Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Cykl Carnota

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:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
4)przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
VI. Termodynamika. Uczeń: 
15) analizuje przepływ energii w postaci ciepła i pracy mechanicznej w silnikach i pompach cieplnych;
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 w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wymienia, z jakich przemian składa się cykl Carnota;

2. podaje definicję sprawności cyklu,

3. wyraża sprawność cyklu Carnota przez temperatury grzejnika i chłodnicy;

4. stosuje wzory wyrażające sprawność cyklu Carnota do obliczania temperatur grzejnika i chłodnicy;

5. stosuje wzory wyrażające sprawność cyklu Carnota do obliczania ciepła pobranego i oddanego w cyklu;

6. analizuje kolejne przemiany cyklu Carnota i ocenia, w których przemianach praca wykonywana jest przez gaz, a w których przez siłę zewnętrzną;

7. analizuje kolejne przemiany cyklu Carnota i ocenia, w których przemianach ciepło jest pobierane, a w których oddawane.

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: „Czym jest przemiana adiabatyczna?”, „Czym jest przemiana izotermiczna?”, „Jak zanalizować cykle termodynamiczne?”, „Co to jest silnik cieplny?”, „Jak obliczyć sprawność silników cieplnych?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

- Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
- Odwołanie do wiedzy uczniów o silniku cieplnym i jego sprawności.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel opisuje kolejne przemiany cyklu, odwołując się do wiedzy uczniów o pracy i cieple w tych przemianach. Przykładowe pytania stawiane uczniom:

1. W jakiej przemianie całe pobrane ciepło zamieniane jest na pracę gazu?

2. W jakiej przemianie gaz może wykonać pracę nie pobierając ciepła?

3. Jak zmienia się temperatura podczas adiabatycznego rozprężania gazu?

4. Czy podczas sprężania gazu możemy zyskać pracę, czy musimy ją włożyć?

5. Jak zmienia się temperatura podczas adiabatycznego sprężania gazu?

Następnie nauczyciel wprowadza wzór na sprawność cyklu Carnota, a uczniowie w dyskusji ustalają, od czego ona zależy. Uczniowie oglądają film samouczek i, dyskutując w grupach 4‑osobowych, znajdują odpowiedź na zadane w nim pytanie.

Faza podsumowująca:

Uczniowie zgłaszają pomysły, jak odpowiedzieć na zadane w filmie pytanie.
W celu sprawdzenia wiedzy uczniowie rozwiązują zadanie 7.
Nauczyciel i uczniowie oceniają stopień przyswojenia wiedzy.

Praca domowa:

W celu powtórzenia i utrwalenia materiału uczniowie rozwiązują
zadania 1‑3 obowiązkowo oraz jedno z zadań 4 - 6 i 8 do wyboru.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Film samouczek jest przeznaczony do wykorzystania na lekcji, a także dla uczniów po lekcji, w celu powtórzenia i utrwalenia materiału.