CC BY
25
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 372.853
ЗНАЧЕНИЕ ЗАДАЧ НА ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ В КОЛЛЕДЖЕ
Атаев Р.М., Келбиханов Р.К.
ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства», Махачкала
Аннотация. Развитие прочных знаний по физике возможно при решении задач на процессы разной сложности с учетом инвидуального уровня развития познавательных способностей учащихся. В статье предлагается придерживаться определенных методических указаний при решении задач на тепловые явления, где в основном используется не общая форма первого закона термодинамики, а его различные частные формулировки применительно к изопроцессам.
Ключевые слова: тепловые явления, термодинамика, тепловой баланс, познавательные задачи, количество теплоты, удельная теплоемкость.
THE VALUE OF TASKS ON THERMAL PROCESSES IN THE STUDY PHYSICS IN COLLEGE Ataev R. M., R. K. Celviano
GAOU IN "Dagestan state University of national economy", Makhachkala
Annotation. The development of solid knowledge in physics is possible when solving problems for processes of varying complexity, taking into account the invidual level of development of students ' cognitive abilities. The article proposes to adhere to certain methodological guidelines when solving problems on thermal phenomena, where the main use is not the General form of the first law of thermodynamics, but its various special formulations in relation to isoprocess.
Keywords: thermal phenomena, thermodynamics, thermal balance, cognitive tasks, amount of heat, specific heat capacity.
Решение физических задач - один из основных методов обучения физике. С помощью решения задач обобщаются знания об абстрактных объектах и явлениях, создаются и решаются проблемные ситуации, формируют практические и интеллектуальные умения, сообщаются знания из истории, науки и техники, формируются такие качества личности, как целеустремленность, настойчивость, аккуратность, внимательность, дисциплинированность, развиваются эстетические чувства, формируются творческие способности.
Формирование знаний по физике и развитие учебно-познавательного энтузиазма на уроках физики достигается интеллектуальной и эмоциональной подготовкой обучающихся к восприятию нового учебного материала. При этом прочное усвоение учебного материала возможно применением ИКТ в условиях комплектно
оборудованного кабинета физики, позволяющего преподавателю с наименьшей затратой времени и усилий использовать средства обучения в комплексе во время занятий [1-3].
Также для активизации учебного процесса преподаватель при изучении новой темы должен подбирать студентам такие задания, которые предусматривали бы закрепление новых понятий, терминов и формул.
А для того чтобы студенты активно включились в учебный процесс необходимо всегда учитывать имеющийся уровень развития познавательных способностей обучающихся. Сложные познавательные задачи можно давать лишь студентам, обладающим высоким уровнем развития познавательных способностей. Таким образом, задачи, не соотнесенные с уровнем развития познавательных сил обучающегося, превышающие возможности студента, предъявляющие к нему требования, значительно опережающие уровень имеющегося у него развития, не могут сыграть положительную роль в обучении, что вызывает у них сомнение в своих способностях.
Некоторые познавательные задачи из данного раздела может предлагаться для дальнейшего углубления знаний учащихся, при ознакомлении их с новым учебным материалом, с использованием инфокоммуникационных технологий и различных мультимедийных приложений к урокам физики [1-3].
В частности задачи по термодинамике [4] можно условно разделить на четыре основные группы:
• задачи, учитывающие процессы, при которых в результате взаимодействия имеет место только теплообмен между телами, работа над внешней средой не совершается;
• задачи, учитывающие процессы, связанные с превращением одного вида энергии в другой при взаимодействии двух тел;
• задачи, в которых описываются тепловые процессы, происходящие в идеальных газах;
• задачи на круговые процессы и на изменение энтропии в различных изо-процессах и фазовых переходах.
Если в процессе взаимодействия тел работа не совершается, то есть имеет место только явление теплообмена, то, выяснив сначала, у каких тел внутренняя энергия уменьшается, а у каких увеличивается, составляют уравнение теплового баланса Q1 + Q2 = 0. Это уравнение является основным расчетным уравнением при решении задач первой группы.
