Тема:    Тепловые явления

 

Цель урока:

Дать понятие теплового движения молекулы. Ввести понятие темпера­туры. Задачи:

1. Образовательные задачи:

- Познакомить учащихся с основными характеристиками тепловых процессов, с тепловым движением как особом виде движения.

Учить:

- Понимать, читать графики, диаграммы, полученные в результате опытов

- Правильно объяснять увиденное, делать выводы, опираясь на полученные знания.

2. Воспитательные задачи:

- Воспитывать интерес к предмету.

- Прививать уважение к ученым-физикам.

3. Развивающие задачи:

- Развивать исследовательский подход к изучаемым явлениям.

- Развивать умение правильно и полно отвечать на поставленные вопросы

- Развивать умение делать правильные выводы, сравнивать, анализировать, обобщать.

 

Ход урока

• Организационный момент.
• Повторение

• Вопросы учащимся по пройденной теме

   III. Изучение нового материала

• В окружающем мире происходят различные физические явления, ко­торые связаны с нагреванием и охлаждением тел.

Примеры из жизни: Различные млекопитающие имеют нормальную температуру от 35 до 40,5 0С, температура птиц от 39,5 до 44 0С.

Наиболее высокая температура воздуха на земле 58 0С зарегистрирована в Триполи, а наиболее низкая- в Антарктиде -82 0С .

Словами «холодный», «теплый», «горячий» указывают на различную степень нагретости тела и говорят о различной температуре. Для объектив­ности измерений температуры были созданы различного рода термометры. Нетрудно убедиться, что при повышении температуры газа возрастает его давление на стенки сосуда.

Проводится демонстрация; химическая пробирка, закрытая пробкой с индикатором давления, стакан с теплой водой. Пробирка опускается в ста­кан с теплой водой, давление на индикаторе повышается.

2. Опыт показывает, что в основном все твердые тела и жидкости расши­ряются при повышении температуры. Таким образом, явление теплового рас­ширения тел тоже может быть использовано для измерения температуры.

В повседневной деятельности мы часто встречаемся с понятиями «хо­лодно», «горячо». Однако ощущение тепла и холода является субъектив­ным фактором. В субъективности теплового ощущения учащиеся могут убедиться на следующих опытах:

а)           на столе устанавливают три сосуда с водой: один с горячей водой, второй - с холодной и третий - с теплой. Предлагают одному желающему ученику поместить левую руку в сосуд с горячей водой, а правую - в сосуд с холодной. Через некоторое время предлагают ученику обе руки опустить в сосуд с теплой водой. Ученик сообщает, что теперь правая рука чувствует тепло, а левая - холод, хотя обе руки находятся в одной и той же воде;

б)           предлагается учащимся левой рукой дотронуться до деревян­ного предмета (например, стол, стул), а правой - до металлического. Хотя предметы находятся в классе при одной « той же температуре, левая рука ощущает тепло, правая - холод.

Отсюда  вывод: с помощью ощущений судить о температуре невозможно.

Первый прибор для объективной оценки температуры был изобретен Гали­леем в 1592 г. Термоскоп Галилея был очень чувствителен к изменению тем­пературы. Газовые термометры используются в науке в качестве образцового прибора, по которому градуируются все остальные термометры.

Самое широкое применение на практике приобрели жидкостные термо­метры, в которых для регистрации температуры используется тепловое расширение жидкости. Чаше всего для этих целей используют ртуть или подкрашенный спирт.

Демонстрируются два термометра, обращаю внимание на устройство медицинского термометра, и на диапазон температур. Формулирую пра­вила, обеспечивающие сохранность термометра и правильность измерений.

• Определить, в каких диапазонах температур можно производить измерения с помощью данного термометра.
• Определить цену деления шкалы и определить, с какой точностью можно измерить температуру с помощью данного термометра.

Совершенствованием термометров занимались много ученых. Каждый из них создавал свою шкалу. Некоторые из этих шкал широко распростра­нялись, другие, наоборот, быстро забылись.

В настоящее время в большинстве стран для научных и практических целей используется Международная практическая температурная шкала.

За нуль принимается температура плавления льда при нормальном ат­мосферном давлении (101,325 Па). Температуре кипения дистиллирован­ной воды при нормальном атмосферном давлении приписывается значение 100 градусов. Шкала делится на 100 равных частей - градусов, каждый гра­дус можно вновь поделить на равные доли.

Во Франции (и до революции в России) применялась шкала Реомюра, предложенная французским естествоиспытателем Р. Реомюром в 1730 г. В Англии и США до сих пор используется шкала Фаренгейта. Кипение волы по шкале Реомюра равно 80° К, по шкале Фаренгейта 212° Р. Такой произ­вольный выбор нуля температур существенно усложняет теоретические выводы, приводит к громоздким формулам и ненужным вычислениям.

У. Томсон в 1848 г. (получивший впоследствии за научные заслуги ти­тул лорда Кельвина) предложил ввести новую шкалу температур, которая называется абсолютной. Нулевой уровень -273,15 °С.

Любое измерение температуры требует времени. Время необходимо для того, чтобы термометр мог войти в состояние теп­лового равновесия с телом, температуру которого мы измеряем.

Фактически термометр показывает собственную температуру, которая в состоянии теплового равновесия равна температуре тела.

3. Диффузия при более высокой темпера­туре происходит быстрее. Для доказательства этого факта можно проде­монстрировать опыт: опустить два кристаллика медного купороса в стакан с холодной и горячей водой. Во втором стакане скорость диффузии будет выше. Это означает, что скорость движения молекул и температура связаны между собой. Наблюдение за явлением диффузии позволило установить: скорость движения частиц вещества зависит от температуры.

Теплая вода состоит из таких же молекул, как и холодная, разница меж­ду ними лишь в скорости движения молекул. Каждая молекула движется по очень сложной траектории.

Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют те­пловым движением. В тепловом движении участвуют все молекулы тела.

Вывод: температура - это физическая характеристика состояния веще­ства, определяемая средней кинетической энергией хаотичного движения частиц вещества. С ростом температуры растет их средняя кинетическая энергия.

