Предмет: физика.
Класс: 8.
Тема урока: “Теплопередача” (раздел “Тепловые явления” урок № 3).
Учебник: Физика 8 кл. А. П. Перышкин, М.: Дрофа.
Тип урока: урок “открытия” нового знания.
Деятельностная цель: формирование у обучающихся умений реализации новых способов действия.
Образовательная цель: создание условий для формирования представлений обучающихся о видах теплопередачи – теплопроводности, конвекции, излучения.
Личностные действия: смыслообразование: определение границы собственного знания и “незнания”, внутренней позиции к проблеме.
Регулятивные действия: целеполагание, планирование, прогнозирование, контроль, коррекция, самооценка, саморегуляция.
Познавательные действия: анализ, сравнение, аналогия, работа с информацией, установление причинно-следственных связей, выбор наиболее эффективных способов решения, построение логической цепи рассуждений.
Коммуникативные действия: планирование учебного сотрудничества, формулирование и аргументация своего мнения в группе.
Обучающие задачи урока: сформировать понятия: теплопроводность и объяснить процесс на основе молекулярного строения вещества; конвекция и выяснить причины ее возникновения, изучить примеры проявления в природе; излучение и изучить его свойства.
Развивающие задачи: развивать исследовательские компетенции обучающихся, умения воспринимать и представлять информацию в словесной, символической, образной формах, делать анализ результатов экспериментальной деятельности, применять полученные знания для решения качественных задач, углубить знания учащихся о роли теплопередачи в различных областях человеческой деятельности.
Воспитательные задачи урока: формировать отношения к деловому сотрудничеству в группе, умение эффективно сотрудничать и строить продуктивное взаимодействие со сверстниками, умение аргументировать свою точку зрения, спорить и отстаивать свою позицию не враждебным для оппонентов образом.
Методы: исследовательский, интерактивный.
Технология: обучение на основе “проблемной ситуации”, развивающее обучение.
Формы работы учащихся: беседа; работа в группах; работа с учебником.
Необходимое оборудование: средства ИКТ: ПК (для учителя); видеопроектор.
1. Мотивация к учебной деятельности. 1 мин.
Здравствуйте, восьмиклассники, готовые изучать со мной физику. Меня зовут Людмила Геннадьевна.
Физика открывает глаза человеку не только на огромный окружающий мир, но и на величие человеческого духа и разума.
Ребята, вы уже знаете, что теплопередача или теплообмен – это способ изменения внутренней энергии, а изменение внутренней энергии происходит за счет изменения энергии других тел. Передача теплоты идёт в одном направлении: внутренняя энергия более нагретого тела уменьшается, а более холодного – увеличивается.
Для того чтобы сохранить температуру тела постоянной, например, животное должно либо уменьшить потери тепла эффективной защитой, либо увеличить производство тепла. Поэтому, с приближением зимы мех становиться гуще и длиннее.
Чтобы понимать эти явления, давайте вспомним методы изучения физических явлений - изучить теорию, провести эксперимент.
2. Актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии. 5 мин.
Фронтальный опрос.
1. Вспомните, какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела определенной массы?
2. Что называют тепловым движением молекул?
3. Как взаимодействуют между собой молекулы?
4. Ножницы и карандаш, лежащие на столе, имеют одинаковую температуру. Почему же на ощупь ножницы кажутся холоднее карандаша?
5. Когда парусным судам удобнее входить в гавань?
6. Почему снег в городе тает быстрее, чем в поле?
3. Выявление места и причины затруднения. 1 мин.
Проблема: как путешествует тепло (энергия) от одного тела к другому?
Сколько способов передачи энергии можно выявить?
Какими особенностями обладают эти способы передачи энергии?
4. Построение выхода из затруднения. 1 мин.
Цель: раскрыть сущность явлений теплопередачи.
Сформулируйте гипотезу. Гипотеза: энергия может путешествовать тремя способами.
Перенос энергии происходит неодинаково и зависит от агрегатного состояния вещества.
“Мозговой штурм” по выявлению вопросов подлежащих исследованию в группах.
1. Название способов передачи энергии.
2. Механизм передачи энергии.
3. Опыт, иллюстрирующий данный вид теплопередачи.
4. Использование данного вида теплопередачи.
5. Особенности данного вида теплопередачи.
5. Реализация построенного проекта и решения исходной задачи. 15 мин.
