дане значення?
− які фактори вплинули на точність отриманих результатів? (не вчасно
визначили температуру води; робили похибки вимірювання під час
роботи з термометром, терезами, мензуркою).
7

8. Учні записують висновки у зошит
Постановка дослідів і проведення спостережень завжди
супроводжується різноманітними вимірюваннями. Точність вимірювань
визначається тією найменшою частиною одиниці міри, відповідно до якої,
можна зробити вимірювання. Ступінь точності вимірювань залежить від
застосованих вимірювальних приладів та від загальних методів
вимірювання.
Похибка - це відхилення результату вимірювання від істинного
значення вимірювальної величини.
Середня відносна похибка показує показує якість виконаного
вимірювання.
Робота з підручником
Оцініть відносну похибку експерименту, скориставшись формулою:
де cвим — отримане під час експерименту значення питомої теплоємності
речовини, з якої виготовлено тіло; cтабл — табличне значення питомої
теплоємності речовини.
Оцінка похибки
Рефлексія
Письмове оцінювання роботи членів групи, вправа «Розділи торт».
Закінчилася наша
робота над проектом.
Уявіть собі, що за добру
роботу на нанятті, кожна
група отримала смачний
торт. Поділіть цей торт
поміж всіх членів групи
відповідно до того, як ви
працювали.
Контрольні запитання
Домашнє завдання
Повторити § 8, 9.
Розв’язати задачу.
Під час сніданку ви випили склянку чаю (m=200 г) і отримали при
цьому 19 000 Дж теплоти. Визначте приблизно питому теплоємність чаю,
8

9. якщо його початкова температура приблизно дорівнює 600
С і в цей день ви
не хворіли.
*Додаткове завдання. Запропонуйте спосіб визначення маси
металевого предмета (наприклад, гайки), не вдаючись до зважування і
вимірювання об’єму.
9

10. якщо його початкова температура приблизно дорівнює 600
С і в цей день ви
не хворіли.
*Додаткове завдання. Запропонуйте спосіб визначення маси
металевого предмета (наприклад, гайки), не вдаючись до зважування і
вимірювання об’єму.
9