Цели урока: закрепить знания учащихся по теме “Тепловые явления в живой природе” на примере природных, биологических и физиологических явлений.Объяснить их с точки зрения физических теорий. Реализовать предметные и межпредметный связи для целостного восприятия единой картины мира. Развивать навыки решения физических задач, умения самостоятельно делать выводы, выдвигать гипотезы. Воспитать интересс к изучеемым предметам, умение видеть взаимодействие и взаимосвязь физических и биолигоческих явлений.
Оборудование:карточки с тест-заданиями, компьютер, презентация тест – заданий по теме “Тепловые явления в живой природе”.
Ход урока
I. Организационный момент.
Объявление темы и цели урока.
II. Повторение и закрепление знаний по теме “Тепловые явления”.
а). Вводная беседа:
Учитель: “Сегодня мы еще раз убедимся, что “физика - основа и опора всех без исключения наук” .На стыке физики и биологии родилась наука бионика, которая помогает инженерам и конструкторам создавать новые машины ,конструкции, совершенствовать технические изобретения. Как много интересных явлений в живой природе можно объяснить опираясь на знания полученные при изучении темы : “Тепловые явления””.
(Раздаются тест задания и дублируются на мультимедийном экране).
б). Тест – контроль:
1. Если в жаркий день лист растения приложить к щеке (совсем необязательно его срывать), то мрожно почувствовать, что он прохладный. Почему?
а). растение поглощает тепло из окружающей среды;
б). растение испаряет в окружающую среду воду, из-за этого внутренняя энергия листа уменьшается и уменьшается его температура;
в). лист растения плохо проводить тепло.
Отв.(б)
1. Когда организм переохлаждается, мышцы начинают дрожать. Какие превращения энергии при этом происходят?
а). внутренняя энергия превращается в тепло;
б). механическая энергия превращается во внутреннюю;
в). внутренняя энергия превращается в механическую.
Отв.:( б)
2. Как изменяется внутренняя энергия человека при переохлаждении?
а). изменяется незначительно;
б). увеличивается, т.к. идет теплообмен с окружающей средой;
в). уменьшается энергия, снижается обмен веществ и замежляется деятельность мозга.
Отв.:(в)
3. Почему густая шерсть верблюда защищает его от холода и жары?
а). между шерстинками есть воздух, который обладает плохой теплопроводностью;
б). шерсть хорошо отражает тепловое излучение;
в). у верблюда большая жировая прослойка.
Отв.:(а)
4. Почему “шубка” спасает шмелей от вымерзания?
а). “шубка” задерживает конвекционные потоки, замедляет теплоотдачу и лучеиспускание;
б). нет конвекционных потоков;
в). нет теплообмена с окружающей средой;
Отв.:(б)
5. Для обогрева жилища в Арктике используют все, что горит (жир тюленей, моржей, белых медведей, карликовые деревца, торфяной дерн, сухую траву). Торфяной дерн нарезают брикетами и подсушивают, сухую траву связывают в пучки. Во сколько раз при горении торфа выделяется больше тепла, чем при горении сухой травы той же массы?
q торфа=14 x 10 7 Дж\кг
а). в 3 раза больше;
б). примерно одинаково;
в). в 1,5 раза меньше.
Отв.: (б)
6. Сколько сухих дров нужно сжечь, чтобы нагреть воду в аквариуме, где разводят тритонов? Объем воды 100 литров, вода нагревается на 5? С.
а). 0,21 кг.;
б). 2,1 кг.;
в). 0,021 кг.
Отв.:(а)
III. Решение задач по теме урока:
а. Задачи:
1. Термотаксис у амебы обыкновенной отрицательный; она перебирается из более теплой в менее нагретую часть водоема .
Объясните поведенние амебы?
Отв. (амеба реагирует на температуру воды).
2. Мышка дрожит не только от холода, но и для того, чтобы согреться.При дрожании скелетных мышц тепла выделяетсяуж не так и много, но биохимические реакции выделения тепла резко ускоряются. Подрожит мышка, постучит зубками и запустит на полную мощность свою отопительную систему.
Вопрос: А почему изменяется внутренняя энергия мышки?