При составлении уравнения теплового баланса учитывается, происходят ли в процессе теплообмена агрегатные превращения или нет. Если рассматриваемый процесс протекает с совершением механической работы, то для составления расчетного уравнения используют закон сохранения и превращения энергии. Задачи на тепловые процессы, происходящие в газах, решаются при помощи первого закона термодинамики.
При решении задач третьей группы часто используется графическое представление различных процессов. Графический метод позволяет анализировать явления, изображаемые замкнутыми циклами, состоящими из отдельных изопроцес-
сов. Также производить геометрическое истолкование работы, что часто упрощает вычисление КПД цикла.
Задачи на изменение энтропии обычно решаются с помощью соответствующих формул. При определении параметров состояния объема V и температуры Т, входящих в эти формулы, используют уравнение состояния идеального газа.
Для этого рассмотрим задачи из раздела «Первый закон термодинамики» и теплообмена [4] с подробным решением. В большей части задач используется не общая форма первого закона термодинамики, а его различные частные формулировки, применимые к определённым процессам. Задачи на теплообмен в изолированной системе решаются с помощью уравнения теплового баланса. При решении задач надо чётко выделять начальное и конечное состояния системы, а также характеризующие её параметры.
Задача 1. Во время расширения газа, вызванного его нагреванием, в цилиндре с площадью поперечного сечения S = 200 см2 газу было передано количество теплоты Q=1,5•105 Дж, причём давление газа оставалось постоянным и равным р=2^10 Па. На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние Дh = 30 см?
Согласно первому закону термодинамики в форме Q = Ди + А', где А' = pSДh - работа, совершённая газом. Отсюда Ди = Q - pSДh = 30 кДж.
Задача 2.Пусть азот нагревается при постоянном давлении. Зная, что масса азота т = 280 г, количество затраченной теплоты Q = 600 Дж и удельная теплоёмкость азота при постоянном объёме 745 Дж/(кг^К). Определите, на сколько повысилась температура азота. Молярная масса азота М = 0,028 кг/моль.
Согласно первому закону термодинамики Q = Ди + А'.
Изменение внутренней энергии Ди = ^тДТ.
Работа при изобарном процессе А' = pДV = (т/М^ДТ.
Следовательно, Q = тДТ(С\+К/М), откуда
ДT=Q/[m(cv+R/M)] =2,1 К.
Задача 3.Воду массой 4,65 кг, взятую при температуре 286 К, нагревают до 308К погружением куска железа с температурой 773 К. Найти массу куска железа. Теплообменом с окружающими телами и испарением пренебречь.
При погружении куска железа в воду в результате теплообмена первый остынет до температуры Т, а вторая - нагреется до этой температуры. Запишем уравнение теплового баланса:
Ql = Q2
Здесь Q1-количество теплоты, полученное водой от железа при нагревании, Q2 - количество теплоты, отданное куском железа воде при остывании.
Распишем количества теплоты по известным формулам.
с^Т - Tl)=C2m2(T2 - Г)
Удельная теплоемкость воды с1 равна 4200 Дж/(кгК), а удельная теплоемкость железа с2 = 460 Дж/(кгК).
Выразим из равенства массу куска железа т2:
т2 = [с^СГ - ТОИС2СГ2-Т)]
Посчитаем ответ: т2 = [4200-4,65-(308-286)] /[460-(773-308)] = 2,009кг=2009г.
Подобные задачи служит усвоению студентами теоретического и практического материала, выработке умений прогнозировать, оценивать, предвидеть конечные результаты.
Решение задач на тепловые явления всегда предполагает знание студентом теоретического материла, поэтому неоценима роль преподавателя в формировании интереса к содержанию учебного материала в процессе обучения.
Поэтому работа преподавателя по активизации учебной деятельности студентов должна строиться с учетом планомерного постепенного и целенаправленного достижения желаемой цели - развитие познавательных творческих способностей студентов, что ведет формированию у них мотивов учения [5].
Литература:
1. Джалалов Р.К., Келбиханов Р.К., Кулибеков Н.А. Концепция преподавания физики и математики студентам, обучающимся по профилям, связанными с информационными технологиями. В сборнике: Современное состояние и перспективы развития научной мысли. Сборник статей международной научно-практической конференции: в 2 частях.2016. С.122-125.
2. Кулибеков Н.А., Келбиханов Р.К., Джалалов Р.К. Проектирование структуры и содержания учебных программ математического и естественнонаучного цикла средствами ИКТ. В сборнике: Проблемы внедрения результатов инновационных разработок. Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016. С.176-179.
3. Кулибеков Н.А., Джалалов Р.К., Келбиханов Р.К. Компьютерная поддержка дисциплин математического цикла в профессиональной подготовке студентов-гуманитариев В сборнике: Новые технологии в образовании. Сборник статей III Международной научно-практической конференции. Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инновационный центр". 2015. С.55-58.
4. Кулибеков Н.А., Джалалов Р.К., Келбиханов Р.К. Мотивация как ведущая детерминанта профессионального самоопределения личности. Новая наука: Опыт, традиции, инновации. 2016. №9. С.21-24.
5. Физика. 10 класс: учеб, для общеобразоват. организаций с прил. на электрон, носителе : базовый уровень / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой. - М.: Просвещение, 2014. - 416 с. : ил. - (Классический курс). - ISBN 978-5-09-028225-3.
References:
1. Jalalov R. K., Kelbikhanov R. K., Kulibekov N. A. the Concept of teaching physics and mathematics to students studying in the profiles related to information technologies. In the collection: Current state and prospects of scientific thought development. Collection of articles of the international scientific and practical conference: in 2 parts. 2016. Pp. 122-125.
2. Kulibekov N. A., Kelbikhanov R. K., Jalalov R. K. Designing the structure and content of educational programs of the mathematical and natural science cycle by means of ICT. In the collection: Problems of implementing the results of innovative develop-
ments. Collection of articles of the International scientific and practical conference. 2016. Pp. 176-179.
3. Kulibekov N. A., Jalalov R. K., Kelbikhanov R. K. Computer support of mathematical cycle disciplines in the professional training of students of Humanities in the collection: New technologies in education. Collection of articles of the III International scientific and practical conference. Limited liability company "Scientific and innovative center". 2015. Pp. 55-58.
4. Kulibekov N. A., Jalalov R. K., Kelbikhanov R. K. Motivation as a leading determinant of professional self-determination of the individual. New science: Experience, traditions, innovations. 2016. no. 9. P. 21-24.
5. Physics. Grade 10: study, for General education. organizations with ADJ. on electron, carrier: basic level / G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky; edited by N. A. Parfentieva. - Moscow: Prosveschenie, 2014. - 416 p.: Il. - (Classic course). -ISBN 978-5-09-028225-3.
УДК 372.853
РАЗВИТИЕ ЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ В КОЛЛЕДЖЖЕ
Мурсалов С.М., Келбиханов Р.К.
ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства», Махачкала
Аннотация. Формирование логического мышления на уроках физики и математики возможно при последовательном и поэтапном внедрении в образовательный процесс педагогических технологий для развития у учащихся экспериментальных умений и навыков, интереса к решению задач различной сложности. В статье предлагается при изучении физики и математики придерживаться экспериментальных методов и дополнять лабораторные работы результатами самостоятельных опытов.
Ключевые слова: логическое мышление, экспериментальный метод, познавательный интерес, теоретический материал, физические и математические знания, математический расчет.
DEVELOPMENT OF LOGICAL THINKING IN PHYSICS AND MATHEMATICS CLASSES IN COLLEGE
Mursalov S. M., Celviano R. K.
GAOU IN "Dagestan state University of national economy", Makhachkala
Annotation. The formation of logical thinking in physics and mathematics lessons is possible with the consistent and step-by-step introduction of pedagogical technologies into the educational process to develop students ' experimental skills and interest in solv-
