Стакан с водой калориметр термометр сосуд с горячей водой
#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????
Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.
Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.
ЗАДАЧА
В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?
Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…
В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:
«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».
Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…
А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!
Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!
Вот как должен выглядеть правильный ответ:
«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).
При этом возможно три варианта развития ситуации:
I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.
II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.
III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».
С этой задачей связана для меня одна интересная история.
Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).
Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.
Вот его рассказ, каким я его запомнил:
«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.
В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».
«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».
«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…
В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…
Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».
«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».
Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…
Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика
Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.
Другие статьи автора:
Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.
Источник
– умение описывать и объяснять физические явления- №1, №2, №4, №6, №10.
2. Владение основами знаний о методах научного познания и экспериментальными умениями:
– определять цену деления, пределы измерения и абсолютную погрешность измерения прибора. Записывать показания приборов с учетом абсолютной погрешности измерения. – №5;
– практико-ориентированное задание направленное на знание уравнения теплового баланса – №8;
– лабораторное задание, направленное на диагностику сформированности умений проводить косвенные измерения физических величин ( определять температуру твердого тела и его удельную теплоемкость), умение проводить экспериментальную проверку физических законов и следствий ( справедливость уравнения теплового баланса) – №11.
3. Решение задач различного типа и уровня сложности– №4, №7, №8.
4. Использование приобретенных знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни, учета теплопроводности и теплоемкости различных веществ в повседневной жизни– №1, №2, №4, №10, №11.
Задание 10 – качественная задача, представляющая описание явления из окружающей жизни, для которого учащимся необходимо привести цепочку рассуждений, объясняющих протекание явления.
Задание №4 – качественная задача со свободным конструированием краткого ответа.
ЧАСТЬ 1
1. Почему стеклянные стаканы лопаются от горячей воды?
А) дефект стекла; Б) неравномерное расширение стекла при нагревании;
В) неправильная форма сосуда; Г) неравномерное нагревание сосуда.
2. Какая ложка в стакане позволит избежать неприятностей с лопнувшей посудой серебряная или медная?
А) серебряная; Б) медная; В) одинаково , и серебряная, и медная.
3. Какие утверждения справедливы для агрегатного состояния при котором межмолекулярное притяжение минимальное:
А) имеет форму, имеет объем; Б) не имеет форму и объем; В) не имеет форму, имеет объем.
4. При какой температуре металл и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми?_____________________________________________________________
5. На рисунке изображена мензурка с налитой в нее водой. Каков объем воды в мензурке с учетом погрешности?
А) (80±5) см3
Б)(79,5±5) см3
В) ( 80± 1)см3
6. На рисунке приведен график
зависимости температуры от времени
некоторого вещества. Первоначально
вещество находилось в жидком
состоянии. Какая точка графика
соответствует началу процесса отвердевания вещества?
А) 1; Б)2 ; В)3; Г)4
7. Температура воды увеличилась на 15 0С. Ее масса и удельная теплоемкость равны соответственно 1 кг и 4200 Дж/(кг* 0С). На сколько увеличилась внутренняя энергия воды?
А) на 4,2 кДж; Б) на 63 кДж; В)на 42 кДж; Г) на 6,3 кДж
ЧАСТЬ 2
8. В результате наблюдения за теплообменом между горячей и холодной водой в калориметре, ученик составил таблицу:
Масса холодной
воды, г
Температура холодной воды, 0С
Температура горячей воды, 0С
Температура смеси,
0С
100
20
85
57
Чему равна масса горячей воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ:_______________
9. Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ ПРИМЕРЫ
А) физическая величина 1) кипение
Б) единица физической величины 2) джоуль
В) физическое явление 3) мензурка
4) температура
5) психрометр
10. В одном из произведений Чехова приводится рассуждение «войска Донского отставного урядника» о сапоге в бане, не влезающем на разгоряченную ногу будто бы потому, что «нога при нагревании увеличилась в объеме»? В чем ошибочность такого суждения? Объясните.
ЧАСТЬ 3
11. Необходимо измерить температуру металлического цилиндра. Запишите способ выполнения этого задания и результат измерения.
Тема «Тепловые явления 8 класс. Вариант 2
ЧАСТЬ 1
1. При каком условии стеклянный стакан не лопнет при нагревании:
А) имея тонкое дно, толстые стенки; Б)имея толстое дно, тонкие стенки; В)имея тонкие стенки и дно;
Г) имея дно и стенки толстые.
2. Почему на стыках железнодорожного полотна есть зазоры?
А) особенность конструкции при креплении рельс; Б)для свободного удлинения рельсов при нагревании; В) появляются самостоятельно спустя длительное время при эксплуатации.
