Конвекция. Примеры конвекции в природе и технике

Ход урока

I. Организация класса.

II. Фронтальное повторение с целью подготовки учащихся к восприятию нового материала и выявления качества усвоения ими материала по теплопроводности.

Опрос

1. Что такое плотность вещества? В каких единицах она измеряется?
2. Как расположатся в закрытом сосуде следующие вещества: вода, воздух, спирт, ртуть? Почему?
3. Что называют силой тяжести? В каких единицах ее измеряют?
4. Что такое архимедова сила? Где она возникает? От чего зависит ее величина?
5. Чем отличаются движения молекул в твердом теле, жидкости и газе?
6. Какую энергию называют внутренней?
7. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
8. Что понимают под теплопередачей?
9. С каким видом теплопередачи мы познакомились на прошлом уроке?

Один из учеников с места рассказывает о теплопроводности.

Дополнительные вопросы.

1. Почему в строительной технике широко используют пористый материал?
2. Что называют тепловым движением?

Второй ученик с места рассказывает о теплопроводности различных веществ.

Дополнительные вопросы.

1. Для чего зимой на радиаторы автомобилей надевают утеплительные чехлы?
2. Что называют внутренней энергией тела?

Третий ученик отвечает по карточке.

1. Почему старое зимнее пальто со сбившейся в комки ватой плохо греет?
2. Быстродвижущийся автомобиль остановлен тормозами. Куда девалась при этом его кинетическая энергия?
3. Зависит внутренняя энергия тела от движения тела или от положения этого тела?

Четвертый ученик (по карточке)

1. Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет?
2. Почему наружные части сверхзвуковых самолетов приходится охлаждать при помощи специальных аппаратов?
3. Что называют теплопередачей?

Пятый ученик (по карточке)

1. Почему можно небольшую стеклянную палочку, накаленную с одного конца, держать за другой конец, не обжигая пальцев, а железный прут нельзя?
2. Как надо поступить (отпустить нить или растянуть сильнее) с слегка растянутой резиновой нитью, чтобы ее внутренняя энергия увеличилась? Что называется теплопроводностью?

Шестой ученик (по карточке)

1. Расскажите, основываясь на своих жизненных наблюдениях, чтоб служить защитой от зимних морозов различным животным и птицам. Какую роль при этом играет теплопроводность меха, перьевого покрова, подкожного жира и т.п.?
2. Если к точильному камню прижать кусок стали, то сыплются искры. Каково их происхождение?
3. Какую энергию называют внутренней энергией тела?

Седьмой ученик (по карточке)

1. Какие их перечисленных веществ: бумага, солома, серебро, воздух, опилки- хорошие проводники тепла и плохие проводники тепла?
2. Молоток будет нагреваться, когда им отбивают косу и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях.
3. Что называется тепловым движением?

Ответы учащихся должны быть полными, с объяснением.

Ответы комментируются и оцениваются. Оценки выставляются в дневники.

III. Изучение нового материала.

Пронаблюдаем интересное явление. Вертушка, помещенная над пламенем горелки, вращается.

Почему?

Учащиеся пытаются отвечать. Воздух нагрелся и расширился.

Может ли здесь тепло передаваться теплопроводностью?

Нет, так как воздух плохой проводник тепла.

Здесь мы наблюдаем иной вид теплопередачи, который называется конвекцией.

Конвекцией называется перенос энергии самими струями жидкости или газа.

Наблюдаем струи воздуха от той же горелки в проекции на экран.
Объяснение учителя (дважды).

Воздух, соприкасающийся с горелкой, нагревается и расширяется. Плотность расширившегося воздуха меньше, чем плотность холодного. Поэтому слой теплого воздуха всплывает в холодном воздухе. Ведь архимедова сила, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, действующая на теплый воздух, направленная вниз. Затем прогревается и начинает двигаться вверх следующий слой холодного воздуха и т.д. Перемещается само вещество.

А в каких веществах, кроме газа, может наблюдаться конвекция? Может ли она наблюдаться в твердых телах и жидкостях?

Почему?

Наблюдаем конвекцию в жидкостях на примере воды в колбе с опущенными в нее кристалликами краски и нагреваемой на электрической плитке.

