Разработка урока физики по теме "Агрегатное состояние вещества" 8 класс
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

                                                  Урок № 15,16

Класс: 8 класс

Тема урока: Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления.

Тип урока: Изучение нового материала.

Цели урока:

      Когнетивные: 

• Ученик должен знать следующие понятия (словесно интерпретировать): агрегатное состояние вещества, плавление тел, температура плавления, отвердевание (кристаллизация), температура отвердевание (кристаллизация), удельная теплота плавления.
• Ученик должен знать употребляемые им термины и понятия.
• Ученик должен знать и уметь записывать формулы удельной теплоты плавления.
• Ученик должен знать и уметь записывать единицы измерения удельной теплоты плавления.
• Ученик должен уметь применять полученные знания, в ходе решения качественных и расчетных задач.
• Ученик должен делать выводы на основе изученного материала.

     Аффективные:

• Формирование интересов, усидчивости, аккуратности
• Повышение мотивации
• Ученик должен оценить значимость изучаемого материала

Структура урока:

1. Организационный момент.

• Приветствие
• Выявление отсутствующих.
• Готовность учащихся к уроку.

2. Изучение нового материала.

Запишем тему сегодняшнего урока «Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления».

В зависимости от условий одно и то же вещество может находиться в различных состояниях, например в твердом, жидком или газообразном. Наглядным примером этому служат лед, вода и водяной пар. Эти состояния называют агрегатными состояниями.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое широко используют в практике. В металлургии, например, плавят металлы, чтобы получить из них сплавы: чугун, сталь, бронзу, латунь и др.

В природе изменение агрегатных состояний происходит в широких масштабах. С поверхности океанов, морей, озер и рек испаряется вода, а при охлаждении водяного пара образуются облака, роса, туман или снег. Реки и озера зимой замерзают, а весной снег и лед тают. Для понимания процессов, происходящих в природе, и умения управлять многими из них необходимо знать, когда, при каких условиях вещество находится в том или ином агрегатном состоянии. Следует изучить свойства каждого из этих состояний, а также знать, при каких условиях происходит превращение одного агрегатного состояния вещества в другое.

Мы уже знаем, что молекулы одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии ничем не отличаются друг от друга. То или иное агрегатное состояние вещества определяется расположением, характером движения и взаимодействия молекул.

В газах при атмосферном давлении расстояния между молекулами много больше размера самих молекул. В связи с этим притяжение молекул газа мало. Средняя кинетическая энергия молекул газа вполне достаточна, чтобы совершить работу по преодолению сил молекулярного притяжения. Поэтому, если газу не мешают стенки сосуда, его молекулы разлетаются.

В жидкостях и твердых телах, плотность которых во много раз больше плотности газа, молекулы расположены ближе друг к другу. Средняя кинетическая энергия их уже недостаточна для того, чтобы совершить работу по преодолению сил молекулярного притяжения. Поэтому молекулы в жидкостях и особенно в твердых телах не могут далеко удаляться друг от друга.

Плавление и отвердевание кристаллических тел

Передавая телу энергию, можно перевести его из твердого состояния в жидкое (например, расплавить лед), а из жидкого — в газообразное (превратить воду в пар).

Отнимая энергию у газа, можно получить жидкость, а из жидкости — твердое тело.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением.

Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определенной температуры.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие — при высокой. Лед, например, можно расплавить, внеся его в комнату. Кусок олова или свинца — в стальной ложке, нагревая ее на спиртовке. Железо плавят в специальных печах, где достигается высокая температура.

Из таблицы 3 видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ

Температура плавления некоторых веществ, °С (при нормальном атмосферном давлении)

Например, температура плавления металла цезия 29 °С, т. е. его можно расплавить в теплой воде.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до определенной температуры.

Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лед плавится) при 0 °С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539 °С.

График плавления и отвердевания кристаллических тел

Плавление кристаллического тела — сложный процесс. Для его изучения рассмотрим график зависимости температуры кристаллического тела (льда) от времени его нагревания (рис. 16). На нем по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура льда.

Из графика видно, что наблюдение за процессом началось с момента, когда температура льда была -40 °С. При дальнейшем нагревании температура льда росла. графике это участок АВ. Увеличение температуры происходило до О °С — температуры плавления льда. При О °С лед начал плавиться, а его температура перестала расти. В течение всего времени плавления температура льда не менялась, хотя горелка продолжала гореть. Этому процессу соответствует горизонтальный участок графика — ВС.

После того как весь лед расплавился и превратился в воду, температура снова стала подниматься (участок CD). Когда температура достигла 4-40 °С (точка D)9 горелка была погашена. Как видно из графика, температура воды после этого начала снижаться (участок DE). Вода стала охлаждаться. Когда ее температура упала до 0 °С, начался процесс отвердевания воды — ее кристаллизация, и пока вся вода не отвердеет, температура ее не изменится (участок EF). Лишь после этого температура твердой воды — льда стала уменьшаться (участок FK).

