Конспект урока по физике для 8 класса по теме: "Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии"

Дата__________

Класс: 8

Тема урока: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.

Цель:

1. ввести понятие внутренней энергии как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия, рассмотреть способы изменения внутренней энергии

2. развитие научного мышления учащихся, познавательных и творческих способностей, любознательности и интереса к явлениям природы, осознанных мотивов учения;

3. воспитание ответственности, научной и экологической культуры, понимания социальной роли физической науки.

Тип урока: изучение нового материала

Метод обучения: словесный, практический

Модули: ИКТ, диалоговое обучение, учет возрастных особенностей, лидерство в обучении, работа с талантливыми и одаренными, оценивание для бучения и оценивание обучения, критическое мышление.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Повторение. Проверка домашнего задания

1)Физический диктант№2

Тема 2:Температура. Способы измерения температуры.

1. Температура- это степень………………….тела

2. Процесс передачи энергии при контакте двух тел путем теплопередачи от более нагретого тела к менее нагретому-……………………

3. При теплообмене происходит изменения параметров: 1)………2)……..3)……..

4. Температуру измеряют…………………..

5. Прибор, который находится в тепловом контакте с другим телом, температуру которого измеряют-………………

6. Температура таяния льда-…………….

7. Температура кипения воды-……………..

8. Температурные школы: 1)………………..2)…………….3)………………

9. Формула, связывающая шкалу Цельсия и шкалу Кельвина………………..

2)Вопросы после параграфа 2

1. Изучение нового материала

Работа в группах. Ребята самостоятельно просматривают эксперименты и делают вывод.

1. Урок можно начать с демонстрации следующих экспериментов. Эксперимент 1

Стальной брусок (молоток) падает на наковальню. Обращаем внимание, что в результате удара о плиту изменилось состояние тел.

Эксперимент 2

На наковальню кладем проволоку и ударяем молотком. Проволока нагрелась и деформировалась. Изменение температуры можно продемонстрировать.

Эксперимент 3

Термопару соединяют с баллистическим гальванометром, ударяют мо­лотком. Отклонение «зайчика» свидетельствует о нагреве в месте удара.

2. Если изменилось состояние тел, то изменилась и энергия частиц, из которых состоят тела. Поскольку молекулы обладают массой и движутся, то они обладают кинетической энергией. Средняя кинетическая энергия молекул тем больше, чем больше масса молекулы и ее средняя скорость.

Чем больше средняя кинетическая энергия частиц, тем выше темпера­тура тела.

Так как молекулы взаимодействуют друг с другом, то они обладают и по­тенциальной энергией. Если частицы находятся на таком расстоянии друг от друга, что силы притяжения между ними равны силам отталкивания, то потен­циальная энергия их минимальна. С увеличением или уменьшением расстоя­ния между частицами потенциальная энергия их возрастает.

Суммарную энергию движения и взаимодействия всех частиц, из кото­рых состоит тело, называют внутренней энергией.

В понятие внутренней энергии включают:

а) Суммарную кинетическую энергию поступательного и вращательно­го движения молекул.

б) Суммарную потенциальную энергию взаимодействия молекул, обу­словленную силами взаимодействия.

в) Энергию колебательного движения атомов.

г) Энергию электронных оболочек атомов.

д) Внутриядерную энергию.

е) Энергию электромагнитного излучения, обеспечивающую тепловое равновесие между отдельными участками тела.

На практике нужно знать не абсолютное значение величины энергии, а ее изменение. В тепловых процессах при переходе тела из одного состоя­ния в другое изменение внутренней энергии связано лишь с изменением кинетической и потенциальной энергий частиц. Так как движение никогда не прекращается, то тела всегда обладают внутренней энергией. Следова­тельно, наряду с механической энергией тела обладают еще и внутренней энергией. Изменение внутренней энергии происходит только за счет энер­гии других тел.

Объясните опыты:

- Почему при периодическом изгибании железной проволоки тела

нагреваются?

- Почему два бруска при трении нагреваются?

Эти примеры иллюстрируют превращение механического движения в тепловое.

Внутренняя энергия обозначается буквой U.

Особенностью внутренней энергии является то, что она всегда больше нуля, ведь тепловое движение частиц никогда не прекращается. При этом величина внутренней энергии тела не зависит от механической энергии тела. Например, ядро массой 10 кг летит со скоростью 40 м/с. Температура ядра - 400 °С. Если подобное ядро летит с той же скоростью, имея темпе­ратуру 100 °С, то их механические энергии на одной высоте одинаковы, а внутренняя энергия больше у первого ядра.

Необходимо обратить внимание учащихся на отличие 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 тела в целом. Она определяется скоростью движения частиц, из кото­рых состоит тело, и их взаимным расположением.

