Урок физики в 7 классе "Виды теплообмена"

Урок 49 19.03.2018. 7 класс Физика

Тема: Теплопроводность, конвекция, теплопередача излучением.

Тип урока: Комбинированный

Цели урока:

продолжить знакомство учащихся с видами теплообмена: конвекцией в

жидкостях и газах, излучением;

 научить объяснять тепловые явления на основании молекулярно-

кинетической теории строения вещества;

 продолжить формирование логического мышления, умения находить

объяснения природных явлений, оценивать ситуацию и применять к наблюдаемым явлениям изученные законы;

 воспитать внимание учащихся, наблюдательность, интерес к изучению

физики и понимание необходимости знаний для правильного понимания

явлений в окружающем нас мире.

Межпредметная связь: химия.

Ход урока

1. Оргрмомент

2. Актуализация опорных знаний.

3. Мотивация

4. Определение темы и целей урока

5. Получение новых знаний

6. Первичное закрепление

7. Подведение итогов

8. Домашнее задание

9. Рефлексия

1. Оргмомент:

Взаимное приветствие, проверка явки учащихся и готовности класса к уроку. Психологический настрой (игра «Доскажи словечко»)

2. Актуализация опорных знаний:

Дайте определение температуре?

Единицы ее измерения?

Прибор и его виды?

Почему столбик ртути или спирта, поднимается в термометре с повышением температуры?

*Ребята, давайте повторим, что такое внутренняя энергия? (Внутренняя энергия – это кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия)

*Какими способами можно изменить внутреннюю энергию

тела? (Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами:

совершая механическую работу или теплопередачей)

3. Мотивация: Граф Румфорд (англ.физик Томпсон) так объяснил свой интерес к науке о теплоте: «Обедая, я часто замечал, что яблочные пироги оставались горячими удивительно долго. Сильно пораженный я всегда пытался, но все напрасно, найти хоть какое-нибудь объяснение удивительному явлению».

Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у

потолка?

Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую

одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?

Почему окна с двойным стеклом?

4. Определение темы и целей урока

Ребята, вам интересно об этом узнать? Этому мы и посвятим наш урок. Определение темы. Постановка целей. (Запись в тетрадь)

Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы обратимся к опытам.

5. Получение новых знаний

Проблемный вопрос: К какому явлению относится ситуация, описанная графом Румфордом? Как, по вашему мнению, тело может передать тепло?

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

Существуют следующие способы теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводность - это вид теплообмена, при котором энергия передается

частицами, имеющими большую энергию, частицам, имеющим меньшую

энергию (от нагретой части тела к холодной). (Запись в тетрадь)

Далее выясняем, как она происходит? Обратимся к опыту

Обсуждение этого вопроса с точки зрения внутреннего строения тел. Результат

обсуждения: частицы передают энергию в результате теплового движения и

взаимодействия частиц (записывается учащимися в тетрадь).

Видео №1

В твердом теле частицы постоянно находятся в колебательном движении, но не изменяют своего равновесного состояния. По мере роста температуры тела при его нагревании молекулы начинают колебаться интенсивнее, так как увеличивается их кинетическая энергия. Часть этой увеличившейся энергии постепенно передается от одной частицы к другой, т.е. от одной части тела к соседними частям тела и т.д. Но не все твердые тела одинаково передают энергию. Среди них есть так называемые изоляторы, у которых механизм теплопроводности происходит достаточно медленно. К ним относятся асбест, картон, бумага, войлок, гранит, дерево, стекло и ряд других твердых тел. Большую теплопроводность имеют медь, серебро. Они являются хорошими проводниками тепла.

У жидкостей теплопроводность невелика. При нагревании жидкости внутренняя энергия переносится из более нагретой области в менее нагретую при соударениях молекул и частично за счет диффузии: быстрые молекулы проникают в менее нагретую область.

В газах молекулы находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, поэтому их теплопроводность еще меньше, чем у жидкостей.

Совершенным изолятором является вакуум, потому что в нем отсутствуют частицы для передачи внутренней энергии.

В зависимости от внутреннего состояния (твердых, жидких и газообразных) теплопроводность разных веществ различна.

Теплопроводность зависит от характера переноса энергии в веществе и не связана перемещением самого вещества в теле.

Известно, что теплопроводность воды мала, и при нагревании верхнего слоя воды нижний слой остается холодным. Воздух еще хуже, чем вода, проводит тепло. Итак, особенности:

1) само вещество не переносится;

2) разные вещества имеют разную теплопроводность

(у металлов – хорошая; у жидкостей – мала; у газов – почти нет)

Теперь давайте ответим на вопрос, прозвучавший в начале урока. Почему на

ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Идет обсуждение вопроса и делается вывод: теплопроводность металла больше, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу.

Видео №2:

Записываем второй вид теплообмена.

Конвекция – это вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия от одних тел к другим передается движущимися потоками жидкости или струями газа

Конвекция в переводе с латинского означает «перемешивание». Конвекция отсутствует в твердых телах и не имеет места в вакууме.

Широко используемая в быту и технике конвекция является естественной или свободной. Когда для равномерного перемешивания жидкостей или газов их перемешивают насосом или мешалкой конвекция называется вынужденной.

Особенности конвекции:

1) само вещество переносится;

2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах;

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Мы с вами подошли к ответу на второй вопрос: “Почему красиво

оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?”