Удельная теплота плавления

Мы рассматривали график плавления и отвердевания льда. Из графика видно, что, пока лед плавится, температура его не меняется. И лишь после того как весь лед расплавится, температура образовавшейся жидкости начинает повышаться. Но ведь и во время процесса плавления лед получает энергию от сгорающего в нагревателе топлива. А из закона сохранения энергии следует, что она не может исчезнуть. На что же расходуется энергия топлива во время плавления?

Мы знаем, что в кристаллах молекулы (или атомы) расположены в строгом порядке. Однако и в кристаллах они находятся в тепловом движении (колеблются). При нагревании тела средняя скорость движения молекул возрастает. Следовательно, возрастает и их средняя кинетическая энергия и температура. На графике это участок АВ. Вследствие этого размах колебаний молекул (или атомов) увеличивается. Когда тело нагреется до температуры плавления, то нарушится порядок в расположении частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму. Вещество плавится, переходя из твердого состояния в жидкое.

Следовательно, вся энергия, которую получает кристаллическое тело после того как оно уже нагрето до температуры плавления, расходуется на разрушение кристалла. В связи с этим температура тела перестает повышаться. На графике это участок ВС.

Опыты показывают, что для превращения различных кристаллических веществ одной и той же массы в жидкость при температуре плавления требуется разное количество теплоты.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления обозначают . Её единица – 1 Дж/кг.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для плавления кристаллического тела массой т, взятого при его температуре плавления и нормальном атмосферном давлении, нужно удельную теплоту плавления  умножить на массу тела т:

.

Из этой формулы можно определить, что , .

При отвердевании кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.

Средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе уменьшаются.|

3. Закрепление нового учебного материала (Решение задач).

№ 1069

В жидком: алюминий, цинк, серебро.

В твёрдом: железо, медь, сталь, золото.

№ 1070

Болванки из алюминия и серого чугуна одинаковой массы нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого из этих тел потребуется больше энергии? Во сколько раз?

№ 1074.

На сколько при плавлении увеличится внутренняя энергия ртути, свинца, меди массами по 1 кг, взятых при их температурах плавления?

4. Обобщение и систематизация знаний.

      Итак, на сегодняшнем уроке мы познакомились с агрегатным состоянием вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел, а также проанализировали график плавление и отвердевание кристаллических тел и вывели для себя новую физическую величину, которая называется удельная теплота плавления.

5. Инструктаж по выполнению домашнего задания.

§ 12, 13, 14, 15 прочитать и выучить записи в тетради.

Сборник задач В. И Лукашик: 1071, 1075, 1076.

6.  Подведение итогов занятий.

Учащиеся анализируют свою деятельность.

Что осталось непонятным?

Какой момент на уроке показался наиболее трудным?

Разработка урока по теме

«Изменение агрегатного состояния вещества».

Класс: 8.

Тема: «Изменение агрегатного состояния вещества».

Цели урока:

    Учебные /Когнетивные: 

• Ученик должен знать следующие понятия (словесно интерпретировать): количество теплоты, плавление, кристаллизация, испарение (парообразование), конденсация, отвердевание, кипение, насыщенный и ненасыщенный пар, влажность воздуха, КПД тепловых двигателей, удельная теплоёмкость, удельная теплота плавления (кристаллизации), удельная теплота сгорания топлива, удельная теплота парообразования (конденсации), тепловой двигатель.
• Ученик должен знать употребляемые им термины и понятия.
• Ученик должен уметь записывать формулы: количество теплоты при плавление, кристаллизация, парообразования, конденсация, отвердевание, влажность воздуха, КПД тепловых двигателей.
• Ученик должен знать единицы измерения следующих физических величин: количество теплоты, влажность воздуха, КПД тепловых двигателей, удельная теплоёмкость, удельная теплота плавления (кристаллизации), удельная теплота сгорания топлива, удельная теплота парообразования (конденсации), массы, температуры, плотности.
• Ученик должен уметь применять полученные знания, в ходе решения качественных и расчетных задач.
• Ученик должен делать выводы на основе итогового тестирования материала.

    Развивающие/ Аффективные:

• Формирование интересов, усидчивости, аккуратности
• Повышение мотивации
• Ученик должен оценить значимость тестирования материала.

     Воспитывающие/ Психомоторные:

• формировать умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе, в быту.
• повышать уровень экологического и эстетического воспитания учащихся.

Структура урока:

1. Организационный момент.

• Приветствие
• Выявление отсутствующих.
• Проверка готовности учащихся к уроку.

     2.        Закрепление учебного материала (тест на экране).

