План урока "Закон сохранения и превращения энергии"

Физика 8 класс

Тема. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

Цель: сформировать знания об эквивалентности работы и количества теплоты.

Задачи:

Образовательная: дать понятие о законе сохранения энергии.

Развивающая: развивать умения и навыки решения задач.

Воспитательная: воспитывать познавательный интерес.

Оборудование: закон сохранения энергии – схема.

Тип урока: комбинированный.

Формы и методы: личностно-ориентированный подход.

Ход урока:

I.Орг. момент.

II. Проверка знаний.

1.... называется физическая величина, численно равная количеству теплоты Q, которое необходимо сообщить телу для нагревания его на один градус.

(теплоёмкостью)

2.... называется теплоёмкость единицы массы одного вещества.

(удельной теплоёмкостью с)

3.Как рассчитать теплоёмкость тела?

()

4.Как рассчитать удельную теплоёмкость тела?

()

5.От чего зависит теплоёмкость тела?

(массы, химического состояния тела и вида того процесса, в котором телу передаётся энергия в форме теплоты)

III.Новая тема.

Многочисленные опыты показывают, что нагреть тело можно без сообщения ему количества теплоты, а совершив над ним работу.

Пример. Соскальзывая по канату, мы “обжигаемся”. При трении ладоней друг о друга чувствуем, как они нагреваются. Свёрла во время работы дрели или сверлильных станков нагреваются из-за трения, то же самое происходит и с резцом токарного станка и т.д.

Первым такое явление наблюдал в 1798г. английский физик Б.Румфорд, который заметил, что при сверлении пушечного ствола, производимого с помощью лошадей, вращавших большое сверло, ствол сильно нагревался.

Он предложил, что ствол нагревается в процессе совершаемой при сверлении работы.

Затем в 1799г. английский физик Г.Деви осуществил интересный опыт: два куска льда при трении один о другой начали таять и превратились в воду.

Причем сначала опыт был проведён на воздухе, а затем в вакууме, где теплота к кускам льда не могла подводиться.

В середине XIXв. Английский учёный Джоуль решил исследовать связь между теплотой и энергией всех видов и попытался установить количественное соотношение между теплотой и механической энергией. Для этого он провёл огромное количество экспериментов.

Опыт Джоуля. В калориметре находилась ртутью. При опускании грузов лопасти приходили во вращение и жидкость нагревалась.

В начале и конце опыта грузы, лопасти и ртуть находились в покое, так что их кинетическая энергия за время опыта не менялась.

Зная работу, совершённую грузами при их движении (её он определил через изменение потенциальной энергии грузов) и измеряя увеличение температуры при трении лопастей о ртуть, джоуль установил, что при совершении работы 4,2Дж происходит такое же повышение температуры, как и при сообщении телу количества теплоты в 1кал.

Величина 4,2Дж/кал получила название механический эквивалент теплоты.

Он представляет собой переводной множитель из тепловых единиц в механические.

Эти эксперименты ясно показывали, что в основе природы теплоты лежит движение, и что теплота может быть получена путём совершения механической работы.

Теория теплорода результаты этих опытов объяснить не смогла.

Следовательно, любое изменение внутренней энергии тела возможно при совершении им самим или над ним работы, или при сообщении телу количества теплоты.

Немецкий врач Р.Майер в 1843г. заметил, что совершение человеком большой физической работы сопровождается появлением в крови продуктов сгорания.

В это же время Ленц и Джоуль нашли связь между количеством теплоты и электрической энергией.

В середине XIXв. Появилось огромное количество опытных фактов, говорящих о взаимных превращениях различных форм энергии.

Р.Майер впервые объединил эти отдельные многочисленные, но разнообразные факты и нарисовал общую картину взаимного превращения различных форм энергии.

Он считал, что всё в мире связано взаимным превращением энергии.

Другой немецкий учёный Г.Гельмгольц изучал энергетические превращения наиболее полно и с количественной стороны.

Гельмгольц первый показал, что закон сохранения и превращения энергии является универсальным.

Закон сохранения и превращения энергии можно считать установленным окончательно в середине XIXв. После работ немецкого учёного Р.Майера, английского физика Д.Джоуля, немецкого физика Г.Гельмгольца.

Закон сохранения и превращения энергии: Энергия в природе не возникает из ничего и никуда не исчезает; она только переходит из одной формы в другую, от одного тела к другому, а полная энергия в замкнутой системе тел остаётся величиной неизменной.

Поэтому первый закон термодинамики является законом сохранения и превращения энергии для тепловых процессов.

Первый закон термодинамики имеет несколько формулировок.

Первая формулировка.

Количество теплоты сообщаемое системе равно сумме приращения внутренней энергии и работы производимой системой против внешних сил.

Вторая формулировка.

Невозможно построить вечный двигатель первого рода.

Третья формулировка.

Невозможен процесс единственным результатом, которого является производство работы без каких-либо изменений в окружающих телах.

Математически закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов записывается: .

IV.Закрепление нового материала.

1.Какая величина получила название механического эквивалента теплоты?

(величина 4,2Дж/кал)

2.Для чего Джоуль проводил многочисленные опыты?

(для установления связи между теплотой и энергией, и количественного соотношения)

3.Как записывается закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов?

()

V. Итог урока.

Домашнее задание: §

Обобщение, оценки.