Сценарий занятия по олимпиадной подготовке к муниципальному этапу ВсОШ по физике на тему термодинамика

Автор: Сазонова Екатерина Константиновна

Организация: МОБУ «Муринская СОШ №5»

Населенный пункт: Ленинградская область, г. Мурино

Введение

Подготовка школьников к муниципальному этапу Всероссийской олимпиады школьников (ВсОШ) по физике требует не только углублённого знания теоретических основ, но и отработки навыков решения нестандартных и комплексных задач. Особое внимание в олимпиадной подготовке уделяется разделу «Термодинамика», который объединяет ключевые понятия и законы, лежащие в основе многих физических процессов. Представленный сценарий занятия разработан с целью систематизации знаний учащихся по термодинамике и формирования у них уверенной практической компетентности через комплексный разбор теоретических вопросов и задач различного уровня сложности. Такой подход поможет школьникам не только успешно выступить на муниципальном этапе, но и заложит прочную основу для дальнейшего развития в области физики.

Использование заданий прошлых лет — это неотъемлемая часть эффективной подготовки к олимпиадам по физике, особенно к таким важным этапам, как муниципальный этап ВсОШ. Практика работы с реальными задачами из предыдущих олимпиадных вариантов позволяет учащимся не только ознакомиться с форматом и уровнем сложности предстоящих испытаний, но и значительно повысить свои аналитические и вычислительные навыки. Этот подход способствует развитию у школьников системного мышления, умения быстро ориентироваться в нестандартных ситуациях и применять теоретические знания на практике.

 

Сценарий занятия (90 минут)

Тема: Тепловые явления. Количество теплоты. Удельная теплоемкость, удельная теплота плавления. Первый закон термодинамики. Тепловые машины, КПД. Связь внутренней энергии и работы.

Цели занятия:

• Повторить основные понятия и формулы термодинамики.
• Разобрать примеры решения типовых олимпиадных задач.
• Отработать навыки анализа условий и расчётов при тепловых процессах.

 

1. Введение и теоретический блок (15 минут)

• Объяснение понятий: теплота, температура, удельная теплоёмкость, удельная теплота плавления.
• Работа с графиками тепловых процессов
• Тепловые машины, КПД
• Краткое введение в первый закон термодинамики (в рамках 8 класса): изменение внутренней энергии связано с теплотой и работой.

2. Разбор примеров задач (30 минут)

1. (Всеросс, 2020, МЭ, 9) Три тела одинаковой массы, изготовленные из разных материалов, греют нагревателями одинаковой мощности. График зависимости температуры t показаны на рисунке. Удельная теплоемкость первого тела равна с. Потери теплоты пренебрежимо малы. Чему равны удельные теплоемкости второго и третьего тела?

А) 2с и 2с/3

Б) 3с и 0,5с

В) 0,5с и 1,5с

Г) 1,5с и 0,5с

Д) 2с/3 и 2с/3

Ответ: В

При разборе данной задачи важно обсудить с обучающимися физический смысл удельной теплоемкости, как зависит скорость повышения температуры тела от его удельной теплоемкости.

 

2. («Росатом», 2023, 9 ) Если в сосуд с очень горячей водой поместить работающий нагреватель, то температура воды повышается на ∆T = 1 ◦C за время t. Если мощность нагревателя увеличить вдвое, за то же время t вода нагревается на 2,1∆T. На сколько нагреется вода в сосуде за время t, если мощность нагревателя увеличить втрое по сравнению с первоначальной?

Ответ: 3,2 ◦C

При разборе данной задачи важно вспомнить с обучающимися формулы мощности, внутренней энергии, теплоты. При решении важно напомнить обучающимся про правила пропорций.

 

3. (Всеросс., 2021, МЭ, 9 ) В одном калориметре смешали 800 г воды при температуре 20 ◦C и 200 г воды при температуре 80 ◦C. Потерями теплоты и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь.

1. Определите установившуюся температуру смеси. Ответ дайте в градусах Цельсия, округлив до целого числа.

2. Определите установившуюся температуру смеси, если перед смешиванием поменять местами процентные соотношения холодной и горячей воды. Ответ дайте в градусах Цельсия, округлив до целого числа.

Ответ: 1) 32; 2) 68

При решении данной задачи необходимо отработать с обучающимися качественное решение задачи, верную запись уравнений теплового баланса и расстановки знаков.

 

4. (Всеросс, 2023, МЭ, 8) Ваня изучал тепловые двигатели и решил сделать свой собственный. В качестве топлива он использовал парафин. Оказалось, что при работе машины парафин частично вытекал из резервуара, из-за чего рассчитанный КПД в 15% оказался неверным. Какая часть вылилась, если после усовершенствования установки (парафин больше не выливался) правильный КПД стал равен 13,5%.