3. Какие утверждения справедливы для агрегатного состояния при котором межмолекулярное притяжение максимальное:
А) имеет форму, имеет объем; Б) не имеет форму и объем; В) не имеет форму, имеет объем.
4. Почему холодный металл на ощупь кажется холоднее дерева той же температуры?______________________________________________________________________
5. На рисунке изображена мензурка с налитой в нее водой. Каков объем воды в мензурке с учетом погрешности?
А) (50±2,5) мл
Б) (50± 5) мл
В) (50± 1) мл
6. На рисунке приведен график
зависимости температуры от времени
некоторого вещества. Первоначально
вещество находилось в жидком
состоянии. Какая точка графика
соответствует началу процесса перехода вещества в пар?
А)1; Б)2; В)3; Г)4
7. Температура молока в кастрюле уменьшилась на 10 С. Масса молока 2 кг, его удельная теплоемкость 4000 Дж/(кгС). Какое количество теплоты выделилось при остывании молока?
А) 8 кДж; Б) 800 Дж; В) 80 кДж; Г ) 40 кДж
ЧАСТЬ 2
8. Ученик исследовал теплообмен между горячей и холодной водой, налитой в калориметр. Были получены следующие результаты:
Масса горячей
воды, г
Температура холодной воды, 0С
Температура горячей воды, 0С
Температура смеси
0С
150
23
80
53
Чему равна масса холодной воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ:_______________
9. Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин в СИ:
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
А) количество теплоты 1)Дж/кг
Б) удельная теплота плавления 2) Дж кг
В) внутренняя энергия 3) Дж
4) Дж /(кг* 0С)
5) Вт
10. В декабрьских газетах 1927 года описывается следующий случай «Необычайные для Франции морозы, стоящие в течение нескольких дней, послужили причиной серьезного повреждения железного моста через Сену, в самом центре Парижа. Проезд по мосту временно закрыт». Объясните о каких повреждениях идет речь.
ЧАСТЬ 3
11. Необходимо определить удельную теплоемкость металлического цилиндра. Запишите способ выполнения этого задания и результат измерения.
Система оценивания.
Задание с выбором ответа считается выполненным, если выбранный учащимся номер ответа совпадает с верным ответом. Все задания части 1 работы оцениваются 1 баллом.
Вар 1: 0.132 кг
Вар. 2: 0.135 кг
9
Вар 1: 421
Вар. 2: 313
Задание с кратким ответом №8 считается выполненным, если записанный ответ совпадает с верным ответом и оценивается в 2 балла.
Вариант 1
Б
А
Б
А
Б
Б
Вариант 2
В
Б
А
А
Б
В
Задание на установление соответствия №9 считается выполненным, если записанный ответ совпадает с верным ответом и оценивается в 2 балла. 1 балл, если правильно указано хотя бы два элемента ответа. 0 баллов если менее двух правильных ответов.
Задание с развернутым ответом №10 максимальный балл 2
Представлен правильный ответ на поставленный вопрос, но его обоснование не достаточное, хотя содержит оба элемента правильного ответа.
Или
Представлены корректные рассуждения, приводящие к правильному ответу, но ответ не сформулирован.
1
Представлены общие рассуждения, не относящиеся к ответу на поставленный вопрос
Или
Ответ на вопрос неверен, хотя рассуждения правильны или отсутствуют.
№ 10 Вариант 1.
В одном из произведений Чехова приводится рассуждение «войска Донского отставного урядника» о сапоге в бане, не влезающем на разгоряченную ногу будто бы потому, что «нога при нагревании увеличилась в объеме»?В чем ошибочность такого суждения? Объясните.
Ответ: Сапоги трудно надевать после бани. Причина , однако, не в тепловом расширении, а в приливе крови, во влажной поверхности кожи.
Объяснение: температура человеческого тела в бане почти не повышается т.е. она не превышает 1 градуса. Увеличение объема при такой температуре незначительно, так что нельзя заметить при надевании сапог.
№10 Вариант 2
В декабрьских газетах 1927 года описывается следующий случай «Необычайные для Франции морозы, стоящие в течение нескольких дней, послужили причиной серьезного повреждения железного моста через Сену, в самом центре Парижа. Проезд по мосту временно закрыт». Объясните о каких повреждениях идет речь.
Ответ: Железный мост сжался или деформировался от высоких морозов от чего произошло разрушение дорожного покрытия.
Объяснение: Сжатие металла происходит при морозах каждую зиму, это надо учитывать при строительстве металлических конструкций.
Выполнение экспериментального задания №11 максимальный балл составляет 3 балла.
Вариант 1
11. Необходимо измерить температуру металлического цилиндра. Запишите способ выполнения этого задания и результат измерения. На отдельном листе:
Рисунок экспериментальной установки;
Результаты измерения температуры цилиндра, общая температура воды и цилиндра.
Вывод.
Оборудование : стакан с водой, калориметр, термометр, металлический цилиндр на нити.
Возможное решение:
Рис. установки.
Для того чтобы измерить температуру металлического цилиндра необходимо поместить его в стакан с водой, и спустя некоторое время когда установится тепловое равновесие между жидкостью и металлом опустить термометр, измерить температуру жидкости с цилиндром.
Т=20±5 (С), Указать температуру с учетом абсолютной погрешности.
Полностью правильное выполнение задания, включающее:
Рисунок установки
Правильно записанные результаты прямых измерений
Правильно записан ответ с учетом абсолютной погрешности.
3
Приведены все элементы правильного ответа 1-3, но допущена ошибка при расчете абсолютной погрешности Или
допущена ошибка в схеме экспериментальной установки
2
Ошибка при изображении схемы экспериментальной установки
Или Записаны только правильные результаты прямых измерений без погрешности, сделан рисунок экспериментальной установки
1
Разрозненные записи, отсутствие попыток выполнения задания.
Вариант 2
№11. Необходимо определить удельную теплоемкость металлического цилиндра. Запишите способ выполнения этого задания и результат измерения.
На отдельном листе:
Рисунок экспериментальной установки;
Результаты измерения массы металлического цилиндра, холодной и горячей воды.
Результаты измерения температуры цилиндра, общая температура воды и цилиндра.
Расчет удельной теплоемкости цилиндра.
Оборудование : стакан с водой, калориметр, термометр, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой.
Возможное решение:
Рис. Установки.
2-3.
Масса цилиндра, m2
кг
Начальная температура цилиндра, t2, С
Общая температура воды и цилиндра t,C
0,05
20
0.1
60
32
4. расчет по формуле:
c2=c1m1(t-t1)/m2(t2-t)=703,125 Дж/ кг С.
Указание: Вода в стаканах дается фиксированной массы заранее измеренная, масса цилиндра (100±2) г.
Температура воды и цилиндра может колебаться с погрешностью в 3 градуса.
Получение расчетной формулы и ее запись обязательна.
В выводе можно указать только полученный числовой результат.
Полностью правильное выполнение задания, включающее:
Рисунок установки
Правильно записанные результаты прямых измерений
( масса воды, цилиндра, температуры)Записано числовое значение удельной теплоемкости сплава металлического цилиндра с допустимой погрешностью с± 5 ( Дж/ кг С).
3
Приведены все элементы правильного ответа 1-4, но допущена ошибка при переводе одной из измеренных величин в СИ Или допущена ошибка в схеме экспериментальной установки
2
Ошибка в прямых измерениях допущенная в одном из экспериментов;
Или Записаны только правильные результаты прямых измерений, сделан рисунок экспериментальной установки
1
Разрозненные записи, отсутствие попыток выполнения задания.
Источник
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 6810314
Суррикат Мими
более месяца назад
Просмотров : 22
Ответов : 1
Лучший ответ:
Зачетный Опарыш
comment
более месяца назад
Ваш ответ:
Комментарий должен быть минимум 20 символов
Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт
Лучшее из галереи за : неделю месяц все время
Другие вопросы:
Энджелл
Фундаменты зданий изолируют от стен листами рубероида, пропитанного смолой, так как: Фундаменты зданий изолируют от стен листами рубероида, пропитанного смолой, так как:
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 66
Ответов : 1
Таня Масян
Как из нескольких сортов фильтровальной бумаги выбрать тот, в котором поры меньше, не используя при этом никаких приборов? Как из нескольких сортов фильтровальной бумаги выбрать тот, в котором поры меньше, не используя при этом никаких приборов?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 14
Ответов : 1
Зачетный Опарыш
Два куска мела не соединяются вместе даже при сильном сжатии, а два куска пластилина легко соединяются при незначительном сдавливании, потому что Два куска мела не соединяются вместе даже при сильном сжатии, а два куска пластилина легко соединяются при незначительном сдавливании, потому что
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 10
Ответов : 1
Суррикат Мими
Соль или сахар в горячей воде растворяется быстрее, чем в холодной, потому что: Соль или сахар в горячей воде растворяется быстрее, чем в холодной, потому что:
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 14
Ответов : 1
Васян Коваль
Измерив линейкой с ценой деления 1 мм размеры прямоугольного параллелепипеда, школьник получил результаты; 10,5 см, 6,0 см Измерив линейкой с ценой деления 1 мм размеры прямоугольного параллелепипеда, школьник получил результаты; 10,5 см, 6,0 см и 3,5 см. В каких границах лежит истинное значение объ…
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 39
Ответов : 1
Источник