Учащиеся повторяют объяснения учителя.

Итак, конвекцией называется перенос энергии самими струями жидкости или газа (записываем определение в тетрадях).

Затем уточняем понятия естественной или свободной и вынужденной конвекции.

А теперь думаем над вопросом:

Где надо расположить горелку, чтобы нагреть жидкость или газ?

Почему?

Посмотрим, что будет, если горелка располагается сверху. Наблюдаем опыт с пробирками, заполненными водой и воздухом нагреваемым сверху.

Нижние слои воздуха и воды холодные. Нет циркуляции. Нет конвекции.

Теплопроводность воздуха и воды мала. Поэтому придется долго ждать, пока воздух и вода прогреются.

Рассмотрим примеры конвекции в природе и технике.

1. Ветры бризы, возникающие на берегах морей. В каком направлении дуют они в летние дни днем и ночью и почему?
   Отвечают учащиеся, так как они это изучали на уроках географии в 5 классе. Бриз - это движение холодного воздуха.
2. Тяга. Что такое горение? Без чего не может быть горение?
   Отвечают учащиеся.
   Учитель рассказывает о предположении в 15 столетии Леонардо да Винчи использовать трубу (металлическую) для создания тяги. «Где появляется огонь, - говорил Леонардо да Винчи - там вокруг него образуется воздушное течение, оно его поддерживает и усиливает».
   Через 300 лет металлические трубы заменили в керосиновой лампе стеклянной, а на заводах - кирпичной.
   Как же создается тяга?
   Объясняет учитель. Чему выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе. Поэтому тяга усиливается при увеличении высоты трубы.
3. Центральное водяное отопление - примеры использования свободной или вынужденной конвекции. Рассматривается его устройство, рассказывается о ТЭЦ.

IV. Презентация «Конвекция»

Приложение 1

V. Закрепление.

1. Что такое конвекция?
2. В каких веществах ее можно наблюдать? В каких веществах она возможна?
3. Как осуществляется конвекция в наших жилых комнатах?
4. Где надо расположить лед: снизу или сверху, чтобы охладить продукты?

VI. Проверочный тест.

Ребята, вам предлагается ряд утверждений, среди которых как правильные, так и неверные. Прослушав высказывание, вы должны или согласиться с ним, или не согласиться. Если утверждение верное, то ставите знак «+» ,если утверждение неверное-ставите знак «-».

1. При нагревании объем тела уменьшается, а при охлаждении увеличивается(-).
2. Газ не имеет собственной формы и постоянного объема. Он полностью занимает весь предоставленный ему объем(+).
3. Диффузия может происходить только в жидкостях или газах(-).
4. Молекулы движутся только в жидкостях или газах, а в твердых телах покоятся(-).
5. Теплопередача-это один из способов изменения внутренней энергии тела(+).
6. Жидкость легко меняет свою форму(+).
7. Конвекция возможна только в твердых телах и в газах(-).
8. Конвекция играет основную роль в передаче тепла при нагревании воды в кастрюле, стоящей на плите(+).
9. Нагревание и охлаждение воздуха в помещениях основано на конвекции(+).
10. При увеличении температуры молекулы вещества увеличиваются в размере(-).

На дом: § 5, упр.2, В.И.Лукашик №971-974,979.

Домашнее задание комментируется. Обращается внимание на рисунок 12 и особенный интересный вопрос, стоящий в №979.

Межпредметные связи – с зоологией (см. вопрос шестому ученику), географией (6 класс, ветры бризы) и химией (8класс, горение).

Список использованной литературы

1. А.В. Перышкин, Физика 8 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений – 3-е издание
2. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова, Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений - 20-е издание
3. Ю.В. Щербакова, Занимательная физика на уроках и внеклассных мероприятиях. 7-9 классы – 2-е издание
4. Н.А. Якушевская, Повторение и контроль знаний по физике на уроках и внеклассных мероприятиях, 7-9 классы: диктанты, тесты, кроссворды, внеклассные мероприятия – 2-е издание
5. Л.А. Кирик, Физика-8, Методические материалы