Урок физики в 8 классе на тему: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Теплопроводность, конвекция, излучение

Урок физики в 8 классе на тему: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Теплопроводность, конвекция, излучение

Дата: _____________

Цель: изучить понятие внутренней энергии, виды теплопередачи.

Задачи:

- образовательная: ввести понятие внутренней энергии как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия; познакомить учащихся с видами теплопередачи.

- развивающая: учиться делать выводы и обобщения во время изучения новой темы; учиться самостоятельно работать с учебником;

- воспитательная: прививать интерес к изучению физики.

Оборудование: металлический шарик; металлическая пластина; пластилин; ёмкость с песком; небольшие кусочки медной проволоки (по одному на парту); пробирка с водой; пробирка с водой, закрытая пробкой; кусочки льда; небольшая гайка; спиртовка; кусочки негашёной извести (оксид кальция); теплоприёмник; жидкостный манометр; термометр.

Демонстрации:

• Падение металлического шарика на металлическую плиту;

• Падение металлического шарика  в песок;

• Сгибание медной проволоки;

• Вылет пробки из пробирки при нагревании воды в ней;

I. Организационный момент

– Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с понятием «внутренняя энергия тела» и изучим важнейший закон природы – закон сохранения  и превращения энергии,  закон, который  объясняет самые различные явления живой и неживой природы.
– Но прежде повторим материал, необходимый для изучения новой темы.

II. Повторение.  Проверка домашнего задания.

Дидактическая задача: подготовить учащихся к изучению нового материала.

– Материал повторим устно, за исключением нескольких ребят, которые будут работать по карточкам письменно.

Вопросы для работы по карточкам:

• Какие тепловые явления вы знаете?

• Мерой чего является температура тела?

• Какие виды жидкостных термометров вы знаете?

• Какое движение называется тепловым?

• Когда и кем был изобретён первый жидкостный термометр?

Работа с классом

– На уроках физики мы рассматриваем различные явления. Перед вами карточки с  некоторыми из них. Найдите  лишнее в каждом списке? Почему вы так считаете?

1. Летит мяч, плывёт корабль, нагревается утюг, капают капли дождя.
2. Тает снег,  горят дрова,  летит птица, кипит вода  в чайнике.

– Какие явления называются тепловыми?
– Какая величина характеризует тепловое состояние тел?
– А теперь отгадайте загадку:  «Я под мышкой посижу и что делать укажу: или уложу в кровать, или разрешу гулять». Это – термометр.

Термометр – это прибор, служащий для измерения температуры.

– А можно ли обойтись при измерении температуры без термометра?

Собрать карточки у учащихся, работающих самостоятельно.

– Но температура – это не только величина, характеризующая тепловое состояние тел, но она является  …   (мерой средней кинетической энергии частиц тела).
– Является для вас новым термин   «средняя кинетическая энергия частиц тела»?
– А о какой энергии вы знаете? (О механической.)
– Какие виды механической энергии различают? (Кинетическую энергию движущегося тела и потенциальную энергию взаимодействия)
– Какие тела обладают кинетической энергией, от чего она зависит?
– От чего зависит потенциальная энергия тела?
– Почему объём тела может изменяться?
– В каком случае говорят, что тела обладают энергией? (Когда они способны совершить работу)

Эти вопросы позволят учащимся не путать механическую энергию с внутренней энергией.

Проведём опыт.

Опыт.  Вылет пробки из пробирки при нагревании воды в ней.

– Работа была совершена?  (Да)
– Чем? (Газом)

В данном случае мы имеем дело не с механической энергией, а с внутренней энергией частиц, из которых состоит пар.

– Так какую энергию мы будем называть внутренней?

Для дальнейшего проведения урока откройте тетради, запишите в них на полях сегодняшнее число, вид работы и тему (учитель проговаривает). 

III. Изучение нового материала

Дидактическая задача: организовать и направить познавательную деятельность учащихся.

– Проведём опыт

Опыт № 1

Падение металлического шарика на металлическую плиту.
Потенциальная энергия превращается в кинетическую.
Шарик остановился. 
– Куда исчезла механическая энергия?
Смоделируем ситуацию и возьмём вместо металлического шарика пластилиновый. Что происходит с шариком?
А теперь возьмём металлический шарик, а вместо металлической плиты возьмём  … (на что нужно бросить шарик, чтобы теперь поверхность деформировалась?) на песок.
– Что происходит с песком?