Важнейшим понятием тепловых явлений является тепловое движение.

Беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело, называ­ется тепловым движением.

Тепловое дви­жение отличается от механического тем, что в нем участвуют очень много частиц и каждая движется беспорядочно.

Тепловое движение никогда не прекращается. Оно может лишь менять интенсивность. Траектория одной молекулы - ломаная линия. Чем больше частиц в веществе, тем более замысловатую форму имеет траектория от­дельной частицы. 'Элементарный фрагмент такой ломаной - длина свобод­ного пробега от соударения до соударения одной частицы с другой.

IV. Закрепление изученного

• Как меняется давление газа при изменении его температуры (при постоянном объеме)?
• Как меняются размеры твердых тел и жидкостей при изменении их температуры?
• Что мы понимаем под температурой вещества?
• Сформулируйте правила измерения температуры воды, воздуха.
• Какие температурные шкалы вам известны?
• Какие точки приняты в качестве основных на шкале Цельсия?

Домашнее задание

• §28 учебника: вопросы и задания к параграфу.
• Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 915, 916.
• Экспериментальное задание (для желающих). В стакан с холодной водой осторожно долить горячей воды. Измерить температуру воды у дна стакана, в середине и у поверхности. Какой можно сделать вывод? Как правильно измерять температуру жидкости?

 

Тема: «Внутренняя энергия»

 

Тип урока: объяснение нового материала.

Форма проведения урока: лекция.

Цели урока: выяснить физическое содержание закона сохранения энергии для тепловых процессов; вывести уравнение теплового баланса.

Задачи:

• способствовать развитию интереса к физике, логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения;
• формировать научное мировоззрение;
• формировать умение работать в малых группах.

Средства обучения:

• УМК - Программа МО РФ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ. Физика. 7-9 классы. Авторы:Е.М.Гутник, А.В.Перышкин. Москва, «Дрофа», 2005.
• Учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкин, «Дрофа», 2006 г.

Оборудование урока:

• Раздаточный материал (задачи).
• Проектор, компьютер, видеоматериалы.
• Электронные уроки и тесты «Физика в школе» раздел «Внутренняя энергия», м/м презентация учителя.
• Microsoft Office Word – XP 2007.
• Microsoft Office Power Point -2007.

Ход урока

Ι. Вводное слово учителя.

1.Тема урока вводится через интригующую загадку Шерлока Холмса. [1]

(Приложение 1. Слайд с Шерлоком Холмсом и его загадкой.)

 

Выслушав ответы детей, педагог обещает, что в конце урока, они сами решат: правы ли они в своих предположениях.

ΙΙ. Объяснение нового материала.

Работая, вы расходуете энергию в следующих, примерно, количествах ( за 1 час на 1кг массы человека): при подготовке уроков - 600Дж, при зарядке – 16000Дж, при плавлении – 30000 Дж, при ходьбе – 15000 Дж. Неизрасходованная Энергия запасается в жировом слое. С чем связаны эти процессы?

В начале, необходимо отметить, что среди законов физики, есть такие, которые очень широко применяются в описании поведения тех или иных систем. Одним из таких законов и является закон сохранения энергии в тепловых процессах: то есть энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно. Она только переходит из одной формы в другую и если теплообмен и совершаемая работа происходит только между телами данной системы, то эта система называется изолированной. Для такой системы изменение внутренней энергии равно нулю и суммарная работа в системе тоже равна нулю, соответственно равно нулю и суммарное количество отданного и полученного телами тепла. Для любой изолированной системы при любых изменениях внутри нее внутренняя энергия остается неизменной.

Это и есть закон сохранения энергии в тепловых процессах. Он косвенно подтверждает невозможность остановки теплового движения.

На последнем уроке мы с вами выполняли лабораторную работу, где высчитывали количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной. Вначале мы рассчитали отдельно количество теплоты в первом случае, потом - во втором, и затем сравнили результаты. Сегодня мы с вами научимся выполнять все эти операции при помощи красивейшего математического уравнения – уравнения теплового баланса.

Вызываются помощники из класса для проведения эксперимента.

Демонстрационный эксперимент. Проводится на демонстрационном столе.

Мы знаем, что если привести в соприкосновение два тела разной температуры, то 1-е: теплообмен будет протекать до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются, и 2-е: первое тело будет передавать столько тепла, сколько получит второе тело.

Таким образом, из закона сохранения тепловой энергии получим:

 

Это соотношение называют уравнением теплового баланса.

Критерием истинности является практика. Поэтому, используя калориметр, смешаем фиксированные массы горячей и холодной воды с заданными температурами, и, затем, минуты через две, измерим температуру смеси t.

Один учащийся выполняет эксперимент, другой записывает «Дано» на доске:

Пусть m1- масса горячей воды, m2 масса холодной воды, тогда:

m1=0,2 кг 

t1=70oC

m2=0,2 кг 

t2=10oC

Что мы должны получить в результате эксперимента? В чем убедиться?

Расчетная конечная температура смеси и экспериментальная конечная температура должны совпасть.

После этого используя уравнение теплового баланса, рассчитаем температуру смеси.

Используя Qпол = Qотд получим:

cm1 (t - t1) = cm2 (t - t2)

0,2*70 - 0,2 t = 0,1 t-0,1*10

Откуда  t = 50oC

Затем, сравнивая измеренное значение  с рассчитанным, мы убеждаемся, что

tизм = tрасч

Решим задачу (практическая часть объяснения).

Учащиеся решают задачу совместно с учителем.

В ведро налита вода массой 5 кг, температура которой 9oС. Сколько кипятка надо долить в ведро, чтобы температура воды стала равной 30oС?

Решение задачи
ДАНО:	РЕШЕНИЕ:
m1 = 5 кг  t1 = 9oС t2 = 100oС  t = 30oС
m2 - ?

ΙΙΙ. Закрепление изученного.

Открытие тайны Холмса.

 

Учитель еще раз выслушивает догадки, рассуждения детей и подводит итог.

На экране – разгадка – последний слайд Презентации «Шерлок Холмс».

Домашнее задание.

Задача.

