8кл_ Конспект урока "Внутренняя энергия и способы ее изменения"

Тема урока: Внутренняя энергия тела и способы ее изменения

Цели урока:

1. Образовательные – повторить понятия энергия, потенциальная и кинетическая энергия, ввести понятие внутренней энергии, рассмотреть способы ее изменения, ввести понятие «количество теплоты», продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления; добиться  усвоения учащимися содержания закона сохранения энергии, продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления;

2. Развивающие – развивать познавательный интерес, реализуя межпредметные связи курсов географии, биологии, литературы; развивать у школьников умения выделять главное, существенное в изучаемом материале, сравнивать, обобщать, логически излагать свои мысли; развивать самостоятельность и волю школьников, используя для этого творческие, экспериментальные задания; развивать эмоции учащихся, создавая на уроке ситуации занимательности; формировать потребность в дополнительном, послеучебном познавательном труде; способствовать обогащению словарного запаса, прививать культуру умственного труда;

3. Воспитательные – приучать детей к аккуратному ведению записей в тетради, к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самоконтролю; воспитывать чувство сопереживания за товарищей, формировать познавательный интерес к физике.

Оборудование: теннисный мячик

Демонстрации:

1. Маятник Максвелла.

2. Падение металлического шарика на металлическую плиту;

3. Сгибание проволоки.

План урока

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

3. Подготовка к усвоению нового материала

4. Изучение нового материала

5. Закрепление материала

6. Первичная проверка полученных знаний

7. Домашнее задание

8. Подведение итогов урока (рефлексия)

Ход урока

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний.

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

Содержание: фронтальный опрос

Учитель: Ребята! Сегодня урок изучения нового материала начнем с повторения того, что вы уже знаете из курса физики 7 класса.

Вопросы для обсуждения:



1. Как называются частицы, из которых состоят вещества?

2. Из чего состоят молекулы?

3. Из чего состоит молекула воды Н О?

4. Из чего состоит молекула углекислого газа СО ?

5. В стаканы с холодной и горячей водой насыпали по ложке сахара. В каком стакане быстрее растворится сахар? Какое явление лежит в основе?

6. Какие три состояния вещества вы знаете?

7. Одинаково ли быстро протекает диффузия в газах, жидкостях и твердых телах?

8. Почему твердые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы?

6. Тело сохраняет объём и форму. В каком агрегатном состоянии оно находится?

7. Тело сохраняет объём, но не форму. В каком агрегатном состоянии оно находится?

8. Тело не сохраняет ни объём, ни форму. В каком агрегатном состоянии оно находится?

9. Почему нельзя соединить в одну две деревянные линейки, плотно приложив их друг к другу?

В 7 классе вы познакомились с механической энергией.

Виды механической энергии удобно изобразить с помощью схемы:

Кинетическая энергия - это энергия, которой обладают все движущиеся тела. Она зависит от массы тела и его скорости (энергия движения); примеры –катящийся мяч, ветряная мельница и т.д.)

Потенциальная энергия - это энергия, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих тел или частей тел (энергия взаимодействия); примеры – сжатая или растянутая пружина, камень, поднятый над землей.

Кинетическая и потенциальная энергии – это два вида механической энергии и они могут превращаться друг в друга. Один из фундаментальных законов природы – закон сохранения энергии - гласит, что энергия не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую.

3. Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала. Постановка проблемных вопросов.

Учитель:

Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела, который называется «Тепловые явления». В этом разделе вы изучите такие явления как нагревание и охлаждение воздуха, плавление и кристаллизация льда, кипение и испарение воды, горение и др. Явления, связанные с нагреванием или с охлаждением, изменением температуры называются тепловыми.

/учитель предлагает учащимся привести примеры тепловых явлений – кипение чайника, снег, горячая батарея, таяние сосулек, нагревание утюга, горение костра и пр./

4. Этап изучения нового материала.