Вывод: изменилась потенциальная энергия взаимодействия частиц (молекул) из которых состоит тело.

Если измерить очень чувствительным термометром температуру плиты и шарика, то  он покажет увеличение температуры и шарика, и плиты.

Вывод: изменилась кинетическая энергия частиц (молекул) из которых состоит тело.

Опыт № 2

Сгибание медной проволоки. Проволока нагрелась.

Вывод: изменилась кинетическая энергия частиц (молекул) из которых состоит тело.

Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется внутренней энергией.

Внутренняя энергия обозначается буквой U латинского алфавита  и измеряется также как и механическая энергия в джоулях.
Особенностью внутренней энергии является то, что она  всегда больше нуля, ведь тепловое движение частиц никогда не прекращается. При этом величина внутренней энергии не зависит от механической энергии тела.
Каждый из вас 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.
Работая, вы растрачиваете вашу внутреннюю энергию, а как вы её восполняете? 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)    записать в тетрадь.
Не израсходованная энергия запасается в жировом слое.
Различие внутренней энергии от механической энергии тел. Механическая энергия зависит от скорости движения и массы тела, а также от расположения данного тела относительно других тел. Внутренняя же энергия не зависит от скорости движения в целом. Она определяется скоростью движения частиц, из которых состоит тело, и их взаимным расположением.

Задача по определению энергии, которой обладает песчинка. Решается в тетради.

Для описания энергетических превращений используют закон сохранения энергии.

Полная энергия, равная сумме механической и внутренней энергии, остаётся постоянной при всех взаимодействиях.

С другой стороны, этот закон подчеркивает тот факт, что какой-либо вид энергии сам по себе не появляется и не исчезает бесследно. Всегда один вид энергии переходит в другой в равных количествах.

Закон сохранения полной энергии был открыт Робертом Майером.

И история открытия закона сохранения энергии явное подтверждение тому, что человеческий организм подчиняется обычным законам природы.

Майер рассматривал человеческий организм как термодинамическую систему. Исследуя насыщение кислородом гемоглобина в крови человека, находящегося в различных климатических условиях, учёный сформулировал закон сохранения энергии.  Этот научный факт подтверждает справедливость высказывания нидерландского философа Бенедикта Спинозы -  жившего в 17 веке, который   сказал: «Человек …, пока он составляет часть природы, должен следовать её законам».

Мы с вами уже знаем, что все тела обладают внутренней энергией, которую можно изменять. Какие два способа изменения внутренней энергии вы знаете?

Совершение работы и теплопередача

- Как и почему изменяется внутренняя энергия ученической резинки во время

стирания?

Увеличивается за счёт совершенной над ней работы

- Как изменяется внутренняя энергия холодной ложки, опущенной в горячий

чай?

Увеличивается за счет теплоты, передающейся от горячей ложки

- А как тогда изменится внутренняя энергия самого чая?

Уменьшится, т.к. чай отдает часть своей энергии ложке

- Таким образом, теплопередача может привести как к уменьшению, так и к

увеличению внутренней энергии.

А какие виды теплопередачи существуют, мы сейчас узнаем.

Работа с учебником:

1 ряд изучает «Теплопроводность»,

2 ряд - «Конвекцию»,

3 ряд – «Излучение»

Обобщить прочитанное.

Записать в тетради коротко о главном из всего прочитанного по плану:

1. Состояние (конвекция, теплопроводность, излучение).

2. Определение (выявить общее и различное): а) теплопроводность и конвекция; б) конвекция и излучение; в) излучение и теплопроводность.

3. Составление ассоциаций.

4. Применение.

5. Аргументы (по применению).

6. Резюме - написать вывод.

V. Рефлексия

Дидактическая задача: установить осознанность усвоения нового учебного материала.

– Итак, какова была цель урока? 
– Какими этапами мы шли к достижению цели? 
– Какие наблюдения мы использова­ли в качестве исходных фактов?
– Что нового мы узнали? 

– Достигнута ли цель урока?

VI. Домашнее задание: _________________