урок физики 8 класс «Виды теплопередачи»
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Предмет физика Класс 8

Учитель физики Троицкая Ольга Валерьевна (МБОУ СОШ№11 имени Н.А. Свистунова села Беноково)

Тема урока «Виды теплопередачи»

Тип урока комбинированный

Продолжительность урока: 45 минут

Цель занятия: организация деятельности обучающихся по приобретению знаний о видах теплопередачи

Задачи урока

Образовательные

- посредством индивидуальной и групповой форм деятельности конкретизировать, расширить представления о видах теплопередачи и их роли в природе и деятельности человека;

- продолжить в процессе деятельности формирование общих умений и навыков (обобщать и систематизировать, выделять главное, оценивать, наблюдать, делать выводы)

Воспитательные продолжить формирование культуры ведения дискуссии, представления и отстаивания своего мнения.

Развивающие продолжить формирование критического, индуктивного и дедуктивного мышления.

Методы обучения

- активные (групповое обсуждение)

- частично-поисковый

- Словесный (беседа)

- Индуктивный и дедуктивный

- ИКТ-технологии

Демонстрации:

1. Перемещение тепла по металлическому стержню.

2. Видео демонстрация эксперимента по сравнению теплопроводности серебра, меди и железа.

3. Вращение бумажной вертушки над включенной лампой или плиткой.

4. Видео демонстрация возникновения конвекционных потоков при нагревании воды с марганцовкой.

Ход урока

Сценарий урока

I. Организационный момент

II. Сообщение темы и целей урока

На предыдущем уроке вы узнали, что внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы или теплопередачей. Сегодня на уроке мы рассмотрим, как происходит   изменение внутренней энергии теплопередачей.

Задается проблемный вопрос: Всегда ли мы передаем или получаем тепло одинаковыми способами? Вы пришли с мороза, руки замерзли, как их согреть?

Учащиеся предлагают варианты решения поставленной проблемы

III. Изучение нового материала

1.Теплопроводность

Итак, передавать тепло можно разными способами, а теперь выясним какими конкретно… Проведем опыт:

Закрепим  конец медной проволоки в лапке штатива. Воском к проволоке прикреплены гвоздики. Будем нагревать  свободный конец проволоки свечей (или на пламени спиртовки).

Вопросы:

1. Что наблюдаем? (Гвоздики  начинают постепенно один за другим отпадать, сначала те, которые ближе  к пламени).

2. Как происходит передача тепла? (От горячего конца проволоки к холодному).

3. Как долго будет происходить передача тепла по проволоке? (Пока проволока вся не нагреется, т. е пока температура во всей проволоке не выровняется)

4. Что можно сказать про скорость движения  молекул на участке, расположенном ближе к пламени? (Скорость движения молекул увеличивается)

5. Почему  нагревается следующий участок проволоки? (В результате взаимодействия молекул скорость движения молекул на следующем участке также увеличивается и температура данной части возрастает)

(Слайд 2)

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности.

Посмотрите демонстрацию эксперимента и подготовьтесь ответить на мои вопросы.

Вопросы: (Слайд 3)

1. По какой пластине теплота распространяется быстрее, а по какой медленнее?

2. Сделайте вывод о теплопроводности данных металлов. (Лучшая теплопроводность у серебра и меди, несколько хуже у железа)

Обратите внимание, что при передаче тепла в данном случае переноса тела не происходит.

Как вы думаете, влияет ли расстояние между молекулами на скорость передачи тепла? Вспомните расположение молекул в твердых телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее?  Для ответа на эти вопросы разделимся на две группы и проведем по опыту.

1 группа Проверка скорости теплопроводности в жидкости 

Пробирка закреплена на штативе таким образом, чтобы над пламенем находился лишь верхний уровень воды. Наблюдается кипение воды на поверхности, а на дне вода остается холодной.

2 группа Проверка скорости теплопроводности в газах.

 Пробирка закреплена на штативе таким образом, чтобы над пламенем находился лишь дно перевернутой пробирки. Греется воздух в пробирке, но тепло вниз не передается.

Вывод: скорость теплопроводности в металлах больше, чем в жидкостях и самая маленькая в газах. Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла. (Слайд 4)

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

Основные особенности теплопроводности: (Слайд 5)

•        в твердых телах, жидкостях и газах;

•        само вещество не переносится;

•        приводит к выравниванию температуры тела;

•        разные тела – разная теплопроводность

Обратите внимание на примеры теплопроводности: (Слайд 6)

Объясните почему снег защищает урожай, для чего прихватки на кухне, почему ручки у сковороды деревянные или пластиковые, почему утюг металлический.

