Урок фізики «Внутрішня енергія

Презентація до уроку

Мета уроку:

розвиток інтересів та здібностей учнів на основі передачі їм знань та досвіду пізнавальної та творчої діяльності;
розуміння учнями таких важливих понять, як енергія, внутрішня енергія, теплопередача та її види: теплопровідність, випромінювання, конвекція;
формування у учнів поглядів на фундаментальні закони природи з прикладу закону збереження енергії.

Завдання:

придбання учнями знань про внутрішню енергію, способи її зміни, знайомство з термінами: теплопередача, теплопровідність, випромінювання;
формування в учнів уміння спостерігати природні явища, проводити експериментальні дослідження, робити висновки;
оволодіння учнями такими загальнонауковими поняттями як природне явище, емпірично встановлений факт, результат експерименту.

Тип уроку: комбінований.

Демонстрації:

перетворення механічної енергії (на прикладі руху гумового м'ячика та маятника Максвелла);
перетворення механічної енергії на внутрішню (на прикладі падіння свинцевої кульки на свинцеву плиту);
зміна внутрішньої енергії за рис 4 і 5 підручника (Перишкін А.В Фізика-8), нагрівання монети в полум'ї свічки та при її терті про дерев'яну лінійку, нагрівання свинцю ударами молотка;
досліди з рис.6-9 у підручнику (Перишкін А. В. Фізика-8);
досліди з рис 10,11 у підручнику (Перишкін А. В. Фізика-8)
спостереження конвекції в газах на прикладі спостереження конвекційних потоків від свічки, що горить, в проекції на освітлений екран;
демонстрація світильників,яких використовується явище конвекції;
нагрівання повітря в теплоприймачі випромінюванням;
демонстрація поглинальної здатності різних речовин.

Примітка:

Матеріали, представлені в даній презентації, включають кілька тем, важливих для подальшого вивчення теплових явищ, розраховані на використання на декількох уроках і при поясненні нової теми, і при узагальнюючому повторенні у 8 класі та при вивченні молекулярної фізики у 10 класі.

Закріплення отриманих знань на тему доцільно наводити на прикладах завдань, які достатньо представлені у збірниках завдань з фізики:

А.В. Перишкін Збірник завдань з фізики 7-9 класи, вид. "Іспит" М., 2013.
В.І. Лукашик, Є.В. Іванова Збірник завдань із фізики 7-9 класи, вид. "Освіта" АТ "Московські підручники", М., 2001.
та інші.

Тому данапрезентація може бути використана частково та (або) повністю на уроці залежно від цілей та завдань даного уроку. Наприклад щодо нового матеріалу.

Пояснення нового матеріалу:

Приступаючи до формування поняття внутрішньої енергії, необхідно запропонувати учням згадати, що вони знають про механічну енергію тіл.

У якому разі кажуть, що тіла мають енергію?
Які види механічної енергії розрізняють?
Які тіла мають кінетичну енергію і від чого вона залежить?
Від чого залежить потенційна енергія тіл?
Наведіть приклади перетворення механічної енергії.

В основу формування поняття внутрішньої енергії покладено ідею про «порушення» закону збереження енергії при зіткненні свинцевої кулі про свинцеву.плити.

Досвід №1. Зіткнення свинцевої кулі про свинцеву плиту. На підставі «порушення» закону збереження енергії та дослідження стану свинцевої кулі після удару роблять висновок про наявність у всіх тіл енергії, яка називається внутрішньою енергією (слайд 6-8).

Далі необхідно роз'яснити учням відмінність внутрішньої енергії від механічної енергії тіл. Важливо зробити висновок, що внутрішня енергія тіл не залежить від механічної енергії тіла, а залежить від температури тіла і агрегатного стану речовини. Інакше кажучи, внутрішня енергія тіла визначається швидкістю руху частинок, у тому числі складається тіло та його взаємним расположением.

Наступний етап вивчення нового матеріалу – вивчення способів зміни внутрішньої енергії тіла. На дослідах можна наочно продемонструвати, що змінити внутрішню енергію тіла можна під час роботи (над тілом і самим тілом) і за теплопередачі.

Це такі досліди:

1. Зміна внутрішньої енергії виконанням роботи над тілом.

Досвід №2. Потерти монетку об дерев'яну лінійку, долоні рук одна об одну. Учні роблять висновок: внутрішня енергія тіла збільшилася.

Досвід №3. Взяти повітряне кресало. При швидкому стисканні повітря нагрівається настільки значно, що пари ефіру, що знаходяться в циліндрі під поршнем, спалахують. Учні роблять висновок: внутрішня енергія тіла збільшилася.

2. Зміна внутрішньої енергії під час роботи самим тілом.

Досвід №4. У товстостінну скляну посудину, закриту пробкою, накачуємо повітря насосом через спеціальний отвір у ній. Через деякий час пробка вилетить із судини. У момент, коли пробка вилітає з судини, необхідно звернути увагу учнів наутворення туману в скляній посудині, що свідчить про зниження температури повітря і водяної пари, що знаходяться в ньому. Учні роблять висновок: внутрішня енергія тіла зменшилась.

3. Зміна внутрішньої енергії шляхом теплопередачі.

На основі дослідів із повсякденного життя (ложка, опущена в гарячий чай нагрівається, вимкнена гаряча праска в кімнаті остигає).

На основі всіх прикладів і дослідів робиться загальний висновок: внутрішня енергія тіла може змінюватися (збільшуватись або зменшуватися) з часом при теплообміні даного тіла з оточуючими його тілами та при виконанні механічної роботи (слайд 9).

При викладанні механізмів і способів теплопередачі, необхідно звернути увагу учнів, що теплопередача завжди відбувається у певному напрямі: від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою, що сутнісно підводити учнів уявлення про другий закон термодинаміки.

Розгляд різних видів теплопередачі починають із теплопровідності. Для вивчення цього явища розглядаютьдосвід №5 з нагріванням металевого стрижня (див. підручник Перишкін А.В. Фізика-8). На підставі результатів досвіду учні встановлюють факт передачі теплоти від однієї частини тіла до іншої та пояснюють його.

Потім вводять поняття про хороших і поганих провідників тепла. Наочно демонструють на простихдослідах №6, №7, №8, описаних у підручнику (А.В. Перишкін Фізика-8) різну теплопровідність речовин і розглядають використання в техніці, побуті та природі властивостей тіл по-різному проводити тепло (слайд 11-13).

Вивчення явища конвекції починають із постановки наступногодосвіду №9: пробірку, наповнену водою нагрівають на спиртовціу верхній частині пробірки. При цьому знизу пробірки вода залишається холодною, а у верхній частині кипить. Учні роблять висновок про те, що вода має погану теплопровідність. Але! Запитання учням: Як нагрівають воду, наприклад, у чайнику? Чому?

Відповіді на ці питання отримаємо, якщо проробимо наступнийдосвід №10 : нагріватимемо знизу на спиртовці колбу з водою, на дні якої вміщено кристалик марганцівки, що фарбує конвекційні потоки.

Для демонстрації конвекції в газах можна скористатися проектором і спостерігати конвекційні потоки, що йдуть від свічки в проекції на екрані.

Як приклади конвекції в природі розглядають утворення денних і нічних брізів, а в техніці - утворення тяги в димарях, конвекцію у водяному опаленні, водяному охолодженні двигуна внутрішнього згоряння (слайд 14-15).

Поняття про випромінювання як один із способів передачі тепла можна розпочати з постановки питання: «Чи може енергія Сонця передаватися Землі теплопровідністю? Конвекцією?» Учні роблять висновок, що неспроможна і, отже, існує інший спосіб передачі тепла.

Продовжити знайомство з випромінюванням можна, поставившидосвід №11 з нагрівання теплоприймача, з'єднаного з рідинним манометром, і на деякому віддаленні збоку від електричної плитки.

Перед учнями ставиться питання: внаслідок чого повітря в теплоприймачі нагрівається? Адже теплопровідність та конвекція тут виключені. Виникає проблемна ситуація, у результаті обговорення якої учні дійдуть висновку у тому, що у разі має особливий вид передачі – випромінювання – теплопередача з допомогою невидимих променів.

Далі надосвіді №12 з'ясовують, що тіла з різною поверхнею мають різнуздатністю поглинати енергію. Для цього використовують теплоприймач, у якого одна поверхня блискуча металева, інша чорна та шорстка.

Наприкінці пояснення можна навести приклади випромінювання у природі та техніці (слайд 16-17).