Ответ: 0,1; 13,5%

ПРи разборе данной задачи необходимо обратить внимание обучающихся, что если топливо вытекало, значит оно не было учтено при расчете КПД. А также вспомнить формулы КПД тепловых машин, запись коэффициентов.

 

3. Практическая работа учащихся (30 минут)

• Раздать 2-3 задачи разной сложности по теме .
• Учащиеся решают задачи самостоятельно, в парах или группах.
• Преподаватель помогает при затруднениях, проводит консультации.

 

Задачи:

1. («Надежда энергетики», 2016, 9 ) При нагревании на примусе кастрюли с некоторым количеством воды и одним яйцом на ∆t градусов расходуется m = 40 г топлива. В k = 5/4 раз больше топлива расходуется при нагреве на те же ∆t градусов той же кастрюли на том же примусе с тем же количеством воды и двумя яйцами. Сколько граммов топлива потребуется для нагрева на те же ∆t градусов на том же примусе той же кастрюли с тем же количеством воды без яиц? Во всех трёх процессах кипение воды не происходит.

Ответ: 30гр

 

2. («Надежда энергетики», 2018, 9 ) На какую максимальную высоту можно c помощью тепловой машины поднять груз массой 10 кг, если охладить его на ∆T = 0,1 K и использовать отданное им тепло для нагревания рабочего тела этой машины? Количество теплоты, отданное рабочим телом машины окружающей среде, составляет 3/4 от количества теплоты, полученного им от нагревателя. Теплоемкость груза C = 4000 Дж/К.

Ответ: 1м

 

3. (Всеросс, 2024, МЭ, 9) Вася хотел «убить двух зайцев одним выстрелом» и положил только что изготовленное рагу в калориметр с остывшим рагу. Тем самым он хотел охладить готовое блюдо и согреть блюдо, которое некоторое время пролежало на столе, пока Вася готовил. Найдите соотношение масс блюд. Теплоёмкостью калориметра пренебречь.
   

Ответ: 4

 

4. («Шаг в будущее», 2021, 9 ) Имеются два электрических кипятильника и одинаковые калориметры с водой одинаковой начальной температуры. Первый кипятильник нагревает некоторое количество воды до начала кипения за t₁ = 6 мин, а второй кипятильник нагревает вдвое большее количество воды до начала кипения за t₂ = 18 мин. За какое время удастся довести воду в калориметре до кипения, если нагревание проводить, используя оба кипятильника одновременно, а масса воды в три раза больше, чем в первом опыте? Потерями энергии пренебречь.

Ответ: 648 сек.

 

4. Итог и рефлексия (15 минут)

• Обсуждение типичных ошибок, разбор трудных моментов.
• Рекомендации для самостоятельной подготовки: обращение к учебнику и олимпиадным сборникам, онлайн-ресурсам с разбором задач.

 

Заключение

При подготовке к олимпиаде важно не ограничиваться лишь теорией и типовыми задачами. Постоянное решение задач прошлых лет помогает выявить наиболее часто встречающиеся типы задач, понять их особенности и научиться избегать типичных ошибок. Это формирует уверенность в собственных силах и снижает уровень стрессов во время контрольных испытаний. Кроме того, анализ решений прошлых лет способствует развитию критического мышления, позволяет понять, какие подходы к решению наиболее эффективны, и адаптировать их под свои индивидуальные особенности.

Еще одним важным аспектом использования задач прошедших лет является возможность работы над слепыми и обучающими ошибками. Школьники получают возможность просматривать свои решения, сравнивать их с правильными ответами и выявлять слабые места в своих знаниях и навыках. Такой анализ способствует закреплению принятых методов решения и формирует умение самостоятельно корректировать свои стратегии.

На практике, систематическая работа с заданиями из прошлого опыта способствует формированию у учащихся привычки к самостоятельному поиску решений и развитию критического мышления — качеств, необходимых не только для победы в олимпиадных соревнованиях, но и для будущей научной деятельности. В рамках сценария подготовительных занятий каждый этап должен включать разбор задач прошлых лет, что поможет школьникам лучше понять специфику олимпийской проблематики, развитии кругозора и стимулирует интерес к дальнейшему изучению физики.

Таким образом, интеграция заданий из прошлых олимпиадных вариантов в учебный процесс играет ключевую роль в подготовке к муниципальному этапу и повышении шансов на успех. Эта практика не только помогает освоить наиболее типичные задачи и закономерности, но и развивает системное мышление, аналитические способности, самостоятельность и ответственность за собственное развитие. В современном образовательном и олимпиадном пространстве использование прошлых задач — это стратегия, которая подтверждена множеством успешных кейсов и признана эффективной отечественной методикой подготовки школьников.

1. file0.docx (949,2 КБ)

Опубликовано: 06.11.2025