Задача: ввести понятие внутренней энергии тела, как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия, познакомить с понятием « количество теплоты»

Содержание.

I. Внутренняя энергия

Опыт 1 Падение теннисного мяча

При падении теннисного мяча возникает последовательность отскоков и падений. Высота, на которую поднимается мячик, с каждым разом становится все меньше. В конце концов мячик останавливается. Означает ли это, что энергия нарушился один из самых главных законов физики, и энергия исчезла бесследно?Куда делась энергия теннисного шарика?

Ответ: энергия теннисного мячика была передана столу, воздуху и самому теннисному мячику.

Проведем мысленный эксперимент.

Мысленный эксперимент: на свинцовой плите лежит свинцовый шар. Поднимем его вверх и отпустим. Шар падает, его скорость увеличивается (Ек увеличивается), а высота уменьшается (Еп уменьшается). Т.о. происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую.

Когда шар ударится и остановится, Ек и Еп относительно плиты будут равны нулю, НО и шар, и плита после удара деформировались и нагрелись, следовательно, кинетическая и потенциальная энергия молекул свинца тоже изменились. Таким образом, в данном эксперименте мы наблюдаем, как механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, переходит в энергию молекул.

Итак, любое из окружающих нас тел представляет собой систему, состоящую из огромного числа молекул (атомов). Частицы, из которых состоит эта система, непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом, а значит, каждая из этих частиц тоже обладает и кинетической , и потенциальной энергиями.

Суммарная кинетическая и потенциальная энергия всех частиц, из которых состоит тело, называется внутренней энергией тела.

U -внутренняя энергия (Дж)

Выводы:

1.

1. Т.к. движение молекул никогда не прекращается, то тело всегда обладает внутренней энергией. U0 Всегда!

2. Внутренняя энергия зависит от

1. Внутренняя энергия тела не зависит от потенциальной и кинетической энергии самого тела, а только от потенциальной и кинетической энергии его частиц (примеры- мяч, лежащий на столе и на полу, мяч неподвижный и катящийся).

Каждый из нас обладает внутренней энергией, так как способен совершить работу, например, по передвижению любого предмета, находящегося у вас на парте, но вы не обладаете механической энергией, так как покоитесь относительно Земли.
Человек расходует внутреннюю энергию при ходьбе, зарядке, беге и пополняет ее при употреблении пищи. Вот некоторые сведения, полезные для поддержания вашего здоровья «на уровне».

Поглощая пищу, вы потребляете содержащуюся в ней внутреннюю энергию в следующих количествах: хлеб – 9000 Дж/г, сахар – 17 000 Дж/г, масло – 33000 Дж/г.
Работая, вы расходуете энергию в следующих примерно количествах (за 1 ч на 1 кг  массы человека): при зарядке – 16 000 Дж, при ходьбе – 15 000 Дж, при лежании – 4000 Дж).
Неизрасходованная энергия запасается в жировом слое /совет для здоровья: энергия, потребляемая с пищей, должна быть равна энергии, расходуемой человеком за день/.
Задача: На завтрак вы съели 100г хлеба с 5 г масла и выпили чай с 10 г сахара. Сколько времени вам нужно будет заниматься зарядкой, чтобы жир не отложился (воспользуйтесь данными, записанными на доске).

II. Способы изменения внутренней энергии

Внутренняя энергия не является постоянной величиной: у одного и того же тела она может меняться, т.к. связана с изменением температуры тела:

1. при повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, т.к. молекулы тела начинают активнее двигаться, расстояние между ними увеличивается и возрастает их кинетическая и потенциальная энергия,  ;

2. при понижении температуры внутренняя энергия тела уменьшается, т.к. молекулы тела начинают двигаться менее активно, расстояние между ними уменьшается и понижается их кинетическая и потенциальная энергия,  .

Таким образом, температура – это главная характеристика внутренней энергии тела.

Давайте обсудим, какими способами можно изменить внутреннюю энергию.

