Тепловое излучение

Урок физики

по теме

«Тепловые излучения»

из цикла «История физики:

опровержения и доказательства»

в 9 классе.

Подготовила учитель физики

1-й квалификационной категории КГУСШ №4

Рязанова Наталья Ивановна

«Ни один физический закон не обеспечен

от сомнений, всякая физическая истина

считается доступной оспариванию».

Макс Планк

Цели урока:

1. Обучающие: Познакомить учащихся с историей создания квантовой теории; ввести понятие теплового излучения, абсолютно черного тела, ультрафиолетовой катастрофы; познакомить с проблемами возникшими при объяснении электромагнитного излучения нагретого тела.

2. Развивающие: Развивать логическое мышление, память, продолжить формировать видение единой физической картины мира.

3. Воспитательные: Воспитывать у учащихся интерес к изучению физики, любознательность.

План урока

1. Организационный момент

2. Исторические сведения.

3. Целеполагание.

4. Актуализация знаний.

5