Задачи по физике с решениями 8 класс – Физика 8 класс. Законы, правила, формулы

Содержание

Решение задач по теме «Количество теплоты. Удельная теплоемкость тела» - ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ - ФИЗИКА Разработки уроков 8 КЛАСС - конспекты уроков - План урока - Конспект урока - Планы уроков - разработки уроков по физике

РАЗДЕЛ IV

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

УРОК № 7/52

Тема урока. Решение задач по теме «Количество теплоты. Удельная теплоемкость тела»

 

Тип урока: формирование навыков и умений.

Цель урока: закрепить понятия «количество теплоты», «удельная теплоемкость тела»; формировать умение использовать справочные материалы при работе с учебником.

План урока

Этапы

Время

Приемы и методы

I. Проверка домашнего задания; актуализация опорных знаний

5-10 мин.

Устный опрос; записи на доске

II. Закрепление знаний, формирование умений и навыков

30 мин.

Решения задач; записи на доске и в тетрадях

III. Домашнее задание

5 мин.

Комментарий учителя; записи на доске и в дневниках

 

Ход урока

I. Проверка домашнего задания; актуализация опорных знаний

Проводятся по вопросам и упражнениям к параграфу учебника. Решения домашних заданий объясняются возле доски.

 

II. Закрепление знаний, формирование умений и навыков

Для решения в тетрадях и на доске предлагаются следующие задачи.

Задача 1. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания 10 кг воды на 50 °С.

 

Задача 2. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания алюминиевой ложки массой 50 г от 20 до 80 °С.

 

Задача 3. Какое количество теплоты выделилось при охлаждении масла, объем которой 20 л, если температура изменилась от 60 до 20 °С?

 

Задача 4. Какое количество теплоты потребуется, чтобы в алюминиевом котелке массой 200 г нагреть 2 л воды от 20 °С до кипения?

 

Задача 5. На сколько изменится температура воды в стакане, если ей передать количество теплоты, равное 100 Дж? Вместимость стакана 200 см3.

 

Задача 6. Нагретый камень массой 10 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей 4,2 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня?

 

Задача 7. Чему равна масса чугунной болванки, если при ее охлаждении от 1115 до 15 °С выделилось 190,08 МДж теплоты?

 

III. Домашнее задание

[1]: § 39, упр. № 39 (задачи 7, 8).

[2]: § 22 (п. 1, 2).

[3]: СР — задачи 28.6; 28.11—28.13;

ДР — задачи 28.15; 28.17; 28.20; 28.22;

ВР — задачи 28.28; 28.29; 28.31; 28.35.

Решить такие задачи:

1. Какое количество теплоты необходимо для нагревания кирпичной печи массой 1,5 т от 20 до 60 °С? (Ответ: 52,8 МДж.)

2. Сколько воды можно нагреть от 20 °С до кипения, если передать ей 178,5 МДж теплоты? (Ответ: 0,53 кг.)

3. Металлическую деталь массой 200 г нагрели от 20 до 40 °С. Для этого понадобилось 560 Дж энергии. Из какого металла изготовлена деталь? (Ответ: из свинца; c = 140 Дж/(кг·°С)).

Подготовиться к лабораторной работе № 13 по пособию [4]: домашняя работа № 12.

schooled.ru

Дополнение к учебной программе А.В. Перышкина в 8-м классе "Решение задач по физике повышенной сложности"

В последние годы из приоритетных направлений совершенствования содержания образования рассматривается переход на профильное обучение в старшей школе и на предпрофильное – на первой ступени обучения. В связи современными направлениями в образовании, сама жизнь убедительно показала, что малоэффектно учить «всех всему». Обучение старшеклассников должно быть построено в максимально возможной мере с учетом интересов учащихся. Поэтому возникла необходимость создания элективных курсов. В настоящее время существуют различные программы элективных курсов по физике, но, к сожалению, в большинстве своем рассчитаны на 9–11-е классы. Поскольку учителю дано право самостоятельно выбрать тему спецкурса, то я решила разработать дополнение к программе А.В.Перышкина для учащихся 8-х классов.

Выбранный мною спецкурс называется «Решение задач по физике повышенной сложности». Мотивацией для данной работы является статус школы: школа с углубленным изучением отдельных предметов, а также переход на профильное обучение в 8-м классе. Курс ориентирован на развитие у школьников интереса к занятиям, на организацию самостоятельной практической деятельности. Особенностью данного курса является то, что он по времени совпадает с основной базовой программой. Таким образом, разработанное дополнение к программе А.В.Перышкина способствует не только успешному усвоению предмета, но и позволяет ребятам добиваться хороших результатов в олимпиадах и творческих конкурсах по предмету.

1. Дополнение к программе А.В.Перышкина по физике в средней школе на первой ступени обучения.

1.1. Пояснительная записка к спецкурсу для учащихся 8-х классов «Решение задач по физике повышенной сложности».

Настоящий курс рассчитан на преподавание в объеме 34-х часов (1 час в неделю).

1.2. Программа спецкурса для учащихся 8-х классов «Решение задач по физике повышенной сложности».

1.3. Поурочно-тематическое планирование спецкурса для учащихся 8-х классов «Решение задач по физике повышенной сложности».

2. Перспективно-тематическое планирование дополнения к программе А.В.Перышкина для учащихся 8-х классов «Решение задач по физике повышенной сложности».

3. Методическое обеспечение дополнения к программе А.В.Перышкина для учащихся 8-х классов «Решение задач по физике повышенной сложности».

Контрольная работа № 1.

По теме: «Законы сохранения в тепловых процессах».

1-й вариант.

2-й вариант.

Тема

Домашнее задание

Дата проведения урока

1.

Введение (1 ч.).

 

 

 

Физическая теория и решение задач. Классификация физических задач по содержанию, способу задания и решения. Примеры задач всех видов.

№ 728, 730, 744
[8].

 

2.

Тепловые явления (5 ч.).

 

 

2.1.

Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Виды теплопередачи.

§ 2, 3 [1]
№ 1.14, 1.15, 1.23, 1.24, 1.30 [3].

 

2.2.

Количество теплоты. Удельная теплоемкость.

§ 7,8 [1]
№ 2.8, 2.11, 2.12, 2.14 [3].

 

2.3.

Уравнение теплового баланса.

§ 9 [1]
№ 3.3, 3.4, 3.5 [3].