3. Для описания энергетических превращений используют закон сохра­нения энергии. Он определяет соответствие между изменением механиче­ской и внутренней энергии.

Полная энергия, равная сумме механической н внутренней энергии, остается 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.

Способы изменения внутренней энергии

Демонстрации: опыт по нагреванию жидкости в латунной трубке; опыт по выдавливанию пробки из сосуда при помощи воздушного насоса".

1. Освещение нового материала логично начать с показа опыта по на­греванию эфира в латунной трубке при помощи суровой нити или прочной тканевой ленты. При этом не следует допускать вылета пробки из отвер­стия. Касаясь стенок трубки, легко заметить, что температура эфира увели­чилась. Следовательно, при нагревании тела внутренняя энергия молекул увеличивается.

2. Данный опыт показывает, что внутреннюю энергию можно увеличить за счет совершения механической работы над телом.

Именно такой способ добычи огня использовали наши предки. За счет трения при быстром вращении сухой кусок дерева нагревался более чем на 250 °С, и загорался.

Говоря о возможности увеличения внутренней энергии за счет совер­шения работы, следует особо отметить, что существует и обратный про­цесс. Если тело само совершает работу, то при этом его внутренняя энергия уменьшается.

Подкрепляя данный тезис, можно показать опыт, описанный и проил­люстрированный в учебнике на с. 9. Появление тумана в сосуде в момент вылета пробки указывает на уменьшение температуры воздуха. Следова­тельно, воздух совершил работу по выталкиванию пробки за счет своей внутренней энергии.

3. Есть еще один способ изменения внутренней энергии.

Нагревание чашки, в которую налили горячую воду, камня, брошенного в огонь - все это увеличивает внутреннюю энергию тел. Работа при этом не совершается.

Изменение внутренней энергии тел без совершения над телами работы, называется теплопередачей.

Физика этого процесса проста. При взаимодействии молекул горячей воды с молекулами стенок холодной чашки молекулы воды при ударах пе­редают часть своей кинетической энергии. При этом скорость молекул чашки увеличивается, а скорость молекул воды падает.

Как только температуры чашки и воды станут равными, теплообмен прекращается.

Следует обратить внимание на тот факт, что при теплопередаче (тепло­обмене) энергия всегда передается от горячего тела к холодному, то есть от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой. Обратный процесс сам собой никогда не происходит.

Чтобы количественно оценивать изменение внутренней энергии, вводят понятие количества теплоты (Q).

Та энергия, которую тело отдает или получает в результате тепло­обмена, называется количеством теплоты.

Очевидно, что Q измеряется, как и энергия, в джоулях:

[ΔU] = 1 Дж.

1. Закрепление изученного материала.

Ребята в группах составляют самостоятельно вопросы по параграфу 3 и 4.

- Какое движение называют тепловым?

- Что понимают под внутренней энергией?

- В чем различие между механической и внутренней энергией?

- Всегда ли выполняется закон сохранения механической энергии?

- Можно ли увеличить внутреннюю энергию тела, не изменяя, ха­рактера движения молекул?

- Какие преобразования энергии происходят при падении теннис­ного мяча на пол?

- Какие превращения энергии происходят при обработке напиль­ником металлической заготовки?

Если класс хорошо подготовлен, можно задать учащимся и более слож­ные вопросы:

- Верно ли утверждение: при теплообмене энергия всегда переда­ется от тел с большей внутренней энергией к телам с меньшей внутренней энергией?

- По озеру на большой скорости плывет катер. Изменяется ли при этом внутренняя энергия катера, воды в озере? Как? Почему? Объясните.

Подводя итог уроку, необходимо сделать вывод о том, что существует два способа изменения внутренней энергии:

а) за счет совершения механической работы;

б) за счет теплообмена.

Эти способы равноправны. Мы никогда не можем угадать, за счет чего увеличилась температура тела. Это может быть и результат теплообмена, и результат совершения работы над телом.

Таким образом, изменение внутренней энергии тела всегда происходит за счет энергии других тел: либо при теплопередаче (за счет изменения внутренней энергии), либо при совершении работы (за счет механической энергии).

1. Подведение итогов урока. Выставление оценок. Домашнее задание §3,4

2. Рефлексия

• Что нового, интересного вы узнали сегодня на уроке?

• Какие понятия должны запомнить?

• Что понравилось на уроке? Почему?

• Что не понравилось?

Лист оценивания.

Проверка домашнего задания каждый ответ 2 балла

Закрепление составление вопросов, каждый вопрос по 3 балла.

Индивидуальный лист самооценивания:

Ф.И. ученика____________________

«5»- 31-38 баллов

«4»- 24-30 баллов

«3»- 16-23 баллов

«2»- 1-15 баллов