Конспект урока "Тепловое движение. Внутренняя энергия и способы её изменения"

Урок 2

Тема: Тепловое движение.

Внутренняя энергия и способы её изменения.

Цели: повторить основные положения МКТ, вспомнить, что такое тепловое движение; ввести понятие внутренней энергии, рассмотреть способы её изменения, а также зависимость внутренней энергии от изменения температуры; показать учащимся на примере выполнение закона сохранения энергии; развивать логическое мышление учащихся, умение анализировать, обобщать и делать выводы; формировать научное мировоззрение учащихся, воспитывать трудолюбие, настойчивость в достижении поставленной цели.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: модель броуновского движения.

Ход урока.

1. Организационный момент.

1. Проверка домашнего задания.

Учебник Коршак стр. 153 (учащиеся отвечают на вопросы)

стр. 155 (учащиеся отвечают на вопрос 1, 3,4)

1. Актуализация опорных знаний.

• Сформулируйте основные положения МКТ.

• Какие состояния вещества вам известны?

• Каковы особенности движения частиц в каждом из этих состояний?

1. Изложение нового материала.

Три состояния вещества различаются одно от другого той ролью, которую в них играет взаимодействие молекул.

Слово «газ» - от греч. «хаос» - беспорядок.

Среднее расстояние между молекулами в 10 раз больше размера молекулы. А это означает. Что средний объём воздуха, на который приходится одна молекула, примерно в 1000 раз больше объёма самой молекулы.

Представьте себе ровную площадку, на которой беспорядочно разбросаны монетки, причём на площадь 1 м² приходится в среднем 100 монеток. Это значит 1-2 монетки на страницу книги. Примерно так же редко расположены молекулы газа.

Каждая молекула газа находится в состоянии непрерывного беспорядочного движения. Вот она стремительно мчится куда-то вправо. Если бы на её пути не встретилось препятствий, то молекула с той же скоростью продолжала бы свой путь по прямой линии. Но путь её пересекают бесчисленные соседи. Сталкиваясь, молекулы разлетаются в разные стороны. В какую сторону отскочит наша молекула? Приобретёт или потеряет она скорость? Всё возможно. Ведь удары могут быть и спереди, и сзади, и справа, и слева, и сильные, и слабые. Поэтому, молекула, за которой мы наблюдаем, будет метаться в разные стороны по сосуду, в котором заключён газ.

Движение одной молекулы – механическое.

• Что такое механическое движение?

А мы имеем дело с движением огромного числа молекул, так называемым, броуновским движением.

В начале XIX века английский ботаник Роберт Броун решил рассмотрел в микроскоп крохотную каплю воды с размешанной в ней пыльцой растений, и был поражен: пыльца не растворилась в воде, а разбилась на мельчайшие шарики, и эти шарики двигались в каком-то фантастическом танце! Длительные наблюдения убедили Броуна в том, что движения частичек пыльцы вызваны не «подводными течениями» в капле жидкости и не легкими сотрясениями подставки микроскопа. Нет, каждая частичка двигалась совершенно обособленно от других, во внезапных передвижениях частичек пыльцы не было никакой согласованности. Неведомые и непонятные Броуну силы заставляли их так странно себя вести…

Броуновское движение было обнаружено не только в жидкости, но и в газах. К тому же оказалось, что и мелкие крупинки золота, размешанные в воде, при оптических наблюдениях вели себя точно так же. Исследователи установили, что при повышении температуры жидкости или газа частички начинают двигаться значительно быстрее,— видимо, толчки молекул становятся все чаще.

• Модель броуновского движения

Как узнали, сколько молекул содержится в 1 см³ газа, каковы размеры молекул, их масса, скорость движения? Разве это возможно? Молекулы не видны, а их считают, измеряют, определяют их скорости.

Различными способами установлено, что в 1 см³ любого газа при нормальных условиях (0⁰С и 760 мм рт. ст.) содержится около 2,7 · 10¹⁹ молекул.

Примеры.

1. Представим себе ампулу объёмом 1 см³. Допустим, что ампула пуста. Каким-либо образом пробьём в ампуле тончайшее отверстие, такое. Чтобы через него в 1 с могло проникать внутрь ампулы по 100 млн. молекул воздуха. Спрашивается, сколько времени понадобится, чтобы таким путём наполнить ампулу до нормальной плотности?

Подсчёт показывает, что для этого нужно будет около 9000 лет.

1. Если взять число кирпичей, равное числу молекул в 1см³ газа при н.у., то, будучи плотно уложены, эти бы кирпичи покрыли поверхность всей суши земного шара слоем высотой 120 м, т.е. высотой, превосходящей почти в 4 раза высоту 10-этажного дома.

2. В капельке воды диаметром примерно 0,1 мм содержится 10¹⁶ молекул, т.е. в миллион раз больше, чем людей на Земле.

Движение молекул связано с тепловым состоянием тела. Чем больше нагрето тело, тем оживлённее движутся молекулы.

Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют

тепловым движением.

С понятием «тепловое движение» тесно связано понятие «энергия».

Пример: переход энергии их механической во внутреннюю (падение свинцового шара).

Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией.

Внутренняя энергия не зависит ни от механического движения тела, ни от его положения относительно других тел.

Внутренняя энергия – не постоянная величина.

Способы изменения внутренней энергии:

1. путём совершения работы;

2. без совершения работы – путём теплопередачи.

Теплопередача – процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Наблюдения и опыты привели к открытию закона сохранения и превращения энергии. Огромную роль сыграли: немецкие физики Роберт Майер и Генрих Гельмгольц, английский физик Джеймс Джоуль.

Закон сохранения и превращения энергии: энергия не исчезает и не возникает из ниоткуда; она только превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела другому, при этом значение полной энергии сохраняется.

Работа с учебником

Коршак, стр. 158 разобрать примеры изменения внутренней энергии – 3-5 абзацы

стр. 159 – 2-3 абзацы

1. Закрепление изученного материала. Составление опорного конспекта изученного материала (схема прилагается).

Вопросы учащимся:

1. Шайба скользит по горизонтальной поверхности ледовой площадки. Как при этом изменяется кинетическая энергия шайбы? Внутренняя энергия?

2. Как изменяются внутренняя и механическая энергии хоккейной шайбы:

а) когда её выносят из тёплой комнаты на мороз;

б) когда самолёт, на котором перевозят шайбу (вместе с хоккейной

командой), разгоняется по взлётной полосе;

в) когда самолёт набирает высоту;

г) когда по шайбе бьют клюшкой?

1. Подведение итогов урока.

   • Что называют тепловым явлением?

   • Что такое внутренняя энергия?

   • Какими способами можно изменять внутреннюю энергию?

1. Домашнее задание: Белага §§ 2, 3 (читать);

Коршак § 50 (читать, ответить на вопросы); выучить конспект.