Существует два способа изменения внутренней энергии.

1-й способ – внутренняя энергия изменяется при совершении работы.

Давайте в этом убедимся.

1. Потрите руки друг о друга.

Что мы чувствуем?

Правильно! Ладони нагреваются.

1. Потрите учебник в обложке о поверхность стола.

Вывод: внутреннюю энергию можно увеличить, совершая над телом работу. При совершении механической работы U увеличивается.

Именно такой способ добычи огня использовали наши предки. За счет трения при быстром вращении сухой кусок дерева нагревался более, чем на 250⁰С, и загорался.

Что будет происходить с внутренней энергией тела, если оно САМО совершит работу?

Рассмотрим опыт, описанный на рис. 6

https://www.youtube.com/watch?v=WAeBip3uZ58

Вывод: при совершении самим телом механической работы, его U уменьшается.

А можно ли изменить внутреннюю энергию наших рук без совершения работы?

Нагревание воды в чайнике, нагревание воздуха от радиатора центрального отопления, нагревание крыши домов от лучей солнца, металлической ложки в стакане горячего чая или камня, брошенного в огонь – все это увеличивает внутреннюю энергию тела. И обратно, если поставить оставить горячий чайник на холодной плите, то его U уменьшится, крыши домов за ночь остывают » их U уменьшается. Как видите, U изменяется, но работа при этом не совершается.

Итак, U можно изменить путем теплопередачи

2-й способ – теплопередача (теплообмен) – изменение внутренней энергии без совершения над телом работы.

При таком взаимодействии энергия всегда передается от горячего тела к холодному.

Для того, чтобы оценить насколько изменилась внутренняя энергия, вводят понятие «количества теплоты» (Q)

[Q]= Дж

Выводы (в виде блок схемы):

Совершение работы

- удар;

- разгибание, сгибание;

- сжатие, растяжение;

- трение

Теплопередача

- нагревание, охлаждение;

5. Этап первичной проверки понимания учащимися нового учебного материала.

Задача: установить, овладелили ли учащиеся понятием внутрення энергия тела. Устранить проблемы в понимании материала. Научить применять полученные знания при решении качественных задач.

Содержание.

Вопросы для обсуждения:

• Какую энергию называют внутренней энергией тела?

• В каких единицах в СИ измеряется внутренняя энергия тела?

• Можно ли изменить внутреннюю энергию тела за счет поднятия его над поверхностью Земли?

• Будет ли изменяться внутренняя энергия тела при его нагревании( охлаждении?)

• От чего зависит внутренняя энергия тела?

• От чего не зависит внутренняя энергия тела?

• Зависит ли внутренняя энергия тела от того, движется тело или покоится?

• Зависит ли внутренняя энергия тела от положения тела относительно других тел?

• Быстро движущийся автомобиль остановлен тормозами. Куда при этом «исчезла» его Ек?

• Одинакова ли внутренняя энергия одной и той же массы холодной и горячей воды? Почему?

• В одинаковых сосудах находится газ равной массы, но разной температуры. В каком из сосудов газ обладает большей внутренней энергией?

• Будут ли равны внутренние энергии бака бензина и одного стакана бензина и почему?

• Изменится ли внутренняя энергия воздуха в автомобильной камере, если его часть медленно вытечет? Почему?

• Какими способами можно изменить U?

• Какое явление называется теплопередачей (теплообменом)?

• Что такое количество теплоты и в чем оно измеряется?

6. Этап информации о домашнем задании.

Задача. На основе выявленных результатов усвоения нового материала дать домашнее задание, которое было бы направлено на дальнейшее развитие знаний и подготовку к последующему обучению.

Содержание.

7.  Этап подведения итогов урока.

Задача. Дать анализ успешности овладения знаниями об изученных явлениях, показать типичные недостатки в знаниях, умениях и навыках.

А теперь давайте подведем итоги вашей работы на сегодняшнем уроке.

8