Отв. (Механическая энергия мышки превращается во внутреннюю энергию).
3. Прижился на архипелаге Шпицберген завезенный сюда в 1920 годах из Гренландии овцебык.Стадо этих могучих приземестых копытных, покрытых густой и длинной, до земли, шерстью, заметно выросло за последние годы, благо на Шпицбергене нет их главных врагов- волков. В суровые зимы самки овцебыков прячут маленьких детенышей у себя под брюхом, где в любую пургу тепло и уютно в пологе из шерсти. Сейчас овцебыков на Шпицбергене больше сотни, а ведь вначале было всего 17.
Вопрос: Почему же малышам под брюхом матери тепло и уютно, несмотря на отрицательную температуру воздуха?
Отв.( Шерсть плохо проводит тепло).
4. Холод влияет на физическую активность работоспособность человека. Цепенеют не только мышцы, но и мозг, воля, без которой любая борьба обречена на поражение.
Поэтому в зоне низких температур, например в Арктике, деятельность человека начинается с мер по защите от холода: строительства убежищ, разведения костра, приготовления горячей пищи.
Вопрос: Как изменяется внутренняяэнергия организма при переохлаждении?
Отв. (Уменьшается.Понижается температура человеческого тела, а следовательньно, замедляются все функции организма).
5. Лохматая шубка позволяет шмелям собирать нектар и пыльцу доже в Заполярье.
Под такой одежкой тело шмеля при усиленной работе мышц нагревается до 40 градусов. И чем севернее летает шмель, тем он крупнее и лохматее. В тропиках шмелей нет- пероегреваются.
Вопрос: Почему шубка спасает шмелей от вымерзания?
Отв.( Защитный покров шмеля задерживает конверсионные потоки, замедляя теплоотдачу и лучеиспускание)
6. Загорать муравьинному народу некогда- все дни в трудах. И только ранней весной, когда растает снег, можно увидеть их на крыше муравейника “загорающими”, вяло копошащимися и, кажется, никуда не спешащими. Но это только кажется.
Оказывается, другая часть муравьев в это время спускается по корридорам в нижние этажи подземелья. Поостыв,они снова бегут наверх погреться. Так и циркулируют, муравьи навстречу друг другу.
Вопрос: Объясните поведение муравьев ранней весной?
Отв. ( Так муравьи греют, или правильно сказать, нагревают муравейник).
7. Белого медведя часто называют неутомимым скитальцем Арктики. Чаще всего его можно увидеть неспешно бредущим среди бескрайних снежных полей или ледяных торосов. У этого громадного зверя железные мышцы. От холода его укрывает толстый слой жира и белая или чуть золотистая шкура с густой шерстью. Даже подошвы лап защищены мехом. Зверь способен вплавь в ледяной воде открытого океана покрывать расстояния в десятки километров.
Вопрос: Что спасает белого медведя от замерзания в условиях Арктики?
Отв.( Шерсть обладает плохой теплопроводностью, а вместе с рыхлым подкожным жиром – это просто идеальный вариант теплозащиты).
8. В состоянии покоя и на голодный желудок человеческое тело вырабатывает за сутки столько энергии, что ее хватило бы для нагревания 20 л. воды от 10oС до купения.
Тепла, выделяющегося при работе дровосека в течение 8 ч., достаточно, чтобы нагреть до кипения 100 л.воды.
Вопрос: Какую энергию вырабатывает чевовеческое тело в покое и при 8-часовой рубке дров?
На экране условия задачи оформлены в виде двух вариантов:
I-вариант II-вариант Дано: V=20л.=0,02 м3
Р=1000 кг/м3
t1=10oС
t2=100oС
С= 4200 Дж\кг?С
Дано: V=100л.=0,1 м3
Р=1000 кг/м3
t1=10oС
t2=100oС
С=4200 Дж\кг?С
Q1=? Q2=?
Решение задачи по вариантам. Решение показывают на доске.