Вывод: Нагревание воздуха в комнате происходит в результате конвекции, а

чтобы она происходила, нагревать нужно снизу, значит, радиаторы отопления

должны быть внизу, под окном, т.е. в самом холодном месте комнаты.

Примером следующего вида теплообмена являются солнечные лучи и тепло-вые лучи, испускаемые нагретыми телами. Как вы думаете, происходит передача тепла в этом случае? (предположения учащихся)

В случае, когда теплота передается от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимых глазом тепловых лучей вид теплопередачи называется  излучением или лучистым теплообменом. Записали в тетрадь третий вид теплопередачи:

Излучение – это передача тепла с помощью электромагнитных волн.

Поглощением  называется процесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию тела

Видео №3

Чем больше температура тела, тем выше интенсивность излучения. Передача энергии излучением не нуждается в среде: тепловые лучи могут распростра-няться и через вакуум. Чем больше температура тела, тем выше интенсивность излучения. Передача энергии излучением не нуждается в среде: тепловые лучи могут распространяться и через вакуум.

Черная поверхность - лучший излучатель и лучший поглотитель, а затем следуют грубая, белая и полированная поверхности.

Хорошие поглотители энергии - хорошие излучатели, а плохие поглотители - плохие излучатели энергии.

Особенности:

1) излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),

2) происходит в вакууме,

3) зависит от цвета поверхностей (темная поверхность лучше излучает и

поглощает тепло, светлая - наоборот).

Теперь мы с вами можем ответить на вопрос, поставленный в начале урока:

“Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую и светлую

одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?”

Идет обсуждение вопроса и делается вывод: Одежда светлого цвета меньше нагревается в жаркий солнечный летний день, и нам не так жарко.

Итак, в процессе теплообмена одни тела отдают, а другие получают какое-то количество теплоты. Это та часть внутренней энергии, какую тело отдает или получает при теплопередачи. Количество теплоты – это скалярная величина, измеряется в джоулях (Дж) (Запись в тетрадь)

Видео №4

6. Закрепление изученного материала

Выполняя опыты и делая выводы, мы с вами сегодня на уроке говорили о..

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, КОНВЕКЦИИ и ИЗЛУЧЕНИИ.

Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью.

1)КАКИЕ ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧ ОБЪЯСНЯЮТ

a) Нагревание металлической пластины на огне. (ИЗЛУЧЕНИЕ)

b) Нагревание воды в колбе на пламени горелки. (КОНВЕКЦИЯ)

c) Нагревание чайной ложки в горячем чае. (ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ)

d) Нагревание тела человека при загаре. (ИЗЛУЧЕНИЕ)

2)ПОЧЕМУ ПТИЦЫ В ХОЛОДНУЮ ПОГОДУ СИДЯТ НАХОХЛИВШИСЬ?

(между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла)

3)ПОЧЕМУ ЗИМОЙ, КОГДА ПОГОДА ХОЛОДНАЯ, МНОГИЕ

ЖИВОТНЫЕ СПЯТ, СВЕРНУВШИСЬ В КЛУБОК?

(свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло)

4) В СОЛНЕЧНЫЙ ДЕНЬ ОДИН ЧЕЛОВЕК ОДЕТ В СВЕТЛУЮ ОДЕЖДУ,

ДРУГОЙ - В ТЕМНУЮ. КОМУ ИЗ НИХ ЖАРЧЕ, И ПОЧЕМУ?

(жарче человеку, одетому в тёмную одежду, т.к. тёмная ткань поглощает световое излучение больше, чем светлая)

5)КАКИМИ СПОСОБАМИ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ ПЕРЕДАЧА

ТЕПЛА В ВОЗДУХЕ? (конвекция, излучение)

7)КАКУЮ РОЛЬ В СОХРАНЕНИИ ТЕПЛА ЗЕМЛИ ИГРАЮТ ОБЛАКА?

(облака не дают уходить тепловым потокам с поверхности земли)

8)Какова же практическую значимость, полезность приобретаемых знаний?

7. Подведение итогов: все ли цели удалось достигнуть?

оценка знаний учащихся.

8. Домашнее задание: §32. Уметь ответить на вопросы.

Подготовить сообщение на темы: «Конвекция в природе»; «Процессы теплопередачи в быту».

9. Рефлексия: игра «микрофон»

• Что я узнал нового?

• Что я сделал для этого?

• Что мне помешало двигаться к цели?

• Моё самое сильное впечатление…

• Хотел бы я кого-нибудь поблагодарить?

• Может быть, я кому-то могу помочь?

Тест для проверки знаний

1. На каком из способов теплопередачи основано нагревание твердых тел?

Теплопроводность

Конвекция

Излучение

2. Какой вид теплопередачи сопровождается переносом вещества?

Теплопроводность

Излучение

Конвекция

3. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наибольшую

теплопроводность?

Мех

Дерево

Сталь

4. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наименьшую теплопроводность

Свинец

Опилки

Медь

5. Назовите возможный способ теплопередачи между телами, разделенными

безвоздушным пространством?

Излучение

Конвекция

Теплопроводность

6. Металлическая ручка и деревянная дверь будут казаться на ощупь

одинаково нагретыми при температуре…

выше температуры тела

ниже температуры тела

равной температуры тела

7. Что происходит с температурой тела, если оно поглощает столько же

энергии, сколько излучает?

Тело нагревается.

Температура тела не меняется.

Тело охлаждается.

8. На каком способе теплопередачи основано водяное отопление?

Излучение

Конвекция