Урок физики в 8 классе «Способы теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение»

Тема: Теплопроводность. Конвекция. Излучение

Цели: 1) обеспечить формирование понятий теплопроводности, конвекции,

излучения

2) развивать исследовательские навыки, умение работать с учебником и

дополнительной литературой, навыки самостоятельной и групповой

работы,

3) воспитывать дисциплинированность, чувство ответственности,

поддерживать интерес и уважительное отношение к предмету.

Оборудование: школьная доска, таблица, рисунки учащихся, чайник с горячей

водой, свеча, бумажный цилиндр

Тип урока: урок изучения нового материала

Вид урока: презентация

Форма организации обучения: групповая

Метод обучения: эвристический (частично-поисковый)

Технология: элементы технологии проектного обучения (метод проектов)

Структура урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний

3. Изучение нового материала

4. Закрепление нового материала

5. Подведение итогов

6. Задание на дом

Ход урока:

1. Организационный момент

Учитель здоровается с детьми, настраивает их на работу.

2. Актуализация знаний

- Ребята! Мы с вами уже знаем, что все тела обладают внутренней энергией, которую можно изменять. Какие два способа изменения внутренней энергии вы знаете?

Совершение работы и теплопередача

- Как и почему изменяется внутренняя энергия ученической резинки во время

стирания?

Увеличивается за счёт совершенной над ней работы

- Как изменяется внутренняя энергия холодной ложки, опущенной в горячий

чай?

Увеличивается за счет теплоты, передающейся от горячей ложки

- А как тогда изменится внутренняя энергия самого чая?

Уменьшится, т.к. чай отдает часть своей энергии ложке

- Таким образом, теплопередача может привести как к уменьшению, так и к

увеличению внутренней энергии.

А какие виды теплопередачи существуют, мы узнаем сегодня на уроке.

3. Изучение нового материала

- Поэтому откроем свои рабочие тетради, запишем число и тему урока:

«Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение»

( Тема заранее записывается учителем на доске)

Итак, теплопроводность. Судя по названию этот вид теплопередачи подразумевает проведение тепла телом через самого себя. Как же тепло будет телом проводиться?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить из чего состоят все тела?

Из молекул, которые совершат хаотическое движение в жидкостях и газах и колебательное движение в твердых телах

Если температура тела становится выше, то как изменится характер колебательного движения молекул?

Колебания станут сильнее, увеличится «размах» колебаний

И как поведут себя соседние молекулы?

Тоже начнут сильнее колебаться

Таким образом, усиление колебаний распространится по всему телу, что говорит о том, что повышение температуры тоже пошло по всему объему тела, т.е. тело провело теплоту. Таков механизм теплопроводности в твердых телах. Стоит только добавить, что теплота может передаваться таким образом не только внутри одного тела, но и от одного тела к другому.

А возможна ли передача тепла путем теплопроводности в жидкостях и газах?

Да, возможна, только теплопроводность жидкостей и газов будет меньше, чем у твердых тел из-за меньшей плотности.

Вы правильно ответили: теплопроводность газов действительно мала, однако мы замечаем, что холодная комната может достаточно быстро нагреться от включенного обогревателя.

А происходит это потому, что здесь «на помощь» плохой теплопроводности воздуха приходит явление конвекции. При конвекции теплоту переносит само вещество, перемещаясь в пространстве. Таким образом, воздух, нагреваясь от обогревателя, расширяется, его плотность становится меньше, и, как более легкий, он поднимается вверх, а более холодный и тяжелый воздух опускается вниз - к обогревателю, где нагревается и всё повторяется сначала.

А как вы думаете, возможна ли конвекция в жидкостях?

Да, возможна

А в твердых телах?

Невозможна, т.к. в твердых тела вещество не может перемещаться.

А как же наша Земля получает тепло от Солнца: ведь между ними больше частью вообще никакой среды нет - там вакуум?

Здесь имеет место третий вид теплопередачи - это излучение, которое может происходить в любой среде и даже там, где нет никакой среды, т.е. в вакууме.

Теперь, имея представление о видах теплопередачи, вы сможете не только грамотно ответить на вопросы, которые получили в качестве домашнего задания, но и аргументировать свой ответ.

