Исследование температуры остывающей воды Касио

Методическая разработка экспериментальной работы
«Исследование изменения со временем
температуры остывающей воды».
Составитель: Татевосян Татьяна Викторовна,
учитель физики МОУ СОШ с.Красицкое Вяземского МР.
Данная экспериментальная работа описана в УМК Фадеевой А.А. (7 класс) и
Грачева А.В. (8 класс), в остальных УМК отсутствует. Входит в стандарт.
Цель для учителя:



Цель
содействовать выявлению эмпирической зависимости температуры остывающего тела
от времени;
создать условия для
развития у учащихся умения самостоятельно обобщать
теоретические факты, высказывать гипотезу, составлять план эксперимента и делать
выводы;
содействовать развитию умений представлять результаты измерений с помощью
таблиц и графиков.
для учащегося (предположительно):
 сравнить скорости изменения температуры остывающей воды в стакане и в
калориметре;
 установить зависимость изменения температуры от времени;
 установить зависимость изменения разности температуры от температуры
окружающей среды.
Оборудование: калориметр, термометр 2шт., стакан с водой, графический калькулятор
CASIO fx-9860G.
Теоретическое обоснование
Мы знаем, что при нагревании холодная вода становится теплой, а затем горячей.
Вынутая из пламени металлическая деталь постепенно охлаждается. Воздух, окружающий
батареи с горячей водой, нагревается и т. д. Словами «холодный», «теплый», «горячий»
обозначаем тепловое состояние тел. Величиной, характеризующей тепловое состояние
тел, является температура. Всем известно, что температура горячей воды выше
температуры холодной. Приборы, служащие для измерения температуры, называются
термометрами. Действие такого термометра основано на тепловом расширении вещества.
Использующиеся в быту термометры позволяют выразить температуру в градусах
Цельсия (ОС). Следует помнить, что любой термометр показывает свою собственную
температуру. Для определения температуры среды термометр следует поместить в эту
среду и подождать до тех пор, пока температура прибора не перестанет изменяться,
приняв значение, равное температуре окружающей среды. При изменении температуры
среды будет изменяться и температура термометра.
Правила измерения температуры лабораторным жидкостным термометром:
1. Термометр привести в соприкосновение с телом, температуру которого следует
измерить. С термометром обращаться бережно. Не встряхивать!
2. Выждать, пока показания термометра перестанут изменяться, то есть температура
термометра сравняется с температурой исследуемого тела.
3. Произвести отсчет по шкале термометра. Все это время контакт термометра с телом
следует сохранять.
4. Убрать термометр в футляр. Если измерялась температура жидкости, то термометр
нужно предварительно вытереть.
1
План выполнения работы
1 вариант
Учитель предлагает учащимся выдвинуть гипотезы об изменении температуры воды,
исходя из личного опыта учащихся (поставить цели работы)
2. Подготовка эксперимента
 Налить в калориметр 100г. горячей воды и накрыть крышкой.
 Налить в стакан 100г. горячей воды
 Опустить термометры в стакан и калориметр
 Провести измерения температуры каждые 3 минуты в двух сосудах
3. Выполнение учащимися необходимых измерений
1.
t
м
t2
0
С
t1
0
С
4. Обработка результатов (Работа с калькулятором)
Учащиеся заполняют таблицу в режиме STAT и строят график по точкам. Перед этим этапом
учителю стоит обратить внимание учащихся, что переменной «х» присваиваются значения
времени, а переменной «у» - значение температуры.
 обязательно учащиеся должны подписать столбцы в строке Sub. Это необходимо для
быстроты проверки правильности при затруднениях в построении графика. После
этого учащиеся должны проверить свои гипотезы о зависимости температуры и
времени.
 для построения графика необходимо будет задать параметры окна вывода графиков
(см. Рабочий лист, рис 9). Целесообразно, в качестве Ymin взять (30), Ymах взять чуть
больше самого большого значения температуры (80), scale - погрешность измерения
температуры. dot- калькулятор ставит автоматически! Xmin (0), Xmах - значение
времени (50), scale - 1. Это необходимо, для того чтобы график и оси координат
поместились на экране
 после построения графика на калькуляторе его эскиз переносится учеником в
рабочий лист. Так как точность построения графика в тетради не является целью
работы, а главное - установить связь между величинами, то достаточно переноса
эскиза графика в рабочий лист. По этому эскизу учитель впоследствии сможет
проверить правильность хода работы учащегося.