В воду массой 1,5 кг положили лед, начальная температура которого 0oC. Начальная температура воды 30oC Сколько нужно взять льда, чтобы он весь растаял?

Литература

В.И.Елькин «Необычные учебные материалы по физике». Книга 1. Москва, Школа-Пресс, 2001.

 

Тема: Способы изменения внутренней энергии

Тип урока: Комбинированный

Цель урока:

Рассмотреть способы изменения внутренней энергии.

Задачи урока:

1. Образовательные задачи:

- Познакомить с двумя способами изменения внутренней энергии – работой и теплопередачей.

- Познакомить с понятием количество теплоты, обозначением, единицей измерения

- Напомнить понятия кинетической и потенциальной энергий

Учить:

- Понимать, читать графики, диаграммы, полученные в результате опытов

- Правильно объяснять увиденное, делать выводы, опираясь на полученные знания.

2. Воспитательные задачи:

- Относиться с уважением  к одноклассникам и к учителю – не перебивать во время объяснения и ответов.

- Прививать уважение к ученым-физикам.

3. Развивающие задачи:

- Развивать исследовательский подход к изучаемым явлениям.

- Развивать умение правильно и полно отвечать на поставленные вопросы

- Развивать умение делать правильные выводы, сравнивать, анализировать, обобщать.

Оборудование к уроку:

- Компьютер

- Измерительная система «L-микро»

- Датчик температуры (0-1200 С)

- Рабочее поле

- Лабораторный штатив с держателем

Ход урока:

 

I. Повторение. Проверка домашнего задания.

Вопросы для повторения:

Учитель:

Какие превращения энергии происходят при подъеме шара и при его падении?

Предполагаемые ответы учащихся:

При подъеме шара потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая – уменьшается, а при опускании шара - наоборот.

Учитель:

Как изменяется состояние свинцового шара и свинцовой плиты в результате их соударения?

Предполагаемые ответы учащихся:

В результате соударения свинцового шара и свинцовой плиты они деформировались и нагрелись.

Учитель:

Какую энергию называют внутренней энергией тела?

Предполагаемые ответы учащихся:

Внутренняя энергия – это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело.

Учитель:

Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?

Предполагаемые ответы учащихся:

Внутренняя энергия тела не зависит от его движения и положения относительно других тел.

Учитель:

Может ли тело, обладая внутренней энергией, не иметь механическую энергию? Приведите примеры.

Предполагаемые ответы учащихся:

Тело, обладая внутренней энергией, может не иметь механическую энергию, например учебник, лежащий на столе.

Учитель:

Может ли тело иметь механическую энергию, но не иметь внутренней?

Предполагаемые ответы учащихся:

Тело не может обладая механической энергией, не иметь внутреннюю.

Учитель:

Всегда ли выполняется закон сохранения механической энергии? Полной энергии?

Предполагаемые ответы учащихся:

Закон сохранения механической энергии выполняется не всегда. Закон сохранения полной энергии выполняется всегда.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Демонстрация опытов.

2. Механическая работа как причина изменения внутренней энергии.

3. Изменение внутренней энергии путем теплообмена.

1. Демонстрация опыта:

Эксперимент состоит из двух опытов: в первом изменение внутренней энергии термочувствительного элемента производится непосредственно путем теплопередачи, а во втором – путем совершения работы (сил трения). Для демонстрации опытов на лабораторном столе учитель собирает установку, как показано на рис 2.1, располагая рабочее поле вертикально лицевой поверхностью к ученикам.

1. Учитель касается чувствительным элементом датчика поверхности руки и отмечает повышение температуры на графике. Объясняет, что при контакте с более горячим объектом путем теплопередачи можно увеличить внутреннюю энергию чувствительного элемента датчика.

2. Прикоснувшись чувствительным элементом датчика к поверхности листа убеждается, что температура листа совпадает с комнатной. Медленно перемещая датчик по поверхности листа, наблюдает слабое изменение температуры (рис 2.2). Таким образом,  добивается такого же результата, что и в первом случае (нагрев датчика), но при совершенно других действиях. Делаем вывод о возможности изменения внутренней энергии тела путем совершения механической работы.

Далее рассматривает факторы, влияющие на величину совершаемой работы и, соответственно, на величину изменения внутренней энергии термодатчика. При увеличении скорости перемещения и силы нажатия на датчик температура в месте контакта заметно увеличивается. Капаем на поверхность машинного масла, температура резко падает, что говорит об уменьшении работы сил трения. На рисунке 2.2 приведена характерная кривая изменения температуры чувствительного элемента датчика в зависимости от скорости перемещения, силы давления, свойств трущихся поверхностей.

Данный опыт показывает, что внутреннюю энергию можно увеличить за счет совершения механической работы над телом.

Именно такой способ добычи огня использовали наши предки. За счет трения при быстром вращении сухой кусок дерева нагревался более чем на 2500С, и загорался.

Если тело само совершает работу, то при этом его внутренняя энергия уменьшается.

3. Есть еще один способ изменения внутренней энергии.

Нагревание чашки, в которую налили горячую воду, камня, брошенного в огонь – все это увеличивает внутреннюю энергию тел. Работа при этом не совершается. Изменение внутренней энергии тел без совершения над телами работы, называется теплопередачей.

Физика этого процесса проста. При взаимодействии молекул горячей воды с молекулами стенок холодной чашки молекулы воды при ударах передают часть своей кинетической энергии. При этом скорость молекул увеличивается, а скорость молекул воды падает.

Как только температуры чашки и воды станут равными, теплообмен прекращается.

Следует обратить внимание на тот факт, что при теплопередаче (теплообмене) энергия всегда передается от горячего тела к холодному, то есть от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой. Обратный процесс сам собой никогда не происходит.

Чтобы количественно оценивать изменение внутренней энергии, вводят понятие количества теплоты Q.

Та энергия, которую тело отдает или получает в результате теплообмена, называется количеством теплоты.

Количество теплоты Q измеряется как и энергия, в Джоулях. (Дж).

• Подведение итогов.