 

2.4.

Уравнение теплового баланса.

№ 3.6, 3.9, 3.10 [3].

 

2.5.

Топливо. Удельная теплота сгорания топлива.

§ 10 [1]
№ 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 [3].

 

3.

Изменение агрегатных состояний вещества (7 ч.).

 

 

3.1.

Плавление и отвердевание.

§ 12, 13, 15 [1]
№ 5.19, 5.20, 5.33, 5.34 [3].

 

3.2.

Испарение и конденсация.

§ 16, 17 [1]
№ 6.7, 6.8, 6.9, 6.15, 6.21 [3].

 

3.3.

Влажность воздуха.

§ 19 [1]
№ 1147, 1148, 1154, 1163 [8].

 

3.4.

Кипение. Удельная теплота парообразования.

§ 18, 20 [1]
№ 6.42, 6.43, 6.44 [3].

 

3.5.

Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей.

§ 21, 22, 23, 24 [1]
№ 7.12, 7.13, 7.16, 7.17 [3].

 

3.6.

Закон сохранения энергии в тепловых процессах.

§ 11 [1]
№ 1094, 1095, 1125[8].

 

3.7.

Обобщающий урок. Контроль знаний.

№ 1119, 1120, 1123[8].

 

4.

Электрические явления (13 ч.).

 

 

4.1.

Электрический заряд. Электрическое поле. Суперпозиция электрических полей.

§ 25, 26, 28 [1]
№ 9.44, 9.45, 9.46, 9.47, 9.48, 9.49 [3].

 

4.2.

Электрический ток. Ток в различных средах. Действие электрического тока.

§ 32,
34, 35 [1]
№ 10.11, 10.12 [3]
№ 1260, 1261, 1263[8]

 

4.3.

Напряжение. Единицы напряжения.

§ 39, 40, 41 [1]
№ 1262, 1265, 1267, 1272 [8].

 

4.4.

Электрическое сопротивление проводников. Закон Ома для участка цепи.

§ 42, 43, 44 [1]
№ 10.14, 10.15, 10.16, 10.17,10.18[3].

 

4.5.

Удельное сопротивление проводников.

§ 45 [1]
№ 10.41, 10.42, 10.43, 10.44 [3].

 

4.6.

Последовательное соединение проводников.

§ 48 [1]
№ 11.12, 11.14, 11.15, 11.19 [3].

 

4.7.

Параллельное соединение проводников.

§ 49 [1]
№ 11.17, 11.18, 11.20, 11.21 [3].

 

4.8.

Смешанное соединение проводников.

 

 

4.9.

Расчет электрических цепей.

§ 48, 49 [1]
№ 11.22, 11.35, 11.36, 11.37 [3].

 

4.10.

Работа и мощность электрического тока.

§ 50, 51 [1]
№ 12.14, 12.20, 12.24, 12.25 [3].

 

4.11.

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током. Закон Джоуля-Ленца.

§ 53, 54 [1]
№ 12.22, 12.23, 12.29, 12.34 [3].

 

4.12.

КПД электронагревательных приборов.

§ 53, 54 [1]
№ 12.38, 12.39, 12.41, 12.42 [3].

 

4.13.

Тематическое оценивание.

 

 

5.

Электромагнитные явления (3 ч.).

 

 

5.1.

Направление линий магнитного поля. Правило буравчика.

§ 56, 57, 59, 60 [1]
№ 1463, 1464, 1478, 1479, 1483 [8]

 

5.2.

Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Правило левой руки.

§ 61 [1]
№ 1480, 1481, 1482[8]

 

5.3.

Обобщающее занятие.

 

 

6.

Световые явления (5 ч.).

 

 

6.1.

Закон отражения. Построение изображения в плоском зеркале.

§ 63, 63 [1]
№ 1516, 1517, 1620, 1623 [8]

 

6.2.

Закон преломления света. Полное внутреннее отражение света.

§ 65 [1]
№ 17.3, 17.4, 17.8 II-1 [3].

 

6.3.

Линзы. Построение изображения в линзе.

§ 66, 67 [1]
№ 1592, 1593, 1597[8].

 

6.4.

Формула тонкой линзы.

§ 66 [1]
№ 19.7, 19.9 [3]
№ 1613, 1617 [8]

 

6.5.

Тематическое оценивание.

 

 

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Олимпиада по физике с решениями

8 класс

1. При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.

Решение

Для определения КПД необходимо найти полезную и совершенную работы. Полезная работа, необходимая для подъема груза, равна , где. Тогда . Совершенная работа определяется по формуле , где s – перемещение веревки. Так как используется подвижный блок, то согласно «золотому правилу механики» . Тогда . КПД найдем по формуле . Рассчитаем:

Критерий оценивания (по 1 баллу)

1)  Определение силы тяжести груза.

2)  Определение полезной работы, необходимой для подъема груза.

3)  Определение перемещения веревки.

4)  Определение совершенной работы.

5)  Записана формула для КПД.

6)  Расчет КПД.

2.  Дайте физическое обоснование пословице: «Коси коса пока роса, роса долой и мы домой».

Решение

Роса увеличивает массу стебля. Поэтому при ударе косой он в меньшей степени изгибается, и коса сразу срезает его.

Роса создает смазку и уменьшает силу трения, когда при обратном движении косы она скользит по траве.

Критерий оценивания (по 1 баллу)

1)  Установлена зависимость изменения скорости частей стебля от их массы.

2)  Установлена зависимость деформации стебля от изменения скорости его частей.

3)  Установлена зависимость результата действия силы от деформации стебля.

4)  Установлена зависимость силы трения от смазки.

5)  Установлено возникновение трения при обратном движении косы.

6)  Установлено скольжение косы по траве.

3.  Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины стоит белый медведь массой m = 700 кг. Какой массы должна быть льдина, чтобы медведь не замочил своих лап?

Решение

Чтобы медведь не замочил лап, льдина должна быть на плаву, погрузившись полностью в воду. При этом сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна выталкивающей силе, действующей на льдину, т. е. FT1+FT2=FA, где . Объем льдины V можно определить по формуле .где mл и ρл – масса и плотность льдины. Сила тяжести, действующая на льдину с медведем равна . Применяя условие плавания тела, получим: . После алгебраических преобразований найдем массу льдины: . Расчеты дают:.