Вопросы заранее записываются учителем на боковой доске:

1. Почему в деревянных домах теплее, чем в бетонных?

2. Изучить зависимость температуры воздуха в комнате от высоты над полом и объяснить её.

3. Почему, сидя на некотором удалении от батареи мы чувствуем тепло? Зависит ли излучение тепла батареей от её формы и цвета?

4. Закрепление нового материала

Прежде, чем каждая из групп представит свой отчет о проделанной работе, хочу попросить докладчиков, чтобы, когда будете отвечать на вопросы, попытались дать определение тому явлению, о котором рассказываете.

А слушатели и болельщики, по ходу дела, будут на местах заполнять следующую таблицу:

Вид теплопередачи

Определение

В каких средах

происходит

Где применяется

в быту

Теплопроводность

Передача тепла от более нагретых тел или частей тела к более холодным в результате теплового движения и взаимодействия молекул без переноса вещества

Твердые

Жидкие

Газообразные

Конвекция

Перенос энергии в жидкостях и газах потоками вещества

Жидкие

Газообразные

Излучение

Перенос энергии от более нагретых тел к более холодным без участия среды

Твердые

Жидкие

Газообразные

Вакуум

Последнюю графу таблицы заполните дома самостоятельно.

Учащиеся проводят презентацию своей домашней работы, которую выполняли по группам

Предположительные результаты, которые должны быть получены учащимися:

1 группа: Учащиеся должны были прийти к выводу, что в деревянном доме теплее, чем в бетонном, т.к. эти вещества по-разному проводят тепло, т.е. имеют разную теплопроводность. В качестве доказательства можно привести опыт двумя ложками, стальной и алюминиевой, к которым с помощью воска прикреплены скрепки. Если в стакан этими ложками налить кипяток, то увидим, что от одной из ложек скрепка отвалится быстрее, что подтверждает разную теплопроводность веществ. Кроме того, можно провести похожий опыт: с помощью пластилина или воска прикрепить гвоздики или скрепки к деревянному и металлическому стержням, и нагревать свободные концы стержней. Гвоздики начнут отпадать раньше с того стержня, у которого теплопроводность больше. Учащиеся могут привести примеры практического использования теплопроводности: например, ручки у сковородок делают пластмассовыми; на зиму ставят двойные окна; термос с двойными стенками и т.д.

2 группа: Учащиеся должны получить следующую зависимость: чем больше высота, тем выше температура. Это объясняется тем, что, вследствие конвекции, воздух вверху теплее, и происходит постоянное перемещение масс подогретого воздуха вверх, и опускание уже остывшего воздуха вниз к полу. Для доказательства существования конвекции в жидкостях можно провести следующий опыт: на металлическую крышку-закрутку от банки насыпать немного кристалликов марганцовки, которые затем залить тонким слоем растопленного воска. Банку, наполненную водой, закрыть подготовленной крышкой, перевернуть, поставить на подготовленные опоры. Между которыми поместить зажженную свечу. По мере нагревания крышки воск плавится и освобождает кристаллы марганцовки, которые, растворяясь в воде, поднимаются вместе с конвекционными потоками вверх, а затем, охладившись, опускаются вниз. В качестве примера практического использования можно указать систему водяного отопления помещений; тот факт, что батареи отопления устанавливают внизу (под окнами) и др.

3 группа: Учащиеся, рассуждая должны получить следующую логическую цепочку: сидя возле батареи, мы чувствуем тепло, но так как теплопроводность воздуха очень мала и дело здесь не в конвекции, т.к. мы находимся сбоку от батареи, а не над ней, то видимо имеет место какой-то другой вид теплопередачи, который называется излучением. Можно показать опыты, которые покажут зависимость излучения от цвета поверхности и её формы. Для этого можно взять лист картона и окрасить его таким образом, чтобы половина его была черная, а вторая половина - белая, причем с двух сторон. Обернуть этот лист вокруг стеклянной или металлической банки. На белую и черную стороны с помощью воска прикрепляем булавки (скрепки, иголки, пуговицы и т.д.). Когда наливаем в банку горячую воду, то видим, что с черной стороны булавка отвалилась быстрее, значит темные поверхности больше тепла поглощают и больше излучают. Поэтому летнюю одежду чаще шьют из светлых тканей, а зимнюю - из темных. Опыт можно видоизменить: цилиндр изготовить так, чтобы половина цилиндра была ровной, а половина - в виде гармошки (цвет половинок одинаков, желательно черный). Далее опыт проводить так, как раньше. Увидим. Что раньше отвалится половины в виде гармошки. Это происходит потому, что у гармошки больше площадь, с которой идет излучение тепла. Поэтому и батареи делают ребристыми.