         Ответьте на ряд вопросов:

• Почему рабочее поле деятельности отделяется от токаря прозрачным экраном?
• Почему после выключения электродвигателя токарно-винторезного станка нельзя сразу снять обрабатываемую деталь, сменить резец, выбрать стружку?
•  Каковы  причины нагревания деталей при сверлении?

Учитель:

Сделаем вывод: существует два способа изменения внутренней энергии:

- за счет совершения механической работы;

- за счет теплообмена.

Эти способы равноправны. Таким образом, изменение внутренней энергии тела всегда происходит за счет энергии других тел: либо при теплопередаче (за счет изменения внутренней энергии), либо при совершении работы (за счет механической энергии).

Домашнее задание:

§3 учебника, вопросы к параграфу, задание 1.

 

Тема: «Виды теплопередач, теплопроводность»

 

Цели урока:

Образовательные:

• Рассмотреть виды теплопередач, их примеры проявления в природе и использования в быту, технике.

Развивающие:

• Развитие личностных качеств учащихся (самостоятельность, инициативность, ответственность).
• Развитие видов мыслительной деятельности школьников (анализ, сравнение, обобщение).

Воспитательные:

• Развитие умения работать в группе, в коллективе.
• Воспитание у учащихся потребности и умения, обсуждать свои проблемы с окружающими.

Форма урока: урок изучения нового материала с элементами экспериментальной, творческой работ и викторины.

Оборудование:

• термос,
• ложка,
• линейка (стеклянная, деревянная),
• свечи,
• бумажная вертушка,
• колба с водой,
• марганцовокислый калий,
• демонстрационная установка для излучения.

Ход урока

Как наша прожила бы планета,

Как люди жили бы на ней

Без теплоты, магнита, света

И электрических лучей?

Что было бы? Пришла бы снова

Хаоса мрачная пора.

Лучам приветственное слово,

А Солнцу – громкое ура!

Интересно:

• Для чего делают высокими заводские трубы?
• Зачем оболочку самолета красят “серебряной” краской?
• В каком чайнике, белом или черном, вода остынет быстрее?
• Как осуществляется водяное отопление?

Постараемся на некоторые вопросы дать ответы на уроке.

Сегодня у нас три команды:

1-я – “Экспериментаторы-кудесники”. Будут ставить опыты.

2-я – “Творческих дел мастера”. Выполнят прикладную работу.

3-я – “Теоретики”. Составят вопросы к викторине и ответят на них.

Подробности вашей деятельности в памятках . Все команды по ходу урока могут друг друга дополнять.

Вспомним опорные понятия.

Внутренняя энергия тела – это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Внутренняя энергия можно изменить с двумя способами: путем совершения работы и путем теплопередачи.

Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы

Теплота – часть внутренней энергии, переданной от одного тела к другому при теплообмене.

II. Объяснение нового материала

Итак, тема урока “Передача теплоты”. Мы рассмотрим виды теплопередач, их примеры проявления в природе и использования в быту, технике.

Обратите внимание на раздаточный материал . Здесь представлена основа для опорного конспекта, с которым мы будем работать.

Пожалуйста, экспериментаторы, начнем с опыта, изображенного на опорном конспекте. Открывайте термос, наливайте горячую воду в стакан и опускайте металлическую ложку (комнатной температуры). Возьмите рукой за свободный конец ложки. Подождите немного. И одновременно проделаем другой опыт со стеклянной и металлической линейками. На линейках воском прикреплены кнопки. Зажигайте свечу и устанавливаем ее у свободных концов линеек.

Что происходит, ребята?

I экспериментатор – конец ложки нагрелся.

II экспериментатор – на металлической линейке начали падать кнопки постепенно. Сначала падают те, которые расположены ближе к пламени свечи.

- А почему? Мы здесь наблюдаем передачу тепла?

- Да. От горячей воды к ложке, от одного конца линейки к другому.

Такой вид теплопередачи обусловлен тепловыми движениями и столкновениями частиц, из которых состоят вещества: скорость колебательного движения частиц металлической линейки увеличивается в той части, которая ближе к пламени; так как частицы взаимодействуют друг с другом, то увеличивается и скорость движения соседних частиц. Следовательно, увеличивается и температура в данной части проволоки. Такой вид теплопередачи называется теплопроводностью – это перенос тепла, при взаимодействии частиц.

Обратите внимание, что при передачи тепла в данном случае переноса тела не происходит.

Наш эксперимент показал, что металл лучше проводит тепло, чем стекло.

Опыты показывают, что металлы переносят тепло лучше, чем жидкости, а жидкости лучше, чем газы. Т.е. разные вещества имеют разную теплопроводность.

Теплопроводность жидкостей и газов очень мала, но в этих агрегатных состояниях вещества хорошо осуществляется другой вид теплопередачи.

Проведем, ребята, опыт с бумажной вертушкой (или хитрой змейкой).

III экспериментатор – укрепляет ее на острие провода и помещает над пламенем свечи.

Почему она крутится?...

Значит, воздух, соприкасаясь с пламенем свечи, нагревается, становится легче (или менее плотным), чем окружающий его холодный воздух и под действием силы Архимеда прогретые потоки воздуха поднимаются вверх, а их место занимает холодный воздух. Эти потоки называются конвенционными, а перенос энергии – конвенцией.

Посмотрим, как происходит этот вид теплопередачи в жидкостях. Следующий опыт.

IV экспериментатор – на дно колбы с водой бросает несколько кристалликов марганцовокислого калия.

Поясните, что происходит?...

Марганцовка окрашивает струи воды в фиолетовый цвет. Мы видим, как нагретые слои жидкости вытесняются более тяжелыми холодными слоями. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается.

Как вы думаете, ребята, этот вид теплопередачи может осуществляться в твердых телах?

Ответ: Нет, т. к. в твердых телах вещество не может перемещаться, в них не могут образовываться потоки вещества. Итак, это – конвенция. Допишем недостающие слова в конспекте.

Рассмотренные нами примеры – это естественная (или свободная) конвенция. Вынужденная – если перемешивать жидкость мешалкой, ложкой, насосом.

А сейчас, ребята, вспомним строчки из эпиграфа к нашему уроку:

“Лучам приветственное слово,
А Солнцу – громкое “ура!”