Как убедиться верная гипотеза или ложная? (провести эксперимент). Каждой группе необходимо установить механизм передачи энергии и особенности теплопередачи, выполняя эксперимент. При выполнении работы, вы будете заполнять карты исследования в таблице 1. Чтобы провести эксперимент и заполнить таблицу, учащимся необходимо воспользоваться учебником. Через 5 мин вы афишируете полученные результаты.
Таблица 1. Карта исследования
| Название способов передачи энергии. | Определение способа теплопередачи | Опыт, иллюстрирующий данный вид теплопередачи | Механизм передачи энергии | Особенности данного вида теплопередачи. |
Учащиеся в классе составляют количество групп по числу опытов.
Опыт первый, который показывает передачу внутренней энергии от одной части тела к другой. К концу медной проволоки прикрепим пластилином несколько гвоздиков. При нагревании другого конца проволоки пластилин будет таять, и гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут гвоздики, расположенные ближе к пламени, а затем все остальные.
Опыт второй, который показывает передачу внутренней энергии от одного тела к другому. К стержням, выполненным из разных твёрдых веществ дерево, стекло, железо, алюминий, и медь, пластилином прикрепим гвоздики. Верхние концы этих стержней прогреваются в горячей воде. Через некоторое время гвоздики начнут отпадать - вначале от медного стержня, затем от алюминиевого, потом от железного. Ждать, когда прогреются стеклянный и деревянный стержни, придётся очень долго.
Опыт третий по определению теплопроводности жидкости. Нагреем верхнюю часть пробирки с водой. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна за это время только прогреется.
Опыт четвертый по определению теплопроводности в газах. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла.
Опыт пятый по определению конвекции в газах. Бумажную вертушку поместить над светящейся электрической лампочкой. Под действием поднимающегося нагретого воздуха вертушка начинает вращаться.
Опыт шестой по определению конвекции в жидкостях. Две колбы с кристалликами марганца нагревать. В первой колбе вода нагревается сама (естественная конвекция). Во второй колбе вода нагревается и перемешивается (вынужденная конвекция).
Опыт седьмой по определению третьего способа теплопередачи – излучения. Жидкостный манометр при помощи резиновой трубки соединяют с теплоприёмником. Если к тёмной стороне теплоприёмника поднести нагретое тело, то уровень жидкости в колене манометра понизится. Если затем нагретое тело поднести к светлой стороне, то уровень жидкости в манометре повысится.
Помните правила работы в группе:
- Умей слушать других и уважай их мнение.
- Не прерывай того, кто говорит.
- Не бойся высказывать свою точку зрения.
- Говори чётко и по существу.
- Если ты с кем-то не согласен, убедись, что ты критикуешь идею, а не человека.
6. Этап первичного закрепления с комментированием во внешней речи. 10 мин.
Представление работы групп и заполнение таблицы 2.
| Название вида теплопередачи | Причины возникновения | Особенности |
| Теплопроводность | ||
| Конвекция | ||
| Излучение |
Существует три способа теплопередачи:
- Теплопроводность.
- Конвекция.
- Излучение.
Теплопроводность – это явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.
Теплопроводность осуществляется в результате теплового движения и взаимодействия молекул (атомов).
Объяснение опыта. В медной проволоке (как и во всех твердых телах) молекулы совершают колебательные движения около своих положений равновесия. При нагревании скорость колебательного движения молекул металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Эти молекулы взаимодействуют с соседними молекулами и передают им часть своей энергии. В результате чего повышается температура отрезка проволоки. Затем увеличивается скорость колебательного движения молекул в следующих отрезках проволоки и т. д., пока не прогреется вся проволока. Сами молекулы, передавая кинетическую энергию, не меняют своё местоположение, т.е. само вещество не переносится.
Такой механизм передачи энергии характерен для опытов №2 передачи внутренней энергии от одного тела к другому, №3 передачи внутренней энергии в жидкостях, №4 передачи внутренней энергии в газах.
Вывод к опыту №2. Металлы хорошо проводят тепло, т.е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.
Вывод к опыту №3. У жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что молекулы в жидкостях находятся на больших расстояниях, чем в твёрдых телах.
Вывод к опыту №4. Теплопроводность газов ещё меньше, чем в жидкостях и твёрдых телах. Это объясняется тем, что молекулы в газах находятся ещё на большем расстоянии, чем в жидкостях.
Плохой теплопроводностью обладают волосы, перья, шерсть пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух.
Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум. В нём практически нет молекул.
