- Учителю
- Урок-игра по физике 'Тепловые явления'
Урок-игра по физике 'Тепловые явления'
Урок- игра по теме «Тепловые явления»
( урок обобщения и повторения в 8 классе)
Каждый тур - это мини-игра по типу известных телеигр: «Поле чудес», «Брейн-ринг», «Звездный час» и т.д. В каждом туре команды играют по очереди, и команда-победитель каждого тура получает эмблему с изображением совы - знака мудрости. В итоге побеждает команда, набравшая больше сов.
Цели урока, повторение, обобщение и углубление изученного материала; развитие познавательных и творческих способностей, умения самостоятельно выполнять задания; формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся.
Материалы и оборудование к уроку: презентация, эмблемы совы, фонограмма песни «Зима», карточки с цифрами 1-5, карточки с задачами
Ход урока
Учитель, Ребята! Вы знаете, что мы сегодня будем делать на уроке? Мы с вами будем вместе размышлять и думать, не боясь ошибиться.
А над чем же мы сегодня будем размышлять? Физика - это наука о природе. Ребята! Посмотрите и подумайте, Как вы считаете, почему именно эти картины о природе я подобрала к сегодняшнему кроку? (Демонстрирую репродукции картин «Грачи прилетели», А.К. Саврасова, «Зима»
И.М.Шишкина, «В голубом просторе» А.А.Рылова. )
Ученики. На картине «В голубых просторах» изображены облака. Образование облаков объясняется конденсацией пара. Пары воды, поднимающиеся над землей, превращаются в верхних, более холодных слоях воздуха в мельчайшие капельки воды, т.е. облака.
...На картине «Грачи прилетели» около деревьев изображены лужи чистой воды, которые образуются в результате таяния снега, т.е. плавления.
...На картине «Зима» деревья покрыты хлопьями пушистого снега. Снежинка - это кристалл, а образование снега - процесс кристаллизации.
...Я думаю, сегодня мы будем повторять материал о тепловых явлениях.
Учитель. Ребята, вы правы! Но мы с вами не просто будем их повторять, а попробуем их увидеть и услышать, а потом оценить, как мы это делаем. Посмотрите на слайд. На нем написаны слова великого итальянского мыслителя эпохи Возрождения, Джордано Бруно, о котором вы говорили в 7-м классе па уроках истории; «Особенностью живого ума является
то, что ему нужно лишь немного увидеть и услышать для того, чтобы он мог потом долго размышлять и многое понять».
Мы с вами уже увидели примеры тепловых явлений в живописи, давайте попробуем услышать и пронаблюдать Я вам предлагаю прослушать фрагмент песни и найти слова, которые имеют отношения к нашей теме.
(Звучит фрагмент песни «Зима».)
У леса на опушке
Жила зима в избушке
Она снежки солила
В березовой кадушке,
Она сучила пряжу,
Она ткала холсты,
Ковала ледяные да над речкою мосты.
Потолок ледяной,
Дверь скрипучая,
За шершавой стеной
Тьма колючая.
Как пойдешь за порог,
Всюду иней,
А из окон парок синий, синий.
Ученики: В этой песне прозвучали слова: «ледяной», «снежки», «иней»., «парок»..Я заметила ошибку в тексте песни: парок синим быть не может. Сам водяной пар невидим. Водяной пар конденсируется в воздухе при охлаждении, образуя мельчайшие капельки - туман. Правильно будет спеть: «А из окон туман синий, синий
Учитель. Молодцы! Приготовьте «Листы самооценки» и поставьте первую оценку за знание тепловых явлений, умение их увидеть, услышать и объяснить.
Учитель. Сегодня мы вновь будем говорить о тепловых явлениях, но в необычной форме. Надеюсь, что сегодня вы сделаете еще один шаг к пониманию того, что физика - это не только формулы - определения -учебник-объяснение учителя, но еще и истории открытий, судеб и эпох. Разминка
В быстром темпе команды дают разъяснения:
-
Способы изменения внутренней энергии.
-
Теплопередача. Виды теплопередачи.
-
Конвекция.
-
Теплопроводность.
-
Теплопроводники, теплоизоляторы.
