Конспект урока по физике "Виды теплопередачи" (8 класс)

Конспект урока по физике в 8 классе: "Виды теплопередачи" .

Цель урока: Знакомство обучающихся с видами теплопередач

Задачи урока:

1.Формировать умение объяснять теплопроводность тел с точки зрения строения вещества;

2.Уметь анализировать видеоинформацию; объяснять наблюдаемые явления.

3.Способствовать формированию познавательных УУД через построение логических рассуждений, через обобщение работы с информацией.

4.Способствовать формированию регулятивных УУД через обучение прогнозированию предстоящей работы (планирование), постановку учебной задачи, осуществление контроля.

5. Организовывать деятельность детей в групповом взаимодействии.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

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.

Попробуйте объяснить значение слова «теплопередача» (слово «теплопередача» подразумевает передачу тепловой энергии). Существует три способа передачи теплоты, но называть их я не буду, вы сами их назовете, когда решите ребусы.

Ответы: теплопроводность, конвекция, излучение.

III. Этап целеполагания

. Всегда ли мы передаем или получаем тепло одинаковыми способами? Вы пришли с мороза, руки замерзли, как их согреть? ( Проблемная ситуация)

- О чем будем говорит на уроке?

VI. Объяснение нового материала

1. Теплопроводность

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)

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:

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.

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: 

•        в твердых телах, жидкостях и газах;

•        само вещество не переносится;

•        приводит к выравниванию температуры тела;

•        разные тела – разная теплопроводность

2. Конвекция

Отгадайте загадки:

1) Загляните под окошко –
Там растянута гармошка,
Но гармошке не играет –
Нам квартиру согревает... (батарея)

2) Наша толстая Федора
наедается не скоро.
А зато когда сыта,
От Федоры – теплота... (печь)

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). 

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). 

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: 

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

•        само вещество  переносится;

•        нагревать вещества нужно снизу.

Примеры конвекции: 

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

Всем известно, что Солнце основной источник тепла на Земле. 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.

Посмотрите видеофрагмент об излучении.

Излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа.
Чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение.

Тела не только излучают энергию, но и поглощают ее.
Причем темные поверхности лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Особенности излучения :

• происходит в любом веществе;

• чем выше температура тела, тем интенсивнее  излучение;

• происходит в вакууме;

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

Примеры использования излучения тел :

 поверхности  ракет, дирижаблей, воздушных шаров, спутников, самолётов, окрашивают серебристой краской, чтобы они не нагревались Солнцем. Если наоборот надо использовать солнечную энергию, то части приборов окрашивают в темный цвет.
Люди зимой носят темные одежды (черного, синего, коричного цвета) в них теплее, а летом светлые (бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с темной поверхностью лучше поглощают солнечное излучение и быстрее нагреваются.

IV. Закрепление полученных знаний на примерах задач

Игра «Толстые и тонкие вопросы».

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. Лучшая теплопроводность у серебра и меди, несколько хуже у железа.(Да)

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

5. 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.

6. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее?

7. 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.

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

«Мир интересней, чем нам кажется», Александр Пушной, программа «Галилео».

VI. Домашнее задание

§ 4, 5, 6,  Упр. 1 (3), Упр. 2(1), Упр. 3(1) – письменно.

VII.   Познавательная рефлексия

– С какими видами теплопередачи мы познакомились?

– Определите, какой из видов теплопередачи играет основную роль в следующих ситуациях:

а) нагревание воды в чайнике (конвекция);

б) человек греется у костра (излучение);

в) нагревание поверхности стола от включенной настольной лампы (излучение);

г) нагревание металлического цилиндра, опущенного в кипяток (теплопроводность).

Продолжите фразы:

Сегодня я узнал…..

Я научился……..

Я понял, что……