Вам хорошо известно, что основным источником тепла на Земле является Солнце.

Как передается тепло от Солнца к Земле? Конвенцией, теплопроводностью или каким- то новым способом?

Учитель: Проведем опыт!

V экспериментатор – жестяную банку разрезали пополам. Одна половина с блестящей поверхностью, другая с закопченной (закоптили над пламенем свечи). К внешним сторонам этих половинок прикрепили пластилином спички. Помещаем посередине лампу, можно любое нагретое тело.

Учитель: Пока идет время, необходимое для опыта, давайте порассуждаем. Вернемся к вопросу о передачи тепла от Солнца к Земле.

1. Когда мы хотим спрятаться от Солнца, то, что мы делаем?

Правильно! Встаем под деревом, закрываемся газетой и т.д. Так, если бы тепло от Солнца передавалась теплопроводность или конвенцией, то мы оказались бы окруженными нагретым воздухом и экраны не сыграли бы никакой роли.

2. Еще аргумент приведем не в пользу теплопроводности и конвенции. Все пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество (вакуум). А для осуществления теплопроводности, конвенции необходимо что? (к конспекту) среда.

Т.е. передача тепла от Солнца к Земле не возможна ни теплопроводностью, ни конвенцией.

Итак, что получается в ходе опыта?

Дети: Падает спичка с закопченной жестяной поверхности.

Учитель: Почему?

Дети: Поверхность жести нагрелась, пластилин растаял и спичка упала.

Учитель: Т.е. тепло передалось от лампочки к жести лучами (или от нагретого тела теплоприемнику).

Учитель: С темной поверхности спичка упала раньше, что это значит?

Дети: Тела с темной поверхностью лучше поглощают (и излучают) энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Учитель: Т.е. в данном случае передача тепла происходит путем нового вида теплопередачи – излучения!

Главной особенностью этого вида теплопередачи в том, что излучение может осуществляться в полном вакууме! (Работаем по конспекту.)

Излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа.

Но чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение.

Тела не только излучают энергию, но и поглощают ее.

Допишем в опорном конспекте слово излучение! Надо отметить что, теплопередача – это процесс переноса тепла внутри тела или одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса тепла зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы.

Спасибо нашим “Экспериментаторам”. Вторая и третья команды откройте конверты с заданиями, приступайте к работе. “Экспериментаторам” предлагается тест для закрепления новой темы (после выполнения теста ребята оценивают его друг у друга критериями, выданными учителем).

Вторая команда “Творческих дел мастера” работала над таблицей хороших и плохих проводников тепла.

Представьте, пожалуйста, свою работу.

1 ученик: Перечисляет хорошие проводники тепла: алюминий, чугун, сталь и др.

2 ученик: Область применения: радиаторы отопления, посуда для приготовления пищи, кипятильники, паяльники.

Учитель: Давайте, ребята, сравним теплопроводность металлов по таблице. Наибольшей теплопроводностью обладают какие металлы?

Ученик: Серебро, медь, золото, алюминий.

Учитель: Какие вещества вы отнесли к плохим проводникам?

3 ученик: Перечисляет: шерсть, мех, пух, вата, керамика, дерево, кирпич и др.

4 ученик: Область применения: покров животных, меховая одежда, теплоизоляция зданий, посуда для приготовления пищи и др.

Спасибо вам, “Творческих дел мастера”. Слово – “Теоретикам”!

Ребятам надо было составить из предложенных вопросов мини-викторину (3-4 вопроса), закрепляющую новую тему. Чтобы быть уверенным в ответе, надо было найти к подобранным вопросам текст-заготовку.

III. Итоги урока

Подведем итоги урока. Еще раз обратимся к опорному конспекту. Мы познакомились с какими видами теплопередачи?...

Приведите примеры их проявления в природе, применения в быту, технике...

Итак, мы познакомились с тремя видами теплопередач, их проявлениям в природе, применением в быту, технике. Увидели межпредметные связи с географией, биологией, химией, технологией.

Особо следует отметить ваши творческие работы в виде экспериментальных установок, успешную работу в группах.

Д/з.: § 31,32; на выбор проектная деятельность: составление кроссворда, обобщающие таблицы, сообщение по дополнительному материалу.

 

Тема: «Конвекция. Излучение»

 

Цель урока: продолжить знакомство учащихся с видами теплообмена:  конвекцией в                                               жидкостях  и газах,  излучением;

Задачи:

• научить объяснять тепловые явления на основании молекулярно-кинетической теории строения вещества;
• развитие кругозора учащихся и получению ими новых естественнонаучных знаний путем использования образовательных ресурсов школы: медиатеки, Internet- ресурсов;
• продолжить формирование логического мышления, умения находить объяснения природных явлений, изображённых в литературных отрывках, оценивать ситуацию и применять к наблюдаемым явлениям изученные законы;
• воспитать внимание учащихся, наблюдательность, интерес к изучению физики и понимание необходимости знаний для правильного понимания явлений в окружающем нас мире.
• стимулировать желание самостоятельно работать с дополнительными образовательными ресурсами  в школе во внеурочное время и дома;

Тип урока:  Комбинированный

 

Программно-дидактическое обеспечение:

Демонстрации: 

1. а) нагревание стеклянной пробки, обвитой белой нитью;

    б) нагревание металлического стержня;

2. спичка, горелка;

3.  вращение вертушки над горящей лампой;

4.  Нагревание раствора медного купороса в колбе;

5. Взаимодействие источника излучения с теплоприёмником.

   (демонстрации во время объяснения проводят учащиеся, посещающиеся кружок «Юный физик»)

 

Дополнительный материал:

ПК, учебное электронное издание «Физика 7 -8 классы, практикум» - программа установлена в кабинете, «Библиотека наглядных пособий 7 -11 классы»; Internet- ресурсы (адреса указаны на доске).

Ход урока:

Эпиграф к уроку на доске:  Владея опытом естественных наук,

                                             Изучим всё, что есть в подлунном мире,

                                        Тогда лишь станет ясным всё вокруг,

                                     И понимание человеческое шире.