Конвекция - это явление передачи внутренней энергии перемещающимися струями или потоками самого вещества.
Нагретые газ и жидкость расширяются и становятся менее плотными, чем холодные. Под действием силы Архимеда тёплые газы и жидкости поднимаются вверх, а холодные слои под действием силы тяжести опускаются вниз. Холодные слои, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются и вновь вытесняются менее нагретыми слоями. Благодаря такому движению весь газ или жидкость равномерно прогревается.
Различают два вида конвекции: естественную (свободную) и вынужденную. Примером естественной конвекции является нагревание воздуха в комнате. Примером вынужденной конвекции является перемешивание жидкостей ложкой, насосом.
Жидкости и газы необходимо нагревать снизу.
Излучение – это явление передачи внутренней энергии в виде электромагнитных волн.
Объяснение опыта. Воздух в теплоприёмнике нагрелся и расширился и опустил столбик жидкости в колене, соединённом с теплоприёмником.
Любое нагретое тело является источником излучения. Излучение может происходить в вакууме. Ведь солнечная энергия доходит до земли.
Тёмные тела лучше поглощают энергию и лучше отдают её в окружающую среду.
7. Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону. 5 мин.
Кратковременная самостоятельная работа. На индивидуальных листах.
1. На каком из способов теплопередачи основано нагревание твердых тел?
А. Теплопроводность
Б. Конвекция
В. Излучение
2. Какой вид теплопередачи сопровождается переносом вещества?
А. Теплопроводность
Б. Излучение
В. Конвекция
3. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наибольшую теплопроводность?
А. Мех
Б. Дерево
С. Сталь
4. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наименьшую теплопроводность?
А. Свинец
Б. Опилки
В. Медь
5. Назовите возможный способ теплопередачи между телами, разделенными безвоздушным пространством?
А. Излучение
Б. Конвекция
В. Теплопроводность
6. Металлическая ручка и деревянная дверь будут казаться на ощупь одинаково нагретыми при температуре…
А. Выше температуры тела
Б. Ниже температуры тела
В. Равной температуры тела
7. Что происходит с температурой тела, если оно поглощает столько же энергии, сколько излучает?
А. Тело нагревается.
Б. Температура тела не меняется.
В. Тело охлаждается.
8. На каком способе теплопередачи основано водяное отопление?
А. Излучение
Б. Конвекция
В. Теплопроводность
8. Этап включения нового знания в систему знаний и повторения. 5мин.
Решить задачи. Вернёмся в начало урока и объясним задачи с точки зрения теории теплопередачи.
1. Ножницы и карандаш, лежащие на столе, имеют одинаковую температуру. Почему же на ощупь ножницы кажутся холоднее карандаша? (Теплопроводность металла больше, чем теплопроводность дерева, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу).
2. Когда парусным судам удобнее входить в гавань? (Днём, когда бриз дует с моря на сушу. Воздух над сушей нагревается сильнее и поднимается вверх, так как плотность его меньше, чем плотность окружающего холодного воздуха. В результате давление воздуха у поверхности Земли уменьшается и к месту пониженного давления приходит более холодный воздух с моря. Это дневной бриз. Ночью наблюдается обратное явление: суша, прогретая за день, остывает быстрее, чем вода; остывает и увеличивает свою плотность и воздух над сушей. Так возникает ночной бриз — ветер с суши на море).
3. Почему снег в городе тает быстрее, чем в городе? (В городе снег более грязный, а значит более тёмный, поэтому, он поглощает солнечные лучи, нагревается и быстрее начинает таять. А белый снег в поле, в большей степени, отражает солнечные лучи, чем поглощает, поэтому, дольше прогревается и медленнее тает).
9. Этап рефлексии учебной деятельности на уроке. 2 мин.
Давайте подведём итоги. Выполнили ли поставленную цель? А что вы узнали нового на уроке? Чему научились? Как вы считаете то, чему вы сегодня научились, пригодится вам в жизни?
Лист самооценки. Сегодня на уроке я:
- Активно помогал товарищам по группе.
- Узнал много интересного и мне это может пригодится в жизни.
- Понял, как переносится энергия при теплопередачи.
- Научился самостоятельно планировать и проводить эксперимент.
- Высказывал своё мнение.
Д/з.: §5 “Теплопроводность”, стр.26-30; §6 “Конвекция” стр.32-34; §7 “Излучение”, стр. 36-38. Упр.1, 2, 3.