1. Температура плавления олова 232°С. При какой температуре оно отвердевает? Как изменяется его внутренняя энергия при переходе в твёрдое состояние?

А) При любой температуре; увеличится

Б) При 232°С; уменьшается

В) При температуре плавления; увеличивается.

2. Температура в электропечи достигает 1500°С. Какое из веществ – медь, сталь, железо – можно в ней расплавить?

А) Медь

Б) Сталь

В) Железо

3. Кусок льда нагрели. График этого процесса представлен на рисунке. Определите по нему, сколько минут плавился лёд, какому процессу соответствует участок АВ графика.

А) 6 мин; нагреванию льда 0°С

Б) 4 мин; нагреванию льда до температуры плавления

В) 4 мин; плавлению льда

4. На рисунке изображены графики изменения температуры веществ со временем. Какой из них соответствует процессу отвердевания вещества?

5. Сколько энергии необходимо для превращения в жидкость 3 кг парафина при температуре его плавления?

А) 7,5 · 10⁵ Дж            Б) 4,5 · 10⁵ Дж               В)   0,5 · 10⁵ Дж.

6. Кусок льда массой 500 г находится при температуре -20°С. Какое количество теплоты нужно ему сообщить, чтобы он полностью расплавился?

А) 1,9 · 10⁵ Дж           Б) 0,2 · 10⁵ Дж             В) 1,7 · 10⁵ Дж.

7. При какой температуре жидкость не испаряется?

А) При отрицательной температуре

Б) При той, при которой вещество отвердевает

В) Жидкость испаряется при любой температуре.

8. Каково условие. При котором наступает динамическое равновесие между паром и жидкостью?

А) Число покидающих жидкость молекул должно стать равным числу молекул, возвращающихся в нее из пара

Б) Неизменность количества жидкости и пара

В) Прекращение испарения жидкости.

9. Плотность водяного пара в атмосфере при температуре 10°С равна 8,3 г/м³. Какова абсолютная влажность воздуха?

А) 83 г/м³                          Б) 8,3 г/м³            В) Ответить нельзя без дополнительных данных.

10. В каком случае возможно при росте абсолютная влажность воздуха уменьшение его относительной влажности?

А) При очень медленном увеличении абсолютная влажность

Б) В случае понижения температуры воздуха

В) При повышении температуры воздуха.

11. В каком из названых явлений происходит выделение энергии?

А) На балконе сохнет бельё

Б) В комнате запотевают окна

В) На полу, протертом мокрой тряпкой, уменьшаются пятна влаги.

12. Какой вид парообразования – испарение или кипение – происходит при определённой для каждого вещества температуре?

А) Испарение

Б) Кипение

В) Оба вида парообразования происходят при любой температуре.

13. В обычных условиях ртуть – жидкость, медь – твёрдое тело. Температура кипения какого из этих веществ выше? Почему?

А) Ртуть, так как это металл

Б) Медь, потому что её надо сначала превратить в жидкость

В) Их температуры примерно одинаковы, поскольку оба вещества – металлы.

14. По какой формуле можно вычислить количество теплоты, расходуемой на кипение жидкости?

А) Q = L·m                                 Б) Q = λ·m                               В) Q = q·m.

15. Какое количество теплоты надо затратить на выкипание 15 кг эфира при температуре 35°С?

А) 1,4 · 10⁶ Дж                          Б) 21 · 10⁷ Дж                         В) 6 · 10⁶ Дж.

16. Если эфир находится при комнатной температуре (20°), то сколько потребуется энергии, чтобы превратить в пар при кипении 200 г этого вещества?

А) 8705 Дж                                Б) 96450 Дж                            В) 87050 Дж.

17. В каком случае на превращение воды одной и той же массы в пар придется затратить больше энергии: когда взят лед при 0°С или вода при 0°С, вода при 100°С?

А) Лёд                                     Б) Вода при 0°С                         В) Вода при 100°С.

18. Какая физическая величина характеризует экономичность теплового двигателя?

А) Произведённая двигателем полезная работа

Б) Масса сжигаемого топлива

В) Коэффициент полезного действия.

19. В двигателе внутреннего сгорания сожжен 1 кг бензина. За это время он совершил работу, равную 13,8·10⁶Дж. Каков КПД двигателя?

А) 20 ℅                                    Б) 25 ℅                                          В) 30 ℅.

20. По какой формуле рассчитывают количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара?

А) Q = λ·m                      Б) Q = L·m                   В) Q=cm(t₂-t₁)                   Г) Q = q·m.

3. Обобщение и систематизация знаний.

Учащиеся анализируют свою деятельность.

Что осталось непонятным?

Какой момент на тестировании показался наиболее трудным?

4. Домашнее задание:

Параграфы 12-24, подготовить кроссворды по теме «агрегатное состояние вещества»