(1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.

2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из  материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.

3. Вещества с хорошей  теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.)

2. Конвекция

Батареи, печи, радиаторы отопления используются человеком для обогрева жилых помещений, а точнее нагревания воздуха в них. Происходит это благодаря следующему виду теплопередачи.

Демонстрируется эксперимент «Конвекция в газах» с применение частично-поискового метода (в форме физического фокуса: обучающиеся наблюдают вращение «змейки», источник тепла скрыт ширмой»)

Попробуйте объяснить, как это происходит?  (Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх под действием силы Архимеда, а тяжелый холодный воздух опускается вниз, при этом вертушка вращается). (Слайд 7)

Благодаря такому же движению  воздух в комнате прогревается. 

Конвекция – это перенос энергии струями жидкости или газа. 

Точно также происходит нагревание жидкости. Посмотрите эксперимент по наблюдению конвекционных потоков при нагревании воды (с помощью марганцовки). (Слайд 8)

Обратите внимание, что в отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в комнате – это примеры естественной конвекции. Для ее возникновения вещества нужно нагревать снизу или охлаждать сверху. Почему именно так? Если нагревать будем сверху, то куда будут перемещаться нагретые слои воды, а куда холодные? (Ответ: никуда, так как нагретые слои и так уже наверху, а холодные слои так и останутся внизу)

Вынужденная  конвекция наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом или вентилятором.

Особенности конвекции: (Слайд 9)

•        возникает в  жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;

•        само вещество  переносится;

•        нагревать вещества нужно снизу.

Примеры конвекции: (Слайд 10)

1) холодные и теплые морские и океанические течения,

2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха приводят к образованию облаков;

3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах, например в холодильниках и др., обеспечивается  водяное  охлаждение  двигателей  внутреннего  сгорания.

3. Излучение

(Слайд 11)

Что является основным источником тепла на Земле?(Солнце)  Но Земля находится от него на расстоянии 150 млн. км. Как передается тепло от Солнца на Землю? Между Землей и Солнцем за пределами нашей атмосферы все пространство – вакуум. А нам известно, что в вакууме теплопроводность и конвекция происходить не могут.

Каким способом происходит передача тепла? (Здесь осуществляется еще один вид теплопередачи – излучение).

Излучение – это теплообмен, при котором энергия переносится   электромагнитными лучами.

Отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.

При помощи термодатчика демонстрируется, что излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа. (Слайд 12)

Особенности излучения (Слайд 13):

•        происходит в любом веществе;

•        происходит в вакууме;

•        темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые и лучше излучают.

IV Закрепление изученного

Предлагается кому-либо из обучающихся, используя термодатчик, продемонстрировать, каким образом энергия передается от электролампы посредством трёх видов теплопередачи. Обучающийся осуществляет демонстрацию. Остальные наблюдают за его действиями, анализируют график зависимости t0(t), построение которого осуществляется на экране в режиме реального времени, предлагают объяснения результатов эксперимента.

(При отсутствии термодатчика можно использовать для закрепления изученного дидактическую игру:

Игра «Попробуй, объясни»  (Слайды 14-20).

Перед вами игровое поле с шестью заданиями, вы можете выбрать любое.

1. В каком доме теплее зимой, если толщина стен одинакова? Теплее в деревянном доме, так как дерево содержит 70% воздуха, а кирпич 20%. Воздух — плохой проводник тепла. В последнее время в строительстве применяют «пористые» кирпичи для уменьшения теплопроводности.

2. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику, сидящему у печки, энергия в основном передается теплопроводностью.

3. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику,  лежащему  на песке, энергия от солнца передается   излучением,   а   от   песка теплопроводностью.

4. В каком из этих вагонов перевозят скоропортящиеся продукты? Почему? Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах, окрашенных в белый цвет, так как такой вагон в меньшей степени нагревается солнечными лучами.

5. Почему  водоплавающие птицы и другие животные  не замерзают зимой?

Мех, шерсть, пух обладают плохой теплопроводностью (наличие между волокнами воздуха), что позволяет телу животного сохранять вырабатываемую организмом энергию и  защищаться от охлаждения.

6. Почему оконные рамы делают двойными?  Между рамами содержится  воздух, который обладает плохой теплопроводностью и  защищает от потерь тепла.)

V.  Диагностический контроль знаний

Предлагается к выполнению тест (2 варианта ) «Виды теплопередачи в окружающем мире»

        По завершению работы учащиеся осуществляют взаимопроверку результатов работы с тестовыми заданиями.

Оценивают результаты выполнения теста.