Критерий оценивания (по 1 баллу)

1)  Записано условие плавания тел.

2)  Записана формула для определения силы Архимеда.

3)  Определен объем круга.

4)  Записана формула для определения общей силы тяжести, действующей на круг с человеком.

5)  Получена расчетная формула для определения массы круга.

6)  Произведен расчет массы круга.

4.  Школьники побывали в музее-имении Л. Н. Толстого «Ясная поляна» и возвращались в Рязань на автобусах, которые ехали со скоростью v1 = 70 км/ч. Пошел дождь, и водители снизили скорость до v2 = 60 км/ч. Когда дождь кончился, до Рязани оставалось проехать S = 40 км. Автобусы поехали со скоростью v3 = 75 км/ч и въехали в Рязань в точно запланированное время. Сколько времени шел дождь? Чему равна средняя скорость автобуса? Для упрощения считайте, что автобусы в пути не останавливались.

Решение

Средняя скорость автобуса – это отношение пройденного пути к затраченному времени. Так как расстояние от «Ясной поляны» до Рязани из-за дождя не изменилось, и время, проведенное школьниками в автобусе, также не изменилось (потому что автобусы въехали в Рязань в точно запланированное время), то средняя скорость совпадает с начальной скоростью vср = 70 км/ч.

Пусть дождь шел в течение времени t. Тогда путь, пройденный за это время, составил v2·t. Время, за которое после дождя автобусы проехали оставшееся расстояние, равно S/v3. Ясно, что время, затраченное автобусами с момента начала дождя до прибытия в Рязань, должно равняться времени, которое потребовалось бы для преодоления того же расстояния с начальной скоростью v1:

.

Отсюда находим время, в течение которого шел дождь:

Критерий оценивания (по 1 баллу)

1)  Определена средняя скорость.

2)  Выражено время прохождения отдельных участков пути.

3)  Установлено равенство времени движения с момента начала дождя до прибытия в Рязань и времени, которое потребовалось бы для преодоления того же расстояния с начальной скоростью v1. (2 балла).

4)  Получена формула для расчета времени, в течение которого шел дождь.

5)  Расчет времени, в течение которого шел дождь.

9 класс

1.Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.

Решение

Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет , бензин — , спирт . Тогда . Разделим обе части уравнения на m1 и получим . Расчет дают .

Критерий оценивания (по 1 баллу)

1.  Установлена связь между количествами теплоты, выделяемыми смесью, и компонентами её частей.

2.  Определена масса смеси как сумма масс её компонентов.

3.  Записаны формулы для количеств теплоты, выделенных при сгорании топлива.

4.  Выражена масса спирта или разделено уравнение на массу бензина.

5.  Получена формула отношения масс.

6.  Произведен расчет.

2.Сварочный аппарат присоединяют в сеть напряжением 380В медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 мм2. Определите мощность сварочного аппарата, если сила тока в нем 125 А.

Удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом мм2/м.

Решение.

Сопротивление проводов определяется по формуле . Напряжение на проводах равно Uп=IR. Тогда напряжение на сварочном аппарате Uc= U-Uп, и его мощность P=IUс, или

Произведенный расчет дает значение

Критерии оценивания (по 1 баллу)

1.  Определено сопротивление проводов

2.  Определено напряжение на проводах

3.  Определено напряжение на сварочном аппарате

4.  Определена мощность сварочного аппарата

5.  Получена расчетная формула

6.  Произведен расчет по формуле или по действиям.

3.Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины площадью S = 70 м2 стоит белый медведь массой m = 700 кг. При этом надводная часть льдины выступает над поверхностью воды на высоту h = 10 см. На какой глубине под водой находится нижняя поверхность льдины? Плотность воды rв = 1000 кг/м3, плотность льда rл = 900 кг/м3.

Решение

Обозначим через x искомую глубину. Тогда масса льдины равна m=ρЛ∙V, где V=S(h+x). Сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна:

Fт =g[m + rлS(h + x)]. Она должна равняться силе давления воды на нижнюю поверхность льдины, находящуюся на глубине x (силе Архимеда): FА =rвgVп, где Vп=xS, поскольку льдина находится в состоянии равновесия. Отсюда получаем: . Произведенный расчет дает значение .

Критерии оценивания (по 1 баллу)

1.  Определена масса льдины

2.  Определена общая сила тяжести

3.  Определена сила Архимеда

4.  Применено условие плавания тел

5.  Получена расчетная формула

6.  Произведен расчет по формуле.

4. В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200.

Решение

Калориметр с водой получают количество теплоты, равное , где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное , где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.

(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm= (1).

После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное. Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. (2).

Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:

. При расчете получим:

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.

2.  Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.

3.  Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.

4.  Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.

5.  Получена расчетная формула.

6.  Произведен расчет по формуле.

10 класс

1. Мотоциклист, начав движение из состояния покоя, едет с постоянным ускорением 0,8 м/с2. Какой путь он пройдет за десятую секунду своего движения.

Решение

I способ

За десятую секунду мотоциклист прошел путь, равный разности путей, пройденных за десять и девять секунд, т. е. S =S10 – S9. Поскольку V0 = 0, ; , где t10 = 10 c, а t9 = 9 с. Тогда При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).

II способ

Путь, пройденный мотоциклистом за десятую секунду, можно определить так: S = Vср∙t, где t=1 с, а Vср = , так как движение равноускореное.

V = at10 – скорость, приобретенная к концу десятой секунды,

V0 = at9 — скорость, приобретенная к концу девятой секунды, поскольку V0=0. Тогда . При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).

Критерии оценивания (по 1 баллу).

I способ

1.  Выражение пути, пройденного мотоциклистом за 10-ю секунду через пути, пройденные за десять и девять секунд. (2 балла)

2.  Определение пути, пройденного за 10 с.

3.  Определение пути, пройденного за 9 с.

4.  Получение расчетной формулы.

5.  Произведен расчет по формуле или по действиям.

II способ (по 1 баллу)

1.  Выражение пути, пройденном мотоциклистом за 10-ю секунду через среднюю скорость.

2.  Определение средней скорости равноускоренного движения.

3.  Определение начальной скорости на последней секунде.

4.  Определение конечной скорости на последней секунде.

5.  Получена расчетная формула

6.  Произведен расчет по формуле или по действиям.

2. Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.