1. Организационный момент: 2 минуты

* проверка наличия учащихся в классе;

* напоминание ТБ работы в кабинете;

* доброжелательный настрой учителя и учащихся;

* организация внимания всех учащихся;

* сообщение темы и задач урока.

 

• Повторение.

Проверка домашнего задания.

 

Действия учителя

Действия ученика

1. Просит напомнить домашнее задание.       2. Проверка выполнения домашнего задания: (12 мин.) две группы исследуют нагревание стеклянной пробки и металлического стержня фронтальный опрос по вопросам в конце параграфа выполнение заданий из сборника задач стержня фронтальный опрос по вопросам в конце параграфа выполнение заданий из сборника задач экспериментальной работы а) Стих (демонстрация):    Как золотая птичка,    Одну минуту спичка    Почему в моих руках живет,    А кожу мне не жжет?   План изложения нового материала: явление конвекции в жидкостях и газах; излучение. Вопрос классу: какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?  Мы продолжим изучать способы теплопередачи. Объявляется тема урока. Дым от костра восходит ввысь И тает, уходя во тьму. Ты у костра, ты приглядись: Уход ввысь…А почему? а) Демонстрация: над лампочкой накаливания с отражателем помещается бумажная вертушка, которая начинает вращаться.  Вопрос: чем это можно объяснить? б) Демонстрация: нагревание медного купороса в колбе.  а) Вопрос  классу. Каким видом    теплопередачи обогревается Земля? б)  Демонстрация с теплоприемником 3. Закрепление.  Театрализованный отрывок русской сказки «Зимовье зверей». (Приложение).   4. Подведение итогов урока: 3 минуты Оценивает работу учеников на протяжении всего урока, с комментариями. 5. Домашнее задание §5,6 Упр.2,3  (1мин. с комментариями), записано на доске в начале урока

1.           а)Параграф 4 учебника;  вопросы                      к параграфу  стр. 13.  б) упражнение №1 стр. 13 в) Сборник задач В.И. Лукашик, Е.В. Иванова: №929, 934, 948. 2.взаимопроверка учащимися наличия письменного домашнего задания упр. 1 (2), Л. №929, 934, 948. ученики фиксируют все неточности при формулировках ответов (под контролем учителя), участвуют в работе вывод групп по исследованию Учащиеся отвечают и приводят свои примеры. Путём теплообмена и  путём совершения работы Записывают тему урока.  (На доске  элемент ОС – опорных сигналов), адреса  Internet- ресурсов, номера открытия файлов лабораторного практикума библиотеки медиаобразования. а) В ходе обсуждения делается вывод:  - холодный воздух в процессе нагревания у лампы становится теплым и поднимается вверх; - плотность горячего воздуха меньше, чем холодного и потоки тёплого воздуха вращают вертушку.  - отличие конвекции от теплопроводности: при конвекции происходит перенос вещества  б) просмотр мультимедийной демонстрации из «Интерактивного курса физики для 7- 11 классов» (  конвекция воздуха в комнате при открытом окне) (Идет обсуждение, приводят свои примеры из жизни)         (Не приходят к однозначному ответу)           (Выводы добавляются в опорный конспект, приводят свои примеры)     Делают выводы о том, что нового узнали на уроке, помог ли эксперимент понять полученные знания.

 

 

 

 

Приложение 1

Отрывок из русской сказки

ЗИМОВЬЕ ЗВЕРЕЙ

     «Бык и сказывает:

- Ну, давайте избу строить, а то, чего доброго, и впрямь, зимою замёрзнем.

Баран говорит:

- У меня шуба тёплая – вишь какая шерсть! Я и так перезимую.

Свинья говорит:

- А по мне хоть какие морозы – я не боюсь: зароюсь в землю и без избы прозимую.

Гусь говорит:

- А я сяду в середину ели, одно крыло постелю, а другим оденусь, меня никакой холод не возьмёт, я и так прозимую».

 

Тема: «Примеры теплопередачи в природе и технике».

 

Цели урока: углубить знания учащихся о видах теплообмена и их роли в природе и технике; рассмотреть примеры использования видов теплопередачи в различных областях человеческой деятельности.

Оборудование: ЭВМ, мультимедийный проектор, диск «Уроки физики 8 класс» с  видеофрагментами:

• Возникновение ветров (дневной и ночной бриз).
• Возникновение тяги.
• Отопление и охлаждение жилых  помещений.
• Использование теплиц (парниковый эффект).
• Устройство термоса.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока.

 

 

• Организационный момент.

Знакомство с темой и планом урока.

• Актуализация знаний.

                (фронтальный опрос)

• Что понимают под внутренней энергией тела? При каких условиях внутренняя энергия тела изменяется?
• Какой процесс называется теплопередачей? Перечислите виды теплопередачи?
• раскройте физическую суть процесса нагревания холодной металлической ложки, опущенной в горячую воду. Происходит ли при этом перенос вещества? Какие вещества обладают наибольшей теплопроводностью? Наименьшей?
• Почему при деформации тела его внутренняя энергия изменяется?
• Какой процесс называется конвекцией? Дайте объяснение этого процесса. В каких средах она возможна? Почему?
• Каким видом теплопередачи солнечная энергия передаётся на землю?  Почему этот вид теплопередачи является единственно возможным в данном случае?
• Что является источником теплового излучения? Какие тела поглощают излучение лучше? Хуже?

 

• Изучение нового материала.
• Объяснение природы возникновения:

а) ветров (Дневной и ночной бриз) – видеофрагмент №1

Обсуждение видеофрагмент №1

• На каком явлении основано возникновение бризов?
•  Как возникают ночной и дневной бризы?

б) тяги - видеофрагмент №2

           

Обсуждение видеофрагмент №2

     

                     1.   На чем основано явление тяги?

                     2. Когда тяга в трубах лучше зимой или летом?

в) Отопление и охлаждение жилых  помещений - видеофрагмент №3

            Обсуждение видеофрагмент №3

• За счет какого вида теплопередачи происходит циркуляция воды и прогревание воздуха?

г)  Устройство термоса - видеофрагмент №4.

Обсуждение видеофрагмент №4.

• В каких целях используют термос?
• Почему термосы изготовляют круглого, а не квадратного сечения?
• Почему в термосе температура длительное время сохраняется неизменной?

IV.  Закрепление изученного материала.

Обсуждение качественных задач.

• Для чего делают высокими заводские трубы?
• Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах той же высоты?
• Обшивка космического корабля нагревается от трения о воздух, также солнечным излучением. Какая из причин нагревания приобретает большее значение при увеличении высоты полета? При уменьшении высоты?
• Почему форточки для проветривания помещения помещают верхней части окна?
• Почему самая высокая температура воздуха не в полдень, а после полудня?

 

 

V.  Домашнее задание:  & №1 стр. 178. сборник задач В.И. Лукашик.  №965, 976, 981.

 

Тема: «Количество теплоты»

Цель урока: повторить материал о трех способах теплопередачи, формировать умения объяснять тепловые явления и количественно их описывать.

Развиваемые навыки: мыслительные, коммуникативные.

Ученики будут анализировать и интерпретировать данные, делать аргументированные выводы, применять научную информацию для решения задач.

Описание урока.

Организационный момент (готовность к уроку, настрой)

Формулировка цели урока.

Этап 1. Повторение материала.

Тест с выбором ответа.

Кроме способов теплопередачи повторяем формулы для расчета:

• количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого при его охлаждении,
• количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива.

Этап 2. Решение индивидуальных заданий I уровня.

Школьникам раздаются по карточки с тремя вопросами, на которые они письменно отвечают.

Примеры вопросов для формирования карточек приведены ниже.

На экране открываем список всех вопросов и по порядку отвечаем на них уже устно.

1. На каких способах теплопередачи основано отопление?

2. Какие способы теплопередачи отвечают за нагревание воды в кастрюле?

3. Чтобы деревья зимой не вымерзли, приствольные круги посыпают соломой, опилками, торфом. Для чего?

4. В какой цвет окрашивают наружные поверхности самолетов, искусственных спутников Земли, воздушных шаров чтобы избежать перегрева?

5. Благодаря какому способу теплопередачи можно греться у костра?

6. Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая нет?

7. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

8. По каким соображениям холодильники изнутри и снаружи красят в белый цвет?

9. Удельная теплоемкость свинца равна 140 Дж/(кг°С). Что это означает?

10. Почему чаще всего вода используется в системе отопления домов, в системе охлаждения двигателей?

11. Какое вещество при сжигании выделяет больше всего энергии?

12. Что показывает удельная теплота сгорания топлива? Например, что означает q=46МДж/кг для бензина?

13. Стальную и медную заготовки нагрели до одинаковой температуры и для закалки опустили в воду. Одинаковое ли количество теплоты отдали заготовки, если массы деталей равны?

14*. Что требует больше времени: нагревание воды на плите от 10 до 20°С или от 90 до 100°С?

15*. Почему нельзя расплавить гвоздь в пламени свечи?

Этап 3. Физический эксперимент.

Каждый школьник получает карточку с описанием физического эксперимента и таблицей результатов, в которой заполнена лишь одна строка с данными.

Школьники с одинаковым экспериментом объединяются в группу, обмениваются данными, заполняют всю таблицу и формулируют вывод.

Каждая группа выступает с описанием эксперимента, для наглядности используя необходимое оборудование, представляет итоговую таблицу и вывод.

В классе предварительно можно выбрать среди учеников – экспертов, например, школьников лучше всего проявивших себя в ответах на вопросы I уровня.

Эксперты сразу получают заполненную таблицу с экспериментальными данными и, после индивидуального обсуждения с учителем вывода, выступают в роли экзаменаторов групп.

Примеры физических экспериментов.

Сравнение теплоемкости веществ.

Приборы и материалы: набор цилиндров одинаковой массы из стали, меди, алюминия; сосуд с горячей водой; пластинка из парафина.

Задание: опустите цилиндр в сосуд с горячей водой и подержите 3-4 мин. Затем аккуратно поставьте их на парафиновую пластинку и пронаблюдайте за плавлением парафина под каждым цилиндром. Сделайте вывод.

Материал	Глубина погружения цилиндра в пластину из парафина, мм
Сталь	2
Алюминий	4
Медь	1

Вывод: Максимальная теплоемкость у алюминия, минимальная – у меди.

(сравниваем также по таблице “Удельная теплоемкость некоторых веществ”)

Наблюдение за процессом горения веществ.

Приборы и материалы: пробирки с одинаковым объемом воды, сухой спирт, бензин в горелке, спирт в горелке, термометр.

Задание: отмерьте одинаковые массы бензина, спирта и сухого спирта. Аккуратно сжигая одинаковые количества горючего, проследите, как изменяется температура в нагреваемых пробирках. Оцените количество теплоты, полученное пробиркой с водой. Сделайте вывод.

Сжигаемое вещество	Температура воды t, °С	Масса воды m, кг	Количество теплоты, полученное пробиркой Q, Дж
начальная	конечная
Бензин	20	30	0,1	4200
Спирт	20	24	0,1	1680
Сухой спирт	20	26	0,1	2520

Вывод:

Самая большая удельная теплота сгорания – у бензина, минимальная у спирта.

(Сравниваем также по таблице “Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива”, комментарий – как вычислена последняя колонка таблицы?)

Этап 4. Решение индивидуальных заданий II и III уровня.

Каждый школьник решает одну задачу из II и из III уровня сложности.

II уровень. Задачи.

Дано: = = _____________ - ?

Решение. (формула) (вычисления) Ответ:

1. Какую массу воды можно нагреть от 15 до 45°С, затратив для этого энергию 1260кДж?

2. На сколько градусов остынет вода объёмом 100л, если отдаст в окружающую среду 1680 кДж энергии?

3. Определите удельную теплоемкость металла массой 100г, если при нагревании от 20 до 40°С внутренняя энергия увеличилась на 280 Дж?

4. Какое количество теплоты выделится при сжигании 2 т нефти?

5. Какую массу природного газа необходимо сжечь, чтобы получить 8,8 МДж энергии?

6. При горении 200г вещества выделилось 2,8 МДж энергии. Что это за вещество?

III уровень. Задачи.

1. На сколько градусов нагреются 2 л воды, если им передать все тепло от горения 20 г сухих дров?

2. Какую массу олова можно нагреть на 100°С, если передать олову всю энергию, выделившуюся при горении 200 г спирта?

3. Сколько дров необходимо сжечь, чтобы нагреть воду массой 5 кг на 50 °С?

4. Сколько спирта необходимо сжечь, чтобы нагреть стальную деталь массой 500г от 20 до 120°С?

5*. В медной кастрюле массой 5 кг нагревают 10 л воды от 10°С до кипения. Определите расход керосина, считая, что вся теплота, выделившаяся при сгорании, пошла на нагревание воды и кастрюли.

6*. Определить КПД спиртовки, в которой при нагревании 300г воды от 20 до 100°С сгорело 12г спирта.

В случае недостаточного количества времени задача III уровня сложности остается для домашней работы.

Проверка заданий и оценивание школьников осуществляется в ходе урока, при необходимости карточки с решением задач собираются для проверки.

Подведение итогов.

Домашнее задание.

 

Тема: «Двигатель внутреннего   сгорания. Паровые    турбины»

 

Цели урока:  рассмотреть устройство и принцип действия ДВС и паровой турбины, показать                  области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации; развивать умение излагать и воспринимать новый материал.

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, модель ДВС, таблица «Паровая турбина».

Раздаточный материал: карточки с индивидуальным заданием.

Информационные технологии: презентация «Тепловые двигатели», сообщения учащихся, ресурсы Интернета www. class-fizika.ru

Ход урока:

1.Организационный этап.

2.Подготовка учащихся к учебно – познавательной деятельности.

Проведем, как всегда, разминку и настроимся на физику. Однако, будьте внимательными, так как после разминки вы должны будете сформулировать тему урока.

Слайд № 2 Кроссворд

• Процесс понижения температуры тела. (ТЕМПЕРАТУРА)
• Вещество, удельная теплоемкость которого равна 4200 Дж/кг  ͦС. (ВОДА)
•  Жидкость, которая применяется в термометрах в районах Крайнего Севера. (СПИРТ)
• Один из видов осадков. (СНЕГ)
• Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. (ПЛАВЛЕНИЕ)
• Физическая величина, которая характеризует степень нагретости вещества. (ТЕМПЕРАТУРА)
• Один из факторов, влияющих на скорость испарения. (ВЕТЕР)
• Греческая буква, обозначающая удельную теплоемкость вещества. (ЛЯМБДА)
•  Расплавленный металл, способный заморозить воду. (РТУТЬ)

По вертикали в выделенном столбике читаем «ДВИГАТЕЛЬ».

Слайд № 3-7  Это только часть нашей темы. Разберемся, что такое двигатель? Какие двигатели вы знаете? Какая энергия (энергия чего) может превращаться в механиче-скуюэнергию?

3. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.

Записать тему урока «Тепловой двигатель» (слайд № 8)

Тепловой двигатель – это устройство, преобразующее энергию пара (нагретого газа) в механическую. Т.е. за счет внутренней энергии пара совершается полезная работа – поднимается груз, перевозится груз, откачивается вода и т.д.

Вкладка № 2 (классная физика): Принцип действия тепловых машин. При нагревании внутренняя энергия газа или пара увеличивается, пар расширяется и совершает работу (выталкивает пробку из пробирки).

Существуют несколько видов тепловых двигателей:

- паровая машина

-двигатель внутреннего сгорания

-паровая и газовая турбины

- реактивный двигатель

Однако, в начале обратимся к истории, так как любое устройство имеет историю создания, узнаем, кто вложил свой труд, умения и знания в создание этих машин. Помогут учащиеся, подготовившие сообщения.

Выступления учащихся, слайды № 9-16

• Древние проекты тепловых машин (пушка Архимеда, Геронов шар).
• Машина Д. Папена.
• Машина Ньюкомена.
• Машина И.Ползунова.
• Машина Д. Уатта.

Слайды № 17 – 22, 23   Применение паровых машин. Недостатки.

Среди способов увеличения кпд тепловых двигателей один оказался плодотворным. Суть: уменьшить потери энергии за счет перенесения места сжигания топлива и нагревания пара внутрь цилиндра. Отсюда название ДВС.

Слайд № 24.

ДВС был создан в 1860 г. французским инженером Э.Ленуаром. Быстро пошло его усовершенствование и теперь это самый распространенный тепловой двигатель и двигатель вообще.

Слайд № 25 Применение ДВС сегодня.

     Слайд № 26 Рассмотрим простейший одноцилиндровый двигатель.

     Работа учащихся с учебником § 22 стр. 53 Устройство ДВС (рис. № 24).

Сопоставить с рисунком на экране самостоятельно. Затем у доски 1 учащийся расска-зывает и показывает основные составные части ДВС.

     Вкладка № 3 (классная физика): Посмотрим, как работает ДВС.

Мертвые точки – верхняя и нижняя.

Ход поршня – расстояние между мертвыми точками.

1 рабочий цикл проходит за 4 хода (такта).

4. ЗАКРЕПЛЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.

Слайд № 28-31.Повторим название тактов.

Вкладка № 4 (классная физика): интерактивная модель ДВС. Кто хочет запустить ДВС?

- На каком топливе работают ДВС? Кто видит недостатки этого теплового двигателя?

Слайд № 32. Вы хотите жить в таком районе города? Экологические проблемы применения ДВС. Кто подскажет решение этой проблемы? (слайд № 33).

• ПЕРВИЧНАЯ ПРОВЕРКА УСВОЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА.

Индивидуальная работа ( Карточка-лист)

1. подписать основные части ДВС;

2. подписать название тактов работы ДВС.

Самопроверка (слайд № 27)  устройство ДВС соответствует карточке-листу.

• ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.

§§ 21-22, 23 (самостоятельно «Паровая турбина»). Принципиальное отличие паровой турбины от ДВС.