5. Подведение итогов

Итак, подведем итоги урока. Что нового мы узнали сегодня на уроке?

Узнали, что существует 3 вида теплопередачи.

О каких способах теплопередачи вы узнали?

Теплопроводность, конвекция, излучение.

Что вам понравилось на уроке? Что особенно заинтересовало?

Какие трудности были в ходе групповой работы?

Какое настроение подарил вам урок? (ученики поднимают карточки)

Ребята! Мне тоже очень понравилась ваша работа, ваша активность в поиске решения поставленных проблем, ваша сплоченность. Мне кажется, что мы еще не раз будем возвращаться к такому виду работы.

6. Задание на дом

Параграфы 17-19

Всем спасибо за работу! До свидания.

Предварительная работа

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Предварительно, во время изучения темы «Температура», подводит учащихся к обсуждению температуры воздуха в кабинете и факторов, от которых она зависит. Пример:

- Однажды, расследуя очередное загадочное преступление, Шерлок Холмс и доктор Ватсон очень замерзли и решили немного согреться в каком-нибудь кафе. Ватсон заметил новенькое здание из бетона и пластика и хотел было уже зайти, но Холмс решительно отказался и сказал, что предпочитает старые добрые деревянные дома: в теплее и уютнее, особенно если сидишь около камина или батареи отопления. Не успел Ватсон ничего ответить, как на них налетел инспектор Лестрейд, который услышал их разговор. «Полностью согласен с Холмсом! Но если удобненько устроиться на самом высоком шкафу, то можно согреться еще быстрее!» Тут Ватсон не выдержал и захохотал, а Холмс, наоборот, уважительно взглянув на инспектора, сказал: «Браво, Лестрейд!»

Как вы думаете, кто прав? И стоило ли смеяться над беднягой Лстрейдом?

Замечают, что от батареи веет теплом; что в деревянных домах теплее, чем в бетонных; что у потолка в комнате кажется теплее, чем у пола.

Формулирует проблемы, требующие поиска ответа:

1. Почему в деревянных домах теплее, чем в бетонных?

2. Исследовать зависимость температуры воздуха в комнате от высоты над полом.

3. Объяснить, почему мы чувствуем тепло от батареи, сидя от неё на некотором расстоянии, и почему батареи делают ребристыми.

Предлагает учащимся выбрать себе тему для исследования

Самоопределяются, сами создают проектные (исследовательские) группы.

Предлагает учащимся распределить роли в группах.

Выбирают и распределят роли в своих группах: руководитель подтемы - организует и стимулирует совместную работу; теоретик - знакомится с соответствующим материалом в учебнике и (или) в других источниках; экспериментатор - подбирает необходимое оборудование, рисует и собирает схему электрической цепи; оформитель - готовит наглядные материалы; докладчик - презентует результаты совместной работы.

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Просит учащихся договориться о содержании отчета, который будет ими представляться.

Участвует в обсуждении вариантов.

Договариваются о том, что конечный «продукт» должен содержать следующие элементы:

1. Формулировка полученного задания

2. Ответ на вопрос с указанием определения того явления, которое объясняет данную проблему

3. Опыты, которые подтверждали бы результаты, полученные при решении проблемы, и их описание

4. Схемы, таблицы, рисунки или другой наглядный материал

5. Применение рассмотренного явления в окружающей жизни

Помогает в отборе приборов, литературы, консультирует, координирует работу проектных групп, стимулирует их деят-ть

Исследуют и оформляют материалы.