-
Излучение.
-
Количество теплоты. Единица количества теплоты.
-
Удельная теплоемкость. Единица удельной теплоемкости.
-
Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг • °С). Что это значит?
-
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении или необходимое для нагревания тела.
-
Удельная теплота сгорания. Единица удельной теплоты сгорания.
-
Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива.
-
Удельная теплота сгорания нефти 4,4 • 107 Дж/кг. Что это значит?
-
Плавление, температура плавления? Законы плавления.
-
Удельная теплота плавления. Единица удельной теплоты плавления.
-
Количество теплоты необходимое для плавления кристаллического тела массой т, взятого при температуре плавления.
-
Удельная теплота плавления льда 3,4 • IQ5 Дж/кг. Что это значит?
-
Удельная теплота парообразования. Единицы удельной теплоты парообразования
Первый конкурс. «Брейн-ринг»
На вопрос учителя отвечает та команда, где быстрее подняли руку.
1. Современная и старая единицы измерения количества теплоты. {Ответ. Джоуль, калория.)
2. Прибор, применяемый во многих опытах по тепловым явлениям. (Ответ. Калориметр.)
3. Самый плохой проводник тепла. (Ответ. Вакуум.)
4. Бытовой сосуд, предохраняющий воду или пищу от теплообмена с окружающей средой. (Ответ. Термос.)
Второй конкурс- «Поле чудес»
Каждая команда называет по букве, пока не будет отгадано все слово, но сначала слушаем сообщение «Теория теплорода», подготовленное учеником.
«В XVIII в. многие ученые считали, что теплота - это особое вещество теплород, невесомая жидкость, содержащаяся в телах. Приток теплорода в тело вызывает его нагревание, убыль - охлаждение. Количество теплорода при всех тепловых процессах должно оставаться неизменным. Интересно, что теория теплорода удовлетворительно объяснила многие известные в то время тепловые явления.
Решительным противником теории теплорода был М.В.Ломоносов. Он считал, что природа теплоты состоит в движении молекул тела. На основе своих представлений Ломоносов объяснил такие тепловые явления, как теплопроводность, плавление и т.д. Однако голос русского ученого тонул в хоре, восхвалявшем теорию теплорода. Решить вопрос о том, верна ли эта теория, мог только наглядный, убедительный опыт.
Такой опыт в 1798 г. поставил английский ученый Румфорд. В металлической болванке, помещенной под воду, сверлили отверстие тупым сверлом, которое приводилось в движение двумя лошадьми. Спустя 2,5 ч вода закипела. Из этого опыта Румфорд сделал вывод, что никакого теплорода не существует, а причина теплоты заключается в движении. В 1799 г. английский химик Хемфри Дэви провел новый эксперимент, который тоже свидетельствовал против теории теплорода.
Опыты Румфорда и Дэви нанесли теории теплорода сокрушительный удар. Но прошло еще много лет, прежде чем ученые полностью отказались от привычных теплородных представлений.»
Учитель. А теперь - внимание! - первое задание: назовите решительного противника теплорода.
л
о
м
о
н
о
с
о
в
Учитель. Теперь прослушаем второе сообщение.
«От Солнца на Землю в течение года идет тепловой поток огромной энергии, которую можно использовать с пользой для человека. Есть несколько направлений ее преобразования и применения.
1. Использование солнечного излучения для отопления зданий, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, сушки различных материалов и сельскохозяйственных продуктов, опреснения морской воды. Основным устройством всех гелиотехнических установок является "горячий ящик" - прибор, представляющий собой металлическую раму с трубками, по которым проходит вода или другие жидкости. Со всех сторон рама окружена теплоизоляционным корпусом, а верхняя ее часть закрыта стеклом. 2. Преобразование солнечной энергии в электрическую. Для этого служат солнечные батареи. Но эти батареи являются маломощными источниками тока и используются пока в основном для питания электронной аппаратуры на спутниках и космических кораблях.»
Учитель: Второе задание: назовите инженерную науку о непосредственном использовании солнечной энергии.
г
е
л
и
о
т
е
х
н
и
к
А
Учитель: А сейчас - третье сообщение.
«Мысль об измерении температуры возникла только в конце XVI в. Еще до 1597 г. один известный ученый демонстрировал свой прибор (термоскоп), который представлял собой небольшой полый стеклянный шарик, заполненный водой, с припаянной к нему стеклянной трубочкой. Его современники усовершенствовали термоскоп, снабдив его шкалой. Но и такой прибор не был точным: на его показания влияло изменение атмосферного давления. Этот недостаток был устранен в приборе, изготовленном в 1641 г. для герцога Тосканы Фердинанда II. Шарик прибора был заполнен спиртом, а воздух из стеклянной трубочки, герметично закрытой сургучом, удален. При нагревании спирт увеличивался в объеме, и уровень жидкости в трубочке поднимался. Этот прибор можно считать первым термометром. Только в 1694 г. итальянский физик К.Ринальдини предложил принять температуры таяния льда и кипения воды за основные точки шкалы термометра. В 1714 г. голландский стеклодув Фаренгейт изготовил ртутный термометр и принял точку таяния льда за 32 градуса, а точку кипения воды - за 212 градусов. Термометром Фаренгейта пользуются в наше время в США. Около 1740 г. французский физик Р.Реомюр предложил спиртовой термометр с основными точками таяния льда (0 0R) и кипения воды (80 0R).
В Швеции физик А.Цельсий пользовался ртутным термометром, у которого промежуток между точками таяния льда и кипения воды был разделен на 100 интервалов. Чтобы избежать отрицательных чисел при измерении низких температур, он принял точку замерзания воды за 100°, а точку кипения воды - за 0°. Однако более удобной оказалась «перевернутая» шкала, на которой температуру таяния льда обозначили 0 °С, а температуру кипения воды 100 0С. Таким термометром впервые пользовались шведские ученые - ботаник К.Линней и астроном М.Штремер. Новый термометр получил широкое распространение под названием шведского термометра».
Учитель. Что же означает буква «С» на шкале термометра? {Ответ. Исторически сложилось, что под ней понимают первую букву фамилии ученого (Цельсия), но исходно «С» означал стоградусный).
Третье задание;
Г
а
л
и
л
е
й
Физическая пауза
-
Самый большой термометр в мире имеет длину 65 м. Его шкала равна 45 м.
-
Самая низкая температура {-88,3 °С) зафиксирована в Антарктиде на станции «Восток».
-
Самая высокая температура в тени (+58 С) зафиксирована в Африке.
Третий конкурс. «Звездный час»
На столах команд карточки с цифрами 0, 1, 2, 3, 4, 5- Прослушав задание, на счет «3-4» поднять нужную карточку (одну или две), а если, на взгляд отвечающей команды, нет правильною ответа, то карточку с цифрой «О».
1-е задание, 200 лет назад американский ученый и общественный деятель Вениамин Франклин проделал интересный опыт: «Я взял у портного несколько квадратных кусочков сукна различных цветов: черного, темно-синего, зеленого, красного, желтого, белого. В одно солнечное утро я положил все эти кусочки на снег. Через несколько часов один кусочек, нагревшийся сильнее другим, погрузился в снег так глубоко, что лучи солнца на достигали до наго, другие кусочки опустились меньше. А один совсем не опустился».
Учитель: Какой кусочек ткани не опустился совсем, а какой погрузился глубже всех?
1
Черный
2
Красный
3
Белый
4
Синий
5
Желтый
(Ответ. 3; 1.)
2-е задание. Прослушайте условия задач и укажите номер правильного решения из представленных на доске.
1.Q=qm 3.Q1=qmсп 5. Q1=Cmлt1
m=V Q2=Cmвt Q2=m
Q=qV qmсп= Cmвt Q3=Cmвt2
mсп= Cmвt/q Q=Q1+Q2+Q3
2. E=Nt 4.Q1=-m
Q=CVt Q2=-Cmt
Nt= CVt Q=Q1+Q2
t=Nt/ CV
? Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих береговых дров объемом 5 м3? (Ответ. 1.)
?Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода объемом 5 л. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагрелась. Считая, что вся энергия пошла на нагре-вание воды, определите, как изменилась ее температура. (Ответ. 2.)
? Сколько спирта нужно сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 г от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды? (Ответ. 3.)
? Масса серебра 10 г. Сколько энергии выделится при его кристаллизации и охлаждении до 60 °С, если серебро взято при температуре плавления? {Ответ. 4.)
? Какое количество теплоты пошло на приготовление в полярных условиях питьевой воды изо льда массой 10 кг, взятого при температуре -20 °С, если температура воды равна 15 °С? (Ответ. 5.)
Физическая пауза
Опыт Франклина получил в наше время точную количественную характеристику. Так, например, установлено, что снежный покров отражает до 80-85%, падающих на него лучей, а обнаженная почва или растительный покров, наоборот, 80-85% солнечных лучей поглощают. Черные же тела поглощают практически все падающее на них излучение. Это используют для ускорения освобождения рек от ледяного покрова, таяния горных ледников и других целей. Первые такие опыты были проделаны весной 1955 г. на Рыбинском водохранилище. Зачерненные мелким угольным порошком участки освобождались ото льда на 8-10 суток раньше, чем те, на которых снег был не тронут. Еще эффективнее оказались опыты, проведенные на Иртыше. Здесь зачерненный снег таял в 10-18 раз быстрее «контрольного». Зачерненный лед на реке таял под лучами солнца за двое суток, причем температура воздуха все это время держалась на уровне -5 °С. Отметим, что удлинение срока навигации имеет огромное значение, особенно для северных районов с коротким летом.
Четвертый конкурс. «Великолепная семерка»
Каждая команда прослушивает небольшую часть рассказа и ищет ошибку.
Учитель: «Начался новый учебный год. И как назло в расписание ненавистную нам с Мишкой физику всю неделю ставят. Но мы ждали первого воскресения и наконец дождались. Родители разрешили нам поехать на дачу и отдохнуть там. Вечером, не заходя из школы домой, на катере мы добрались до дачи. К ужину решили вскипятить чай.
! Нашли в чулане старый самовар, почистили его и стали греть воду. Вдруг Мишка говорит: "Смотри, у самовара на одной ручке есть деревянная накладка, а на другой - нет. Потерялась, наверное". Стали мы искать, но так и не нашли, А Мишка опять: "Слушай, а зачем у самовара ручки деревянными делают?" Подумал я немного и сказал: "Чтобы удобнее было рукой держать, а то металлические скользят".
! Чай нагрелся. Взяли мы самовар, чтобы на стол поставить, Мишка за одну ручку взялся, я - за другую. Да так я и ахнул: металл до того нагрелся, что мы не удержали самовар. Вся вода разлилась.
! По второму разу решили не греть самовар, а взять у тети Маши электрический чайник. Через 10 мин мы сидели за столом и слушали, как медленно начинает закипать вода. А у Мишки любопытство через край: "Димка, зачем электрические чайники блестящими делают?" - "Ну, для красоты наверное, чтобы глаз радовался, когда смотришь на него".
! Так за разговорами и не заметили, как вода закипела. Разлили чай. Мне досталась алюминиевая кружка, а Мишке - фарфоровая. Я пить не могу: мне кружка губы жжет, а у друга уже половины чая нет. "Не пойму что-то, - говорю я, - ты пьешь, а мне даже притронуться нельзя!" - "Это из-за того, что я горячего не боюсь", - говорит Мишка.
! После чаепития решили мы нагреть самовар снова, чтобы утром не холодную воду из колодца греть, а теплую. Я принес куклу, которой самовары и чайники накрывают. "А это еще зачем?" - спросил Мишка. "Для красоты, наверное", - отвечаю я.
! Легли спать. Никак заснуть не могу, задача по физике мучает. Когда скорее остынет чайник с кипятком: когда его поставили на лед или когда лед положили на крышку? Долго я думал и вот к чему пришел: лед надо положить на крышку чайника, потому что верхний слой воды охлаждается и опускается вниз, т.е. происходит конвекция. Тут же вспомнил происшедшее с нами сегодня. И тогда я сделал вывод: физику надо учить!»
Физическая пауза
• В Англии создан градусник на жидких кристаллах, с помощью которого можно измерять температуру от 30 до 150 0С с точностью до 0,1 0С. Градусник представляет собой набор полосок полистироловой ленты, в которую вделаны кристаллы, каждый из которых реагирует на определенную температуру. Одним из термометров можно измерять температуру тела, прикладывая полоску, например, ко лбу. Соответствующий этой температуре кристалл мгновенно меняет цвет. Особенно удобны такие градусники при лечении детей.
Пятый конкурс.
Решение качественных задач
За неделю до урока ученикам было дано задание подобрать вопросы по физике и изложить их на карточках. В конкурсе участвуют все команды; одна задает вопрос другой, игра идет по кругу.
?Что теплее: три рубашки или рубашка тройной толщины? (Ответ. Три рубашки теплее. Воздуха между тремя рубашками больше, чем в рубашке тройной толщины, а воздух плохо проводит тепло.)
?Почему коньки легко скользят по льду, а по стеклу, поверхность которого более гладкая, кататься невозможно? (Ответ. Когда человек стоит на коньках, он производит очень сильное давление на поверхность. От этого у льда понижается температура плавления. Он тает, и между коньками и льдом образуется тонкая пленка воды. Поэтому лед скользкий. Этим свойством обладает только лед.)
?Одна бутылка с водой положена в лед, имеющий температуру 0 "С, другая - в воду, также при О °С. В какой бутылке вода замерзнет раньше? (Ответ. Вода не замерзнет ни в одной, ни в другой бутылке. Раз температура в обоих случаях равна 0 °С, то вода в бутылке охладится до 0 °С, но не замерзнет, потому что не сможет отдать окружающей среде скрытую теплоту кристаллизации: при равных температурах не происходит передачи тепла.)
? На больших высотах (300-400 км) скорости молекул газов, входящих в состав атмосферного воздуха, достигают величин, соответствующих температуре приблизительно 2000 0С. Отчего же не плавятся оболочки искусственных спутников Земли, летящих на такой высоте? (Ответ. Плотность воздуха на больших высотах весьма мала. Поэтому количество тепла, которое предается оболочке спутника, незначительно.)
?Температура плавления стали 1400 0С, при сгорании пороха в канале ствола орудия температура достигает 3600 0С. Почему ствол орудия не плавится при выстреле? {Ответ. Сгорание пороха при выстреле происходит очень быстро, и ствол орудия не успевает прогреться до температуры плавления.)
? В одной из статей французского журнала «География» написано: «Насколько же нам легче переносить зиму, чем жителям Верхоянска в Сибири, где приходилось видеть, как ртуть в термометре опускается до отметки -70 °С». Может ли такое быть? {Ответ. Здесь допущена ошибка. Для измерения температуры -70 0С ртутный термометр непригоден, т.к. ртуть замерзает при температуре -39 0С.)
? На втором этаже здания потенциальная энергия вязанки дров больше, чем на первом. Будет ли энергия, полученная от сжигания дров на втором этаже больше энергии, которая была бы получена при их сжигании на первом этаже? (Ответ. Энергии, полученная от сжигания дров, зависит лишь от их массы. Потенциальная энергия поднятых дров перейдет в потенциальную энергию продуктов сгорания.)
? У железа или стали удельная теплоемкость значительно больше, чем у меди. Почему же паяльники делают из меди, а не из железа или стали? (Ответ. Медь обладает лучшей теплопроводностью. Благодаря этому припой и материал, на который наносится припой, быстро нагреваются. Медь также хорошо смачивается припоем, что позволяет удерживать его на паяльнике.)
? Зачем зимой дороги посыпают солью? (Ответ. Температура замерзания раствора соли ниже температуры замерзания воды. Поэтому лед тает, а проскальзывание прекращается.)
? Почему колеса поездов и трамваев при движении «стучат»?. (Ответ. Потому что между рельсами специально предусматривают тепловой зазор во избежание изгиба рельсов при нагревании вследствие их удлинения.)
? Как влияет ветер на показания термометра в морозный день? (Ответ. Никакого влияния на показания термометра ветер оказать не может, если термометр сухой, хотя многим и кажется, что ветер должен его охлаждать. Думающие так смешивают действие ветра на наш организм с действием его на прибор. Мороз в ветреную погоду переносится нами гораздо хуже, чем в тихую. Это объясняется тем, что ветер быстро сгоняет слои воздуха, нагреваемые нашим телом, заменяя их холодными и удаляя насыщенные влагой слои, прилегающие к телу. То и другое вызывает усиленный расход тепла, а следовательно, и резкое ощущение холода.)
Учитель. Я тоже подготовилась к этому конкурсу. Вот мои вопросы.
Она жила и по стеклу текла,
Но вдруг ее морозом оковало,
И неподвижной льдинкой капля стала,
А в мире поубавилось тепла.
? Прав ли поэт? (Ответ. При отвердевании происходит выделение тепла, поэтому тепла а мире «прибавляется».)
? Почему горбат верблюд? (Ответ. Если бы жировые запасы верблюда были распределены равномерно по всему телу, то вследствие плохой теплопроводности жира в знойной пустыне верблюд не смог бы охлаждаться и погиб бы от перегрева.)
? Вода нагревается на разогретой электрической плитке постоянной мощности. На что потребуется больше времени - чтобы нагреть ее от 10 до 20 0С или от 80 до до 90 0С? (Ответ. Нагревание горячей воды длится всегда дольше, чем нагревание холодной на то же количество градусов, несмотря на потери массы при испарении. Объясняется это так: тепло, выделяемое плиткой, расходуется не только на усиленное испарение воды, но и на потери тепла водой вследствие излучения. При высоких температурах (80-90 °С) вода излучает больше энергии, чем при низких (10-20 °С). Поэтому, несмотря на равномерное подведение тепла, температура ее повышается тем медленнее, чем сильнее она нагрета.)
Шестой конкурс. «Вопрос на засыпку»
Каждая команда в течение 1 мин отвечает на 6 вопросов (время на обдумывание отсчитывается по песочным часам).
1-я команда
1. Какой буквой обозначается количество теплоты?
2.Шерсть, пух, мех - это теплопроводники или теплоизоляторы?
3.Каким видом теплопередачи объясняется образование ветра?
4. Какова единица удельной теплоемкости?
5. Какого цвета одежду вы наденете, отправляясь в Африку?
6. Почему на самовар или чайник надевают матерчатый колпак?
2-я команда
1. Какой буквой обозначается удельная теплоемкость?
2. Металлы относят к тепло проводникам или к теплоизоляторам?
3. Чем пользуются, чтобы сохранить горячей воду или пищу?
4. Какова единица удельной теплоты плавления?
5.Греет ли шуба?
6. Какая кружка с чаем обжигает губы: фарфоровая или алюминиевая?
3-я команда
1. Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания?
2. Какие по цвету тела лучше поглощают энергию излучения?
3. Каким видом теплопередачи объясняется тяга в трубах?
4. Каким опытом подтверждается первое положение МКТ?
5. Какова единица количества теплоты?
6. Как называется прибор, в котором происходит смешивание холодной и горячей воды?
Седьмой конкурс. Чайнворд
Каждый ученик получает листок с чайнвордом, который он должен разгадать. Чайнворд разгадывается «змейкой»: первая строка слева направо, затем на одну клеточку вниз, затем справа налево и т.д. Последняя буква предыдущего слова является первой буквой последующего.
1
3
2
4
5
6
7
8
9
Деление шкалы термометра - Жидкость, используемая в термометрах - Степень нагретости тела - Воздушный корабль - Прибор для измерения степени нагретости тела -Явление, происходящее с телами при нагревании - Число, показывающее, чему равна плотность воды при 4 °С - Прибор для определения плотности жидкости - Металл, находящийся при нормальных условиях в жидком состоянии.
(Ответы. Градус - Спирт -Температура - Аэростат -Термометр - Расширение - Единица - Ареометр - Ртуть.)
Литература
1.Книга для чтения по физике. //Учебное пособие для учащихся 7-8-го классов средней школы. - М.: Просвещение, 1986. Физика - юным. - М.: Просвещение, 1969.
2.Материалы газеты «Физика» приложение к газете «Первое сентября»