Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Do czego w praktyce przydaje się bilans cieplny?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne:
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość.
V. Termodynamika. Uczeń:
4) wykorzystuje pojęcie ciepła właściwego oraz ciepła przemiany fazowej w analizie bilansu cieplnego.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; planuje i modyfikuje ich przebieg; formułuje hipotezę i prezentuje kroki niezbędne do jej weryfikacji.
VI. Termodynamika. Uczeń:
5) wykorzystuje pojęcie ciepła właściwego oraz ciepła przemiany fazowej w analizie bilansu cieplnego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje cyfrowe,

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

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

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. definiuje pojęcie bilansu cieplnego,

2. wyjaśnia bilans cieplny jako zasadę zachowania energii,

3. rozróżnia zjawiska i procesy termodynamiczne, którym towarzyszy pobranie ciepła przez ciało, od tych którym towarzyszy oddanie ciepła przez ciało,

4. stosuje pojęcie bilansu cieplnego do wyznaczenia ciepła właściwego różnych substancji,

5. planuje i przeprowadza eksperymenty mające na celu wyznaczenie ciepła topnienia i parowania różnych substancji.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów oraz odkrywanie rzeczywistości poprzez eksperymenty )

Metody nauczania:

wykład informacyjny, przeprowadzenie doświadczenia lub pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w parach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

kalorymetr aluminiowy, termometr, waga, naczynie z grzałką do zagotowania wody, blaszki aluminiowe, szczypce, lub stoper, kuchenka elektryczna, naczynie, lód, komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiały „Na czym polega bilans cieplny”, „Jak definiujemy przemianę fazową”, „Ciepło parowania”, „Jak definiujemy ciepło właściwe”, „Jak definiujemy ciepło przemiany fazowej?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o bilansie cieplnym.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel przypomina pojęcie bilansu cieplnego, podkreślając jego związek z zasadą zachowania energii. Następnie pyta uczniów, w jakich procesach ciepło jest pobierane, a w jakich oddawane. Uczniowie zgłaszają swoje pomysły. Nauczyciel proponuje wykonanie jednego z doświadczeń: wyznaczanie ciepła właściwego aluminium (doświadczenie sugerowane dla klas realizujących podstawowy zakres podstawy programowej) lub wyznaczanie ciepła topnienia lodu (doświadczenie sugerowane dla klas z rozszerzonym zakresem podstawy programowej). Nauczyciel przedstawia uczniom listę przedmiotów, służących do wykonania eksperymentu (jak w punkcie „Środki dydaktyczne”), a uczniowie w trakcie burzy mózgów planują, jak wykonać doświadczenie. Następnie uczniowie pod kierunkiem nauczyciela wykonują doświadczenie, zapisując wyniki pomiarów wraz z jednostkami w tabeli i wykonują obliczenia korzystając z pojęcia bilansu cieplnego.

Faza podsumowująca:

Uczniowie oceniają poprawność wykonanych doświadczeń, porównując wartości zmierzonych wielkości z wartościami tablicowymi. Obliczają, o ile procent zmierzone przez nich wartości różnią się od wartości tablicowych. Nauczyciel pyta uczniów, dlaczego uzyskane wartości się różnią i o ile. Uczniowie odpowiadają na to pytanie wskazując możliwe przyczyny rozbieżności. Nauczyciel porządkuje wiedzę uczniów przypominając pojęcia pomiarów bezpośrednich i pośrednich.

Praca domowa:

Dla uczniów realizujących podstawowy zakres podstawy programowej: obowiązkowo zadania 1- 3, do wyboru jedno z zadań 4 - 7.

Dla uczniów realizujących rozszerzony zakres podstawy programowej nauczyciel może zadać wyznaczenie niepewności pomiarowej wykonanego w klasie pomiaru ciepła topnienia lodu, dla chętnych uczniów zadanie 8.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium bazowe można wykorzystać na dwa sposoby:

1. Można zlecić jego obejrzenie przed lekcją, aby uczniowie byli przygotowani do wykonania doświadczenia w czasie lekcji.

2. Jeśli nie można wykonać doświadczenia, film można obejrzeć na lekcji i ograniczyć się tylko do analizy i interpretacji jego wyników.