Решение

Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет , бензин — , спирт . Тогда . Разделим обе части уравнения на m1 и получим . Расчет дают .

Критерий оценивания

1.  Установлена связь между количествами теплоты, выделяемыми смесью, и компонентами её частей.

2.  Определена масса смеси как сумма масс её компонентов.

3.  Записаны формулы для количеств теплоты, выделенных при сгорании топлива.

4.  Выражена масса спирта или разделено уравнение на массу бензина.

5.  Получена формула отношения масс.

6.  Произведен расчет.

3. Моток проволоки имеет сопротивление 1000 Ом. Максимальный ток, который выдерживает данная проволока, равен . Какой максимальной тепловой мощности нагреватель можно изготовить из данной проволоки, если он будет включаться в розетку с напряжение 220В.

Решение

Максимальная тепловая мощность нагревателя опреднляется по формуле: , Минимальное сопротивление нагреватель будет иметь, если проводники, из которых он состоит соединить параллельно, т. е. , где R1 – сопротивление каждого из n кусков проволоки, которые соединены параллельно. Если моток разрезали на n частей, то сопротивление одной проволоки равно Тогда Т. к. извесен максимальный ток, который выдерживает данная проволока, то сила тока в нагревателе будет равна и , тогда .

т. е моток проволоки нужно разрезать на части.

Тогда .

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Записана формула площади с анализом max значения.

2.  Выяснение условий минимальности R. (2 балла).

3.  Учёт max значения тока в проволоке.

4.  Определения числа кусков, соединённых параллельно.

5.  Расчёт max мощности.

4.  В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200.

Решение

Калориметр с водой получают количество теплоты, равное , где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное , где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.

(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm= (1).

После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное. Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. (2).

Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:

. При расчете получим:

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.

2.  Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.

3.  Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.

4.  Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.

5.  Получена расчетная формула.

6.  Произведен расчет по формуле.

11 класс

1.  Груз массой m лежит на клине с углом наклона . С каким ускорением необходимо перемещать клин по горизонтальной поверхности, чтобы груз начал скользить по клину вверх? Коэффициент трения между грузом и поверхностью клина равен 0,1.

Решение

До скольжения сила трения покоя направлена вверх вдоль наклонной плоскости и не превышает максимального значения силы трения покоя, т. е.

Найдем значение ускорения а0. при котором груз еще не скользит по клину вверх при перемещении клина с ускорением по горизонтальной поверхности, По второму закону Ньютона:

.

Перейдя к проекциям на координатные оси и дописав уравнение для силы трения, получим:

Решая полученную систему уравнений, найдем а0:

Скольжение начнется при , т. е.

При расчете получим:

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Представлен чертеж с указанием сил и выбором системы отсчета.

2.  Определены условия скольжения и покоя, значение силы трения.

3.  Записан второй закон Ньютона в векторной форме.

4.  Записан второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси.

5.  Решение полученной системы уравнений и неравенств.

6.  Произведен расчет по формуле.

2. С одноатомным газом совершен цикл, изображенный на рисунке 2.

Определите КПД цикла,

P

5p0 2 3

p0 1

0 V0 2V0 V

Рис. 2

Решение

КПД цикла определяется по формуле: .

Работа, совершенная газом, численно равна площади треугольника: .

Найдём, в каких процессах газ получает тепло:

1-2: , т. е. .

Температура возрастает, следовательно, Q поглощается.

2-3: pconst, V3>V2T3>T2Q поглощается.

3-1: Vconst, p3>p1 T3>T1Q выделяется.

Таким образом, тепло полученное газом, равно: .

Из первого закона термодинамики

и .

Найдем изменение внутренней энергии одноатомного газа в процессе 1 — 2 — 3: , т. к. по закону Менделеева-Клапейрона .

Работа, совершенная газом на участке 1 — 2, численно равна площади трапеции

,

а на участке 2-3 равна площади прямоугольника ,

Тогда и

.

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Анализ процессов с указанием направления теплопередачи.

2.  Применение 1-го закона термодинамики для нахождения Q12 и Q23.

3.  Нахождение изменения внутренней энергии в этих процессах.

4.  Нахождение работы газа , .

5.  Определение работы, совершённой газом в циклическом процессе.

6.  Нахождения количества теплоты, полученной газом и расчёт КПД цикла.

3. Для зарядки конденсатора собрали электрическую цепь по следующей схеме (рис.3) и замкнули ключ. После зарядки энергия, запасенная конденсатором, оказалась равной 5 Дж. Сколько энергии выделилось в виде тепла в цепи?

E

R K

C

Рис. 3

Решение

После зарядки напряжение на конденсаторе равно U=E., а заряд q=cU=cE. Тогда энергия, запасенная конденсатором, будет равной .

Источник тока совершил работу по перемещению заряда .

С другой стороны, по закону сохранения энергии энергии, выделившаяся в виде тепла в цепи. Подставляя соответствующие значения в формулу, получим .

Таким образом .

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1.  Формула энергии конденсатора.

2.  Определение соотношения между напряжением на конденсаторе после окончания зарядки и E источника тока.

3.  Применение закона сохранения энергии в виде A=Q+Wc.

4.  Определение полной работы источника тока при зарядке.

5.  Определение заряда конденсатора.

6.  Определение количества теплоты, выделенной в цепи.

4. Моток проволоки имеет сопротивление 1000 Ом. Максимальный ток, который выдерживает данная проволока, равен . Какой максимальной тепловой мощности нагреватель можно изготовить из данной проволоки, если он будет включаться в розетку с напряжение 220В.

Решение

Максимальная тепловая мощность нагревателя опреднляется по формуле: , Минимальное сопротивление нагреватель будет иметь, если проводники, из которых он состоит соединить параллельно, т. е. , где R1 – сопротивление каждого из n кусков проволоки, которые соединены параллельно. Если моток разрезали на n частей, то сопротивление одной проволоки равно Тогда Т. к. извесен максимальный ток, который выдерживает данная проволока, то сила тока в нагревателе будет равна и , тогда .

т. е моток проволоки нужно разрезать на части.

Тогда .

Критерии оценивания (по 1 баллу).

1. Записана формула площади с анализом max значения.

2. Выяснение условий минимальности R. (2 балла).

3. Учёт max значения тока в проволоке.

4. Определения числа кусков, соединённых параллельно.