 По окончании практической части работы учащиеся должны сделать вывод о
зависимости температуры воды от времени.
Инструкция по работе с графическим калькулятором
(примерные
действия учащихся):
В главном меню калькулятора выделите
режим STAT, нажимая направляющие
стрелки на клавише [REPLAY]. Для входа
в режим нажмите кнопку [EXE]:
2
Введите данные измерений в открывшуюся
таблицу, то есть заполните первый столбец
значениями времени, второй и третий –
температуры. Ввод числа осуществляется в
ячейку, выделенную черным цветом.
Вводимое число отображается в нижней
строке экрана – строке ввода.
В строку SUB таблицы введите в первом
столбце Т (м), во второй - Т (С). После
ввода
содержимого
каждой
ячейки
нажимайте кнопку [EXE].
Ввод
букв:
поместите
черный
прямоугольник в ячейку под List 1, затем
последовательно нажмите клавиши:
После ввода всех знаков числа для
сохранения его в ячейке необходимо нажать
кнопку [EXE]. Перемещение между
ячейками
таблицы
осуществляется
клавишей [REPLAY
Аналогично заполняется ячейки под List 2,
List 3 .
По
результатам измерений постройте
график. Для этого нажмите GRАPH ([F1]),
затем SET ([F6]) и GPАРH2 ([F2]) и
поменять Ylist на List 3.EXE.
Т
(
М
)
Затем нажмите SEL (F4). В появившемся
окне должно быть прописано Draw On для
StatGraph1 и StatGraph2 (рис2).
Затем нажмите Draw (F6).
Для определения вида зависимости между
величинами нажмите CALC ([F1]).
3
Предположив прямо пропорциональную
зависимость, выберем Х ([F2]). C помощью
клавиши Replay перейдем на график 2
Нажмем EXE. В полученном окне нажмем
DRAW
([F6]). Посмотрим, как прямая
ложится на экспериментальные точки.
Точно так же сделаем для 1 графика.
Вернемся к расчету, опять нажав Х ([F2]), и
EXE. Скопируем полученную формулу в
режим построения графиков, нажав на
COPY ([F5]). Откроется окно редактора
формул, в котором выберем первую строку
и нажмем [EXE]. После этого калькулятор
сам вернется к предыдущему окну расчетов.
Нажмите [MENU] и перейдите в режим
построения графиков GRAPH. Вид экрана в
этом режиме. Повторим для второго
графика.
Настройте параметры вывода окна
по
указанию учителя. Для этого нажмите
([SHIFT]), ([F3]). Настройте окно по
следующим параметрам, передвигаясь с
помощью клавиши Replay и фиксируя
клавишей EXE
Для того чтобы построить график сначала
надо активизировать функцию, для этого
нажать SEL ([F1]). На экране знак равенства
выделится белым цветом. Затем нажать
DRAW ([F6]). На экране появится график.
Можно исследовать график, нажмите F1.
Появится график с движущимся курсором.
Курсор можно передвигать по графику с
помощью Replay.
4
2 вариант (с использованием мини-лаборатории ЕА – 200 по физике)
Подготовка эксперимента
 Налить в калориметр 100г. горячей воды и накрыть крышкой.
 Налить в стакан 100г. горячей воды
 Опустить один температурный датчик в стакан, а другой в калориметр
 Подготовить графический калькулятор и анализатор к работе.
подключить оптические датчики к разъемам
CH1 и СН2
включить DATA ANALYZER
подготовить калькулятор
в меню выбрать E-CON2
затем последовательно F1(SET); F2(ADV);
Выбираем [1] Channel - EXE
В CH2 -F1 (Casio) - выбираем Temperature,
5
EXE , 0C,EXE,EXE и F1
EXE, EXE
Вопросы и задания
1. Почему отличается скорость изменения температуры воды в стакане и калориметре?
2. Как зависит скорость изменения температуры воды от температуры окружающей
среды?
3. Подсчитайте скорость изменения температуры воды на этапах. Сравните скорость
остывания воды и сделайте вывод.
Этап 0-4 мин. Скорость остывания =
Этап 4-8 мин. Скорость остывания =
Этап 8-12 мин. Скорость остывания =
Этап 12-16 мин. Скорость остывания =
Этап 16-20 мин. Скорость остывания =
6