9. Среди необычных растений выделяется неопалимая купина. Поднесите к ней горящую спичку и куст вспыхнет ярким пламенем.Вспыхнет и тут же погаснет. Листья при этом останутся нетронутыми огнем. Секрет “неопалимой” давно раскрыт – это эфироносное растение.Листья его выделяют летучие вещества, которые вспыхивают и горят, словно порох. А если вы прикоснетесь к этим листьям голой рукой, то мелкие эфирные капельки обожгут кожу. Горящее и не срорающее растение, конечно же, почиталось как чудесное, священное. Недаром о неополимом кустарнике рассказывает Библия.
Вопрос: Объясните, почему при горении эфирных веществ листва неопалимой купины не подвергается термическим ожогам.
Отв. ( Эфир сгорает оченьбыстро и теплообмен не происходит).
Сколько энергии выделится при сгорании 1 г. эфира и какую массу воды можно нагреть на 20o c этим количеством теплоты?
Дано:
m1= 0,001 кг.
q = 2 x 106 Дж/кг
t = 20oС
С = 4200 Дж/кг ·oC
________________
m2 - ?
б. Инсценировка веселой задачи “Утюг-телефон”.
Больной с обожженными ушами прищел к врачу.
Врач: “Что случилось с вашими ушами?”Больной: “ Понимаете, я смотрел по телевизору футбол, а мама гладила белье. Она поставила утюг возле телефона, и, когда он зазвонил, я схватил утюг вместо телефонной трубки”.
Врач: “ Ну, а что случилось с другим ухом?”
Больной: “ Так зто приятель перезвонил снова”
Вопрос: Почему же больной не обжег руки?
Ответ: (Видимо, ручка утюга обладает по сравнению с металлической частью плохой теплопроводностью.)
IV. Закрепление знаний по теме.
Тест-контроль:
В суровые зимы самки овцебыков прячут маленьких детенышей у себя под брюхом, где в любую погоду тепло и уютно в пологе из шерсти. Почему?
а). шерсть плохо проводит тепло;
б). под брюхом самки есть конвекционные потоки:
в). детеныш может лежать, согреваясь тем самым.
Отв.(а)
Если в жаркий день лист растения прилолжить к щеке ( совсем необязательно его срывать), то можно почувствовать , что он прохладный. Почему?
а).растения поглощают тепло из окружающей среды,
б).растение испаряет в окружающую среду воду, из-за этого внутренняя энергия листа уменьшается и уменьшается его температура,
в).лист растения плохо проводит тепло.
Отв. (б)
Что препятствует охлаждению тела птицы во время полета?
а). высокая температура тела,
б). плохая конвекция во время полета;
в). высокая температура тела и высокая теплоизоляция.
Отв. (б)
За сутки человеческий организм получает в среднем 10.900 кДж энергии, а теряет теплопроводностью и конвекцией 2260 кДж; излучением 3390 кДж; испарением 1880 кДж. Какое количество энергии остается для нормального функционирования организма?
а). 2370 кДж;
б). 3370 кДж:
в). 0 кДж.
Отв. (в)
Даже в тропиках, где температура океанской воды относительновысокая ( 22oС), длительное пребывание в воде ведет к переохлаждению организма , и человек погибает. Какое количество теплоты теряет человек массой 70 кг., если организм его остывает за час на 0,03oС?
Сч=3350 Дж/кгoС
а). 4,2 кДж;
б) 7035 Дж;
в). 1 кДж.
Отв.(б)
Для чего киту толстый слой жира?
а). жир не дает киту утонуть;
б). жир спасает от переохлаждения, т.к.у него прохая теплопроводность;
в). рыхлая жировая ткань ускоряет процесс теплообмена.
Отв. (в)
Задача:
Все птицы – теплокровные.Температура тела у них постоянна. Она выше, чем у млекопитающих, и равна примерно 42oС, а у некоторых видов- 45 – 45,5oС. Тело их покрыто перьями, а передние конечности превратились в орган полета – крылья.
Какую роль играет сезонное изменение длины и густоты оперения?
Отв. ( Роль терморегуляции).
V. Итоги урока.
а). Вопросы по теме урока:
- Какие виды теплопередачи мы сегодня рассмотрели?
- Приведите свои примеры теплопередачи в живой природе
б). Выстапвление оценок.
VI. Домашнее задание.