Интегрированный урок по теме "Тепловые явления"

Цель:

• Раскрыть основные научные положения темы. Обобщить знания учащихся по данной теме во взаимосвязи с природой и жизнедеятельностью человека.
• Развить умение логического мышления, полноты и аргументированности высказываний; навыки выделения интегрированной связи физики с другими науками.
• Воспитать у учащихся глубокое уважение к природе, науке и друг к другу. Привить интерес к физике и расширить кругозор учащихся.

Интеграция предметов: Физика с литературой, биологией, математикой, химией, историей РБ, географией.

Оборудование: Классная доска, интерактивная доска, модель юрты ,стекло, бумажные салфетки, спирт, стакан с водой, пипетки.

Эпиграф: (слайд 2, см. Приложение 1)

Ход урока

1. Организационный момент

Физика – это наука о природе. Мы с вами являемся частью природы , а следовательно законы физики должны найти в нас и вокруг нас своё проявление. Сегодня мы с вами побываем в царстве Тепла и царстве Холода. Благодаря физики мы узнаем и объясним многие явления происходящие вокруг нас, а также проследим интеграцию физики с другими науками.

2. Физика – литература

Начнем наше путешествие с отрывка из стихотворения А.С.Пушкина “Зимнее утро”.[3]

Под голубыми небесами
Великолепными коврами
Блестя на Солнце, снег лежит,
Прозрачный лес один чернеет,
И ель сквозь иней зеленеет,
И речка подо льдом блестит.

Вопрос: О каком тепловом процессе идет речь в этом отрывке? Какое это агрегатное состояние вещества?

Ответ: Кристаллизация, твердое состояние вещества.

Вопрос: Что называют кристаллизацией?

Ответ: Переход вещества из жидкого состояния в твердое.

3. Физика вокруг нас

(Слайд 3)

(На слайде фото: комната с конвекционными потоками, камин, подводный вулкан, снег, испарение с поверхности жидкости.)

Вопрос: Какие процессы вы видите на экране?

Ответ: 1.конвекция, 2.излучение, 3. Конвекция,4. кристаллизация, 5.испарение.

Вопрос: Что называют испарением?

Ответ: Парообразование с поверхности жидкости называют испарением.

Ребята давайте экспериментально проверим от чего зависит процесс испарения.

Исследовательское задание.

Опыт 1

• На стекло с помощью пипетки поместите каплю воды и спирта комнатной температуры.

Вопрос: Что вы наблюдаете? Почему? Зависимость процесса испарения.

Ответ: Спирт испарится быстрее т.к силы сцепления между молекулами спирта меньше чем у воды. Наблюдается зависимость от рода вещества.

Опыт 2

• Капните спирт на стекло и салфетку.

Вопрос: Что вы наблюдаете? Почему? Зависимость процесса испарения.

Ответ: Капля с салфетки испарилась быстрее. Чем больше площадь поверхности, тем большее число молекул одновременно вылетают из жидкости. Наблюдается зависимость от площади поверхности.

Опыт 3

• На стекло поместите каплю горячей и холодной воды.

Вопрос: Что вы наблюдаете? Почему? Зависимость процесса испарения.

Ответ: Испаряется быстрее капля горячей воды. Скорость молекул выше у горячей воды. Наблюдается зависимость от температуры.

Опыт 4 (видеофрагмент).

• Зависимость процесса испарения от скорости ветра.

4. Физика – биология

Испарение и конденсация – наиболее легко регулируемые способы изменения внутренней энергии вещества.

Испарение и конденсация играют большую роль в жизнедеятельности человека и животных. Для терморегуляции организма человека важную роль играет потоотделение. Потоотделение обеспечивает постоянство температуры тела человека. За счёт испарения уменьшается внутренняя энергия. Поэтому человек потея спасает себя от перегрева.[1]

(Слайд 4) (На слайде условие задачи)

Решим задачу по биофизики.

При нормальных условиях у взрослого человека водные потери путем потоотделения и испарения составляют 400-700 мл . Определите внутреннюю энергию выделившуюся при испарении пота. Какова масса воды может быть нагрета от 10⁰С до 70⁰С за счет энергии, которая была затрачена на испарение пота? L_пота = L_воды. Удельная теплота парообразования 2,3 *10⁶ Дж/кг.

Вывод: Изучив явление испарения вы узнали как важен этот процесс для организма человека.

5. Физика- история РБ

(слайд 5) (На слайде варежки, шуба, варежки, термос, юрта)

Вопрос: Какая физическая особенность связывает все эти тела?