5. Расчёт max мощности.

fiziku5.ru

Программа элективного курса "Методы решения задач по физике" 8 класс

Пояснительная записка

Физическое образование в системе общего и среднего образования занимает одно из ведущих мест. Являясь фундаментом научного миропонимания, оно способствует формированию знаний об основных методах научного познания окружающего мира, фундаментальных научных теорий и закономерностей, формирует у учащихся умения исследовать и объяснять явления природы.

Программа элективного курса способствует интенсификации образовательного процесса в целом и призвана помочь профессиональному ориентированию и самоопределению школьников.

ЦЕЛИ КУРСА:

  • формирование представлений о постановке, классификации, приемах и методах решения физических задач

  • углубление полученных в основном курсе знаний и умений

  • создание условий для самореализации учащихся в процессе учебной деятельности

ЗАДАЧИ:

  • Развить физическую интуицию, для быстрого понимания содержания задачи;

  • Обучить обобщенным методам решения вычислительных, графических, качественных и экспериментальных задач, как действенному средству формирования физическихъ знаний и учебных умений;

  • Способствовать развитию мышления учащихся, их познавательной активности, формированию понимания современного мира науки.

  • Способствовать интеллектуальному развитию учащихся, обеспечивающее переход от обучения к самообразованию.

Общая характеристика учебного курса

Рабочая программа элективного курса по физике разработана в соответствии с положением Закона «Об образовании», требованиями ФГОС. Она ориентирует учащихся на совершенствование уже усвоенных учащимися знаний и умений.

Элективный курс создает условия для развития различных способностей и позволяет воспитывать дух сотрудничества в процессе совместного решения задач, уважительного отношения к мнению оппонента, обоснованности высказанной позиции.

Первый раздел знакомит школьников с понятием «задача», дает представление о значении задач в жизни, науке, технике, знакомит с различными сторонами работы с задачами. В первую очередь особое внимание уделяется последовательности действий, анализу физического явления, анализу полученного ответа. Изучив первый раздел, ученик должен анализировать физическое явление, программировать последовательность действий, анализировать полученный результат. В итоге курса обобщается и систематизируется как теоретический материал, так и приемы решения задач, принимаются во внимание цели повторения при подготовке к ГИА.

При решении задач по различным разделам главное внимание уделяется формированию умений решать задачи, на накопление опыта решать задачи различной сложности. Анализ решений задач и обсуждение вопросов позволяет глубже понять сущность явлений и процессов, побуждает стимул к поиску, инициативе, умению выдвигать гипотезу, развивает речь, закрепляет вычислительные навыки, развивает умение работать со справочной и научно-популярной литературой.

Программа составлена с учетом возрастных особенностей и уровня подготовленности учащихся ориентирована на развитие логического мышления, умений и творческих способностей учащихся.

Описание места элективного курса в учебном плане

Программа реализуется за счет вариативной части БУП, формируемой участниками ОП, ориентирована на учащихся 8 класса, рассчитана на 1 год обучения, 34 часа.

Результаты освоения элективного курса

Предметные результаты.

  • Научиться решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, необходимых в математике;

  • Приобретение навыка предварительного решения количественных задач на качественном уровне, графического решения задач;

  • Углубление знания в области физики механических, тепловых и электрических процессов.

Метапредметные результаты.

  • Приобретение навыков самостоятельной работы, работы со справочной литературой;

  • Овладение умениями планировать учебные действия на основе выдвигаемых гипотез и обоснования полученных результатов;

  • Овладение универсальными способами деятельности на примерах использования метода научного познания при решении практических задач;

  • Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, при помощи таблиц или графиков, выделять основное из прочитанного.

Личностные результаты.

  • Сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

  • Самостоятельность в приобретении новых знаний и умений;

  • Приобретение умения ставить перед собой познавательные цели, выдвигать гипотезы, конструировать высказывания естественнонаучного характера, доказывать собственную точку зрения;

  • Мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода.

Содержание элективного курса

  1. Физическая задача. Классификация задач (2 часа)

Физическая теория и решение задач. Классификация физических задач по требованию, по содержанию, по способу задания и решения. Примеры задач всех видов.

  1. Правила и приемы решения физических задач (2 часа)

Этапы решения физической задачи. Различные приемы и способы решения физической задачи: алгоритмы, аналогии, геометрические приемы, графический способ.

  1. Механическое движение и его относительность (5 часов)

Основные понятия кинематики. Траектория, путь, перемещение. Относительность движения. Графический способ решения задач на движение. Решение вычислительных задач на относительность движения.

  1. Давление (7часов)

Давление твердых тел, жидкостей и газов. Закон Паскаля и его применение. Сообщающиеся сосуды с однородной и разнородной жидкостями. Закон Архимеда. Условия плавания тел.

  1. Работа и мощность. Простые механизмы (5 часов)

Механическая работа и мощность. Рычаги. Моменты силы. Равновесие тел. Блоки подвижные и неподвижные. Кпд механизмов.

  1. Тепловые явления (6 часов)

Внутренняя энергия и способы ее изменения. Количество теплоты и способы ее определения при различных процессах. Теплообмен. Уравнение теплового баланса.

  1. Постоянный электрический ток (7 часов)

Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Закон Ома. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. Соединения проводников (последовательное и параллельное). Смешанные соединения. Закороченные схемы. Симметричные схемы. Бесконечные схемы.

Тематическое планирование элективного курса

дата

Тема

Планируемые результаты

Предметные

Метапредлметные

Личностные

  1. Физическая задача. Классификация задач (2 часа)

Физическая теория и решение задач

Приобретение навыков самостоятельной работы, работы со справочной литературой;

Сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

Классификация физических задач (по содержанию, по способу задания и решения и т.п.)

  1. Правила и приемы решения физических задач (2 часа)

3

Этапы решения физической задачи

Овладение умениями планировать учебные действия на основе выдвигаемых гипотез и обоснования полученных результатов;

Самостоятельность в приобретении новых знаний и умений;

4

Приемы и способы решения задач (Алгоритм, аналогия, геометрические приемы)

  1. Механическое движение и его относительность (5 часов)

5

Основные понятия кинематики. Траектория, путь, перемещение. Относительность движения.

Научиться решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, необходимых в математике;

Углубление знания в области физики механических, процессов.

Овладение универсальными способами деятельности на примерах использования метода научного познания при решении практических задач;

Приобретение умения ставить перед собой познавательные цели, выдвигать гипотезы, конструировать высказывания естественнонаучного характера, доказывать собственную точку зрения;

6

Графический способ решения задач

7

Решение вычислительных задач на относительность движения

8

Задачи повышенной сложности

9

Олимпиадные задачи по механике

  1. Давление (7часов)

10

Давление твердых тел, жидкостей и газов

Научиться решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, необходимых в математике;

Овладение универсальными способами деятельности на примерах использования метода научного познания при решении практических задач;

Приобретение умения ставить перед собой познавательные цели, выдвигать гипотезы, конструировать высказывания естественнонаучного характера, доказывать собственную точку зрения;

11

Закон Паскаля и его применение

12

Сообщающиеся сосуды

13

13.Сообщающиеся сосуды с разнородной жидкостью

14

Закон Архимеда. Условия плавания тел.

15

Решение задач на плаванье тел в одной жидкости

16

Решение задач на плаванье тел в нескольких жидкостях

  1. Работа и мощность. Простые механизмы (5 часов)

17

Механическая работа и мощность.

Приобретение навыка предварительного решения количественных задач на качественном уровне, графического решения задач;

Овладение универсальными способами деятельности на примерах использования метода научного познания при решении практических задач;

Мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода.

18

Рычаги

19

Равновесие тел

20

Блоки подвижные и неподвижные

21

Кпд механизмов

  1. Тепловые явления (6 часов)

22

Внутренняя энергия и способы ее изменения.

Научиться решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, необходимых в математике; Приобретение навыка предварительного решения количественных задач на качественном уровне, графического решения задач;

Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, при помощи таблиц или графиков, выделять основное из прочитанного.

Сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

23

Количество теплоты

24

Закон сохранения энергии при тепловых процессах. Уравнение теплового баланса

25

Решение графических задач

26

Решение задач на теплообмен

27

Решение задач повышенной сложности

  1. Постоянный электрический ток (7 часов)

28

Сила тока. Напряжение. Сопротивление.

Научиться решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, необходимых в математике;

Приобретение навыка предварительного решения количественных задач на качественном уровне, графического решения задач; Углубление знания в области физики электрических процессов.

Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, при помощи таблиц или графиков, выделять основное из прочитанного материала.

Мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода.

29

Закон Ома

30

Соединение проводников (последовательное и параллельное)

31

Закороченные схемы и способы построения эквивалентных схем.

32

Симметричные схемы и способы построения эквивалентных схем

33

Бесконечные схемы и способы построения эквивалентных схем

34

Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.

Описание материально – технического обеспечения ОП

Библиотечный фонд

  1. Сборник задач по физике: 7-9 кл.: к учебникам А.В. Перышкина и др. «Физика 7 класс», «Физика 8класс», «Физика 9 класс» / А.В. Перышкин; сост. Г.А. Лонцова. – 8-е изд., перераб. И доп. – М.: издательство «Экзамен», 2013. – 269, (3) с. (серия «Учебно-методический комплект»)

  2. Сборник задач по физике: Учеб. пособие для учащихся 7 – 8 кл. сред. шк. / В.И. Лукашик Е.В. Иванова – 22-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 2008. – 240 с.: ил.

  3. Физика. Сборник олимпиадных задач. 8-11 классы/ под оед. Л.М. Монастырского _ изд. 2-е, испр. – Ростов – на- Дону. Легион – МЮ 2011 – 224 с. – (Готовимся к олимпиаде)

  4. 1001 задача по физике с ответами, указаниями, решениями. И.М. Гельфгат, Л.Э. Генденштейн, Л.А. Кирик – изд. 3-е перераб. – «ИЛЕКСА» «ГИМНАЗИЯ» Москва – Харьков 1997

  5. Справочник школьника по физике: 7 – 11 кл. – М.: Дрофа, 1996. – 208 с.: ил

Технические средства обучения:

  1. Компьютер

  2. Мультимедийный проектор

  3. Экран

  4. Устройство многофункциональное (принтер/сканер/копир)

Мультимедийные пособия

  1. Физика 7-11 классы. Учебное электронное издание. Практикум.

  2. Физика. Библиотека наглядных пособий. 7-11 классы

  3. Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 классы

  4. Видео энциклопедия для народного образования. Физика

  5. Виртуальная книга Кирилла и Мефодия. Уроки физики Кирилла и Мефодия. 7 класс

  6. Виртуальная книга Кирилла и Мефодия. Уроки физики Кирилла и Мефодия. 8 класс

infourok.ru

Олимпиадные задачи по физике с решениями 7-8 класс

1)можно ли из проволоки длиной 12 см согнуть равнобедренный треугольник с боковой стороной равной в 3см? 2)на тсоронах AB и AC треугольника ABC отмечены точки D и E ,причем точка D является серединой отрезка AB,AE=12см,DE=1см .может ли длина отрезка AB быть равной.

Олимпиадные задания по физике (8 класс) по теме:

Олимпиадные задачи по физике для 8 класса с ответами

Можно использовать этот материал для проведения олимпиады по физике как в школе, так и в округе.

Предварительный просмотр:

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Олимпиадные задания по физике для 8, 9, 10, 11 классов.

В рабочей программе представлены: пояснительная записка, поурочное планирование с подробным применением ИКТ на уроках, практически к каждому уроку даны гипессылки на ЦОРы.

Материал для проведения олимпиады.

Олимпиадные задачи по физике для 7 класса.

Олимпиада по литературе для 8 класса с ответами.

Школьный тур всероссийской олимпиады по географии 9 класс. Олимпиадные задания включают 2 раунда: тестовый — 27 заданий и практический — 5 задач.

Рабочая программа по физике профильного уровня для 8 класса рассчитана на 105 часов (3 часа в неделю) и составлена на основе «Примерной программы основного общего образования по физике 7 –.

Олимпиадные задачи по физике с решениями 7-8 класс

Сайт учителя физики Журавлевой Светланы Викторовны. Физика — олимпиадные задачи

Требующие ясного понимания законов физики, умения применять их для объяснения физических явлений и, наконец, просто сообразительности

Подборка олимпиадных задач из сборников:

ПРЕДИСЛОВИЕ

Эта брошюра — последняя в серии — необычна. Весь год наши читатели получали информацию о новых проблемах физики, астрономии, математики, о последних достижениях и открытиях. А теперь мы даем им возможность узнать о самих себе.

«Знаете ли вы физику? » — так можно было бы озаглавить брошюру академика П. Л. Капицы. Но это название, вероятно, оказалось бы слишком упрощенным.

Задачи Капицы иногда очень трудны, и не решить их не значит не знать физику. Но они и не таковы, чтобы их невозможно было решить новичку. Некоторые из них даже довольно просты. Но ни одна не поддастся вам, если вы не умеете вникать в сущность физического процесса. Многие задачи настолько содержательны, что подробное их решение с анализом превращается в небольшое научное исследование.

Как видите, полная пестрота. Но попробуйте в ней разобраться. И если это вам удастся, вы сможете заявить: Я понимаю физику.

Напечатанные в этом сборнике задачи были составлены мной для студентов Московского физико-технического института, когда в 1947— 1949 гг. я там читал курс общей физики. В этот сборник вошли также задачи, которые давались на экзаменах при поступлении в аспирантуру Института физических проблем Академии наук СССР. Эти задачи собрали вместе и подготовили к печати студенты физтеха, недавно окончившие институт И. Ш. Слободецкий и Л. Г. Асламазов.

При составлении этих задач я преследовал определенную цель, поэтому они были составлены не обычным образом. Чтобы их решение для читателя представляло интерес, следует сделать некоторые разъяснения.

Хорошо известно, какое большое значение имеет решение задач при изучении точных наук, таких, как математика, механика, физика и др. Решение задач дает возможность самому студенту не только проверить свои знания, но и, главное, тренирует его в умении прикладывать теоретические знания к решению практических проблем. Для преподавателя задачи являются одним из наиболее эффективных способов — проверять, насколько глубоко понимает студент предмет, не являются ли его знания только накоплением заученного наизусть. Кроме того, при обучении молодежи решением задач — можно еще воспитывать и выявлять творческое научное мышление. Хорошо известно, что для плодотворной научной работы требуются не только знания и понимание, но, главное, еще самостоятельное аналитическое и творческое мышление. Как одно из эффективных средств воспитания, выявления и оценки этих качеств при обучении молодежи и были составлены эти задачи.

Я стремился осуществить эту цель, составляя большинство задач таким образом, что они являются постановкой небольших проблем, и студент должен на основании известных физических законов проанализировать и количественно описать заданное явление природы. Эти явления природы выбраны так, чтобы они имели либо научный, либо практический интерес, и при этом нами учитывалось, что уровень знаний студентов должен быть достаточным, чтобы выполнить задание.

Обычно задачи ставятся так, чтобы подходов к их решению было несколько, с тем чтобы и в выборе решения могла проявиться индивидуальность студента. Например, 4-ю задачу о траектории полета самолета, при которой в кабине была бы невесомость, можно решить стандартным способом, написав уравнение движения самолета в поле тяжести Земли и приравнять нулю равнодействующую сил, действующих

poiskvstavropole.ru

Расчет количества теплоты. Решение задач. Физика. 8 класс. - Решение задач.

Комментарии преподавателя

На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери. Покажем на примерах, как нужно вести простейшие расчёты. 
Итак, необходимо узнать, какое количество теплоты получила при нагревании медная деталь. Её масса 2 кг, а температура увеличивалась от 20°С до 280°С. Вначале по таблице определим удельную теплоёмкость меди см = 400 Дж/кг* °С'

Это означает, что на нагревание детали из меди массой 1 кг на 1°С потребуется 400 Дж. Для нагревания медной детали массой 2 кг на 1°С необходимо в 2 раза большее количество теплоты — 800 Дж. Температуру медной детали необходимо увеличить не на 1°С, а на 260°С, значит, потребуется в 260 раз большее количество теплоты, т. е. 800 Дж • 260 =  208 000 Дж. 

Задача 1

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревания на 10 °С.

Дано:

Решение:

По таблице находим для свинца:

Тогда:

(Ответ: Q = 2800 Дж.)

Задача 2

Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 50 °С до 10 °С?

Дано:

Решение:

Так как плотность воды ρ = 1000 кг/м3, то масса воды равна:

(Ответ: Q = -840 кДж.)

Знак «-» в ответе указывает на то, что вода отдает тепло.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.
1.Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании? 
2. Объясните на примере, как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении. 
3. Напишите формулу для расчёта количества теплоты. 
4. Какой вывод можно сделать из опыта по смешиванию холодной и горячей воды? Почему на практике эти энергии не равны?
Задание 2. Реши задачи.

 К занятию прикреплены файлы " Самостоятельная работа." и "Памятка". Вы можете скачать файлы и использовать их в любое удобное для вас время.

www.kursoteka.ru

Методические рекомендации и сборник задач по физике для учащихся 8-х классов часть I (стр. 1 из 17)

Нижегородский физико-математический Лицей № 40

Кафедра физики

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

И СБОРНИК ЗАДАЧ

ПО ФИЗИКЕ

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 8-Х КЛАССОВ

Часть I

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Авторы: В.Ю. Ковалев

Р.Н. Шилков

Нижний Новгород, 2003

Ковалев В.Ю., Шилков Р.Н.

Методические рекомендации и сборник задач по физике для учащихся 8-х классов. Часть I ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ – Нижний Новгород: ЛИЦЕЙ 40, 2003. 88 с.

В пособии приведены методические рекомендации по обучению физики в 8-м классе для школ с углубленным изучением предмета, приведены примеры решения задач и большое количество задач для самостоятельной работы по теме «Тепловые явления», а также методические рекомендации по обработке результатов экспериментов при проведении лабораторных работ.

Авторы и издательство приносят свои извинения за неточности, ошибки, опечатки и пр., допущенные при наборе и верстке текста

Компьютерный набор: Лапин Сергей

Компьютерная верстка: Шилков Р.Н.

© Ковалев В.Ю., Шилков Р.Н.

©издательство ЛИЦЕЙ 40

Глава 1. Изменение внутренней энергии в процессах теплопередачи.

§1. Основные понятия и законы.

1. Все тела состоят из атомов и молекул, находящихся в беспорядочном непрерывном движении. Хаотическое движение молекул тела называют тепловым движением. Каждая молекула вещества обладает кинетической и потенциальной энергией, поэтому всякое тело наряду с механической энергией направленного движения обладает внутренней энергией . Величина внутренней энергии тела складывается из кинетической энергии беспорядочного движения молекул и потенциальной энергии их взаимного взаимодействия и расположения.

Изменение внутренней энергии и передача ее от одного тела к другому происходит в процессе взаимодействия тел. Возможны два способа такого взаимодействия. Первый – когда внутренняя энергия одного тела изменяется за счет изменения энергии упорядоченного движения другого тела (механической работы, электризации, перемагничивании, облучении), второй – когда изменение внутренней энергии происходит вследствие соударения хаотически движущихся молекул соприкасающихся тел.

2. Процесс изменения внутренней энергии тела, обусловленный передачей теплового движения молекул без совершения работы внешней средой, называется тепловым процессом или процессом теплопередачи . Мерой изменения внутренней энергии тел, происходящего при теплообмене, служит величина, называемая количеством теплоты .

3. Количество теплоты , подведенное к телу, идет, в общем случае, на изменение внутренней энергии тела и на совершение телом работы над внешней средой (закон сохранения и превращения энергии):

Количеством теплоты Q, сообщенному телу, считается при этом положительным, отданное телом – отрицательным. Работа считается положительной, если тело совершает работу над внешней средой, отрицательной, если работа совершается над телом.

4. Количество теплоты и работа являются мерами изменения внутренней энергии , первая – в процессе теплопередачи, вторая – в процессе превращения механической энергии в теплоту.

Единицей количества теплоты является джоуль (Дж).

5. Существуют три вида теплопередачи : конвекция , теплопроводность и излучение .

Конвекция (в газах и жидкостях) – передача тепла путем перемещения и перемешивания холодных слоев жидкого и газообразного вещества.

Теплопроводность (в газах, жидких и твердых телах) – передача теплоты от более нагретой части тела к менее нагретой в результате теплового движения и взаимодействия молекул.

Излучение – процесс передачи теплоты на расстоянии с помощью электромагнитных волн.

6. Скалярная величина, равная количеству теплоты, которое требуется для изменения температуры тела на один градус, называется общей теплоемкостью C0 .

7. Скалярная величина, равная количеству теплоты, которое требуется для изменения температуры тела массой 1 кг на 1О C, называется удельной теплоемкостью C.

8. Если суммарная кинетическая энергия молекул тела изменяется при неизменной потенциальной энергии, то изменение внутренней энергии тела массой m равно

, или ,

где

- изменение температуры тела, c – удельная, а C0 – общая теплоемкость вещества.

9. Удельной теплотой сгорания топлива q называется скалярная величина, равная количеству теплоты, которое выделит топливо массой 1 кг при полном сгорании.

10. В процессе химического соединения ряда веществ перестраивается структура молекул, в результате чего резко увеличивается их кинетическая энергия. Такие процессы называют процессами горения, а участвующие в них тела – топливом и окислителем.

При полном сгорании топлива массы m внутренняя энергия теплового движения молекул возрастает на величину

,

где qудельная теплота сгорания топлива при данном окислителе.

11. Коэффициентом полезного действия (КПД) нагревателя называется скалярная величина:

,

где QП – полезное количество теплоты, QЗ – количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива.

§2. Внутренняя энергия. Качественные задачи.

Задача 1. Закрытую пробирку поместили в горячую воду. Изменилась ли кинетическая и потенциальная энергия молекул воздуха в пробирке? Если изменилась, то как?

Задача 2 . В один стакан налита холодная вода, в другой – кипяток. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией?

Задача 3 . Два медных бруска массами 100 и 500 г, взятых при комнатной температуре, погрузили в горячую воду на одинаковое время. Изменилась ли их внутренняя энергия? Одинаково ли изменилось значение внутренней энергии этих брусков относительно друг друга? Ответ обоснуйте.

Задача 4. В сосуде нагрели воду. Можно ли сказать, что внутренняя энергия воды увеличилась? Можно ли сказать, что воде передано некоторое количество теплоты? Ответ обоснуйте.

Задача 5. После обработки на точильном круге зубило стало горячим. Зубило, вынутое из горна, тоже горячее. Одинакова ли причина повышения температуры зубила?

Задача 6 В закрытой трубке находится капля ртути. Трубку с одного конца нагрели. Объясните, за счет какой энергии совершается работа по перемещению ртути в трубке.

Задача 7 . При трении головки спички о коробок спичка воспламеняется. Объясните явление.

Задача 8. Спичка загорается при трении ее о коробок. Она вспыхивает и при внесении ее в пламя свечи. В чем сходство и различие причин, приведших к воспламенению спички?

Задача 9. Можно ли сказать (см. предыдущую задачу), что внутренняя энергия спичечной головки увеличилась, что ей передано некоторое количество теплоты, что она нагрелась до температуры воспламенения?

Задача 10. Почему воспламеняется горючее в капсюле патрона при ударе по ней бойком во время выстрела?

Задача 11. В пробирку наливают немного воды, затыкают пробкой и нагревают воду. Спустя некоторое время пробка вылетает. Какие превращения энергии происходят в опыте?

Задача 12. Со дна водоема всплывает пузырек воздуха. За счет чего увеличивается его потенциальная энергия?

Задача 13. Объясните, почему происходит изменение внутренней энергии: а) при сжатии и расширении воздуха; б) при нагревании воды в кастрюле; в) при сжатии и растяжении резины; г) при таянии льда.

Задача 14. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы при: а) трении; б) ударе; в) сжатии.

Задача 15. В одном сосуде разреженный газ. В другом таком же сосуде - сжатый. Какой газ имеет большую потенциальную энергию взаимодействия молекул и почему?

Задача 16. Почему пила нагревается, если ею пилить длительное время?

Задача 17. Объясните, на каком физическом явлении основан способ добывания огня трением.

Задача 18. Почему коньки легко скользят по льду, а по стеклу, поверхность которого более гладкая, на коньках катится невозможно?

Задача 19. Почему при вбивании гвоздя его шляпка нагревается слабо, а когда гвоздь уже вбит, достаточно нескольких ударов, чтобы сильно нагреть шляпку?

Задача 20 . Какие превращения энергии происходят при торможении движущегося автомобиля?

Задача 21 . Как изменяется внутренняя энергия газа в пузырьке, который поднимается со дня водоема?

Задача 22 . Почему шариковые подшипники у машин нагреваются меньше, чем подшипники скольжения?

mirznanii.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *