Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak zanalizować cykle termodynamiczne?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:

7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;

VI. Termodynamika. Uczeń:

16) analizuje przedstawione cykle termodynamiczne, oblicza sprawność silników cieplnych.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. omówi, czym jest cykl termodynamiczny.

2. przeanalizuje przykładowy cykl złożony z dwóch izobar i dwóch izochor.

3. wyjaśni, że zysk pracy w cyklu równy jest różnicy między ciepłem pobranym i oddanym.

4. wyjaśni, w jakim cyklu pracuje silnik termodynamiczny, a w jakim chłodziarka.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów).

Metody nauczania:

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów.

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia.

Materiały pomocnicze:

e‑materiały: „Co to jest silnik cieplny”, „Co to jest pompa ciepła”, „Analizujemy przepływ energii w postaci ciepła i pracy mechanicznej w silnikach i pompach cieplnych.”, „Cykl Carnota”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

• Wprowadzenie zgodnie z treścią w części „Czy to nie ciekawe?”.

• Odwołanie do wiedzy uczniów o cyklach termodynamicznych.

Faza realizacyjna:

Po krótkim przypomnieniu definicji cyklu termodynamicznego, nauczyciel określa temat rozważań: analiza cyklu składającego się z dwóch izobar i dwóch izochor. Uczniowie w dyskusji zgłaszają pomysły, w których przemianach ciepło jest pobierane, a w których odbierane i w których przemianach wykonywana jest praca. Następnie w grupach z pomocą nauczyciela obliczają ciepło pobrane i oddane w cyklu, a także pracę wykonaną przez gaz i nad gazem, dochodząc do wniosku, że zysk pracy w cyklu równy jest różnicy ciepła pobranego i oddanego.

Nauczyciel tłumaczy, co zmieni się w bilansie energetycznym cyklu, przebiegającym w przeciwnym kierunku.

Uczniowie wyciągają wniosek, co decyduje o tym, czy urządzenie pracujące w danym cyklu jest silnikiem czy chłodziarką.

Uczniowie oglądają film‑samouczek.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują Polecenia 1 i 2, powiązane z filmem.

Praca domowa:

Zadania z części „Sprawdź się”: obowiązkowo 1‑3, do wyboru jedno z pozostałych zadań.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Film samouczek może być wykorzystany przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.