Ответ: Способность сохранять тепло.

Рассмотрим проявление тепловых явлений на примере изучения летнего жилища башкир – юрта. (Демонстрируется модель юрты.)

(слайд 6) (На слайде виды юрт).

В ХVII–ХVIII вв. летнее жилище кочующих башкир была войлочная юрта со сборным деревянным каркасом.

Тюркского типа (полусферического).

Монгольского типа (коническая).

Вход в юрту закрывается кошмой, а наверху имеется отверстие.

Диаметр средней юрты составляет 5–6 метров, высотой примерно 3 метра.

Вопрос 1: Почему юрта изготавливалась из войлока, а не из другого материала?

Ответ: Так как войлок обладает плохой теплопроводностью то внутри юрты сохраняется тепло.

Вопрос 2: Для чего в верхней части юрты располагается отверстие?

Ответ: Дым от очага поднимается вверх за счет конвекции т. к теплые струи воздуха вытесняются холодными.

(слайд 7) (На слайде представлены некоторые физические величины связанные с юртой.)

Составьте задачи по этим данным. (слайд 8) (Составленные задачи.)

Определите массу воздуха в юрте (полусферической, конической) объемом 57 м³ и 85м³, плотность воздуха принять равной 1 кг/ м³. Ответ: m₁=57 кг, m₂=85 кг.

Определите количество теплоты, которое потребуется на нагревание воздуха в юрте от -25⁰с до +25⁰с. Удельная теплоёмкость воздуха 1000 Дж/кг⁰с . Ответ: Q₁=2850 кДж; Q₂= Ответ: Q₁=2850 кДж; Q₂= 4250 кДж.

Определите массу сухих дров, необходимых для обогрева юрты. Удельная теплота сгорания топлива равна 48*10⁵Дж/кг. Ответ: Ответ: m₁=0,5кг; m₂= 0,9кг.

Задачи решаются учащимися самостоятельно. Затем на доску выводятся слайды с решением.

Учащиеся меняются тетрадями для взаимопроверки.

Вывод: Удивительно мудро сконструирована юрта для жизни людей.

6. Физика – география

Ребята мы с вами продолжаем наше путешествие в царство Тепла. Живем мы на планете Земля.

Вопрос : Если у Земли тепловая защита?

Ответ: Да. Атмосфера.

(слайд 9) (На слайде строение атмосферы Земли.)

Земная поверхность окружена воздушной оболочкой – атмосферой, которая простирается над ней примерно на 2000км, т.е. высота атмосферы составляет около 1/2 радиуса Земли. Атмосфера Земли распределяется на три слоя: тропосферу, стратосферу, ионосферу (мезосферу, термосферу, экзосферу). В тропосфере, содержится до 80% массы атмосферы. Атмосфера защищает Землю от прямых солнечных лучей и перегрева днем, а ночь сохраняет тепло вокруг Земли.[2]

7. Физика – химия

(слайд 10) (химический состав планет).

Процентное соотношение в земной атмосфере газов влаги и пыли подвержено изменениям во времени. Эти изменения обусловлены природными процессами и хозяйственной деятельностью человека. В земной атмосфере имеется атмосферная пыль.

Атмосферная пыль – это мельчайшие взвешенные в воздухе частицы. Она способствует конденсации водяных паров , а следовательно, и образованию осадков, рассеивает солнечное излучение, защищая Землю от перегрева.

Вывод: Строение атмосферы и хим. состав играют огромную роль для живых организмов и растений на нашей планете.[2]

8. Составление блок-схемы взаимосвязи физики с другими науками

(слайд 11) (физика с литературой, математикой ,биологией, историей РБ, географией, химией).

9. Подведение итогов и рефлексия

Путешествуя по царству Тепла и царству Холода какие физические явления мы повторили и закрепили?

Чему на уроке вы научились?

Знания из каких наук вам пригодились сегодня на уроке?

(слайд 12)

Вергилий: “Счастлив тот кто познал причины явлений.”

10 Домашнее задание

Приведите примеры проявления тепловых явлений в технике.

Используемая литература:

1. Зорин Н.И. Элективный курс “Элементы биофизики”. – М.: ВАКО, 2007.-160с.
2. Горлова Л.А. Интегрированные уроки физики: 7–11классы. – М.: ВАКО, 2009.-144с.
3. Пушкин А.С. Стихотворения. – Уфа: Башкирское книжное издательство, 1986.-248с.