VI. Итог урока

С какими видами теплопередачи мы познакомились?

Что вам на уроке понравилось, что хотелось бы изменить, оцените свое участие в уроке.

VII. Домашнее задание

Используя материал § 4, 5, 6, сеть «Internet», справочную литературу выполните творческое задание на выбор:

1) Составьте мини рассказ «Что было бы на Земле, если бы исчезла теплопроводность»

2) Составьте мини рассказ «Что было бы на Земле, если бы исчезла конвекция»

3) Составьте мини рассказ «Что было бы на Земле, если бы исчезло излучение».

Виды теплопередачи в окружающем мире Вариант 1

Часть 1

К каждому из заданий 1-7 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный. Укажите его.

1. Конвекцией называется:

1) движение жидких и газообразных тел;

2) изменение внутренней энергии тела;

3) вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа;

4) нагревание или охлаждение тела.

2. В каком агрегатном состоянии не может происходить конвекция?

1) жидком;                3) газообразном;

2) твердом;               4) в любом агрегатном состоянии.

3. Куда при конвекции движутся тепловые потоки жидкости? Почему?

1) вниз; под действием силы тяжести;

2) вверх; под действием архимедовой силы;

3) вниз; под действием архимедовой силы;

4) вверх; под действием силы тяжести;

4. Из приведенных примеров выберите вынужденную конвекцию

1) нагревание воды в кастрюле при непрерывном помешивании;

2) нагревание воздуха в комнате радиатором отопления;

3) нагревание воды в кастрюле;

4) образование ветра у берега реки.

5. Каким способом осуществляется передача энергии от Солнца к Земле?

1) излучением;                              3) теплопроводностью;        

2) вынужденной конвекцией;     4) естественной конвекцией.

6. Почему солнечные батареи окрашивают в темный цвет?

1) темные поверхности лучше отражают солнечную энергию;

2) темные поверхности меньше пачкаются;

3) темные поверхности лучше поглощают солнечную энергию;

4) темные поверхности проще изготовить.

7. Летняя одежда всегда светлых тонов. Почему?

1) это красиво;

2) светлые поверхности лучше отражают солнечную энергию;

3) светлые поверхности хуже отражают солнечную энергию;

4) светлые поверхности лучше поглощают солнечную энергию.

Часть 2

8. Установите соответствие между физическими явлениями и видами теплопередачи. К каждой позиции первой группы подберите соответствующую позицию второй группы и запишите выбранные

цифры под соответствующими буквами.

Физические явления:       А) согревание у костра;

                                           Б) нагревание чайной ложки чаем;

                                           В) нагревание воздуха обогревателем.

Виды теплопередач:     1)излучение;    2) конвекция;     3) теплопроводность.

Виды теплопередачи в окружающем мире Вариант 2

Часть 1

К каждому из заданий 1-7 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный. Укажите его.

1. Существуют следующие способы теплопередачи:

1) конвекция;

2) теплопроводность;

3) излучение и конвекция;

4) теплопроводность, конвекция, излучение.

2. Перенос вещества не происходит при передаче тепла с помощью:

1) конвекции;                       3) излучения;

2) теплопроводности;         4) теплопроводности и излучения.

3. В каком чайнике быстрее остынет вода: с темной поверхностью или с блестящей?

1) быстрее в темном;           3) одинаково;

2) быстрее в блестящем;     4) зависит от температуры в помещении.

4. Лучшую теплоизоляцию зданий обеспечивает кирпич:

1) сплошной;

2) пористый;

3) оба обладают одинаковыми теплоизоляционными свойствами;

4) это зависит от конструкций зданий.

5. По какой причине батареи центрального отопления помещают подокном?

1) проще монтировать; 3) чтобы нагревать воздух во всем помещении;

2) для экономии воды;  4) чтобы внизу было теплее.

6. Тепло от Солнца передается к Земле за счет:

1) диффузии;

2) теплопроводности;

3) конвекции;

4) излучения.        

7. Нагревание сковороды на газовой плите обеспечивается следующим способом теплопередачи:

1) теплопроводностью;

2) конвекцией;

3) теплопроводностью и конвекцией;

4) нельзя объяснить ни одним из этих способов.

Часть 2

8. Какой вид теплопередачи используется в данных примерах?

К каждой позиции первой группы подберите соответствующую позицию второй группы и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Примеры:        А) корпус самолета окрашивают серебристой краской;

                         Б) использование труб для усиления тяги;

                         В) ношение меховой одежды зимой

Вид теплопередачи:   1) теплопроводность;    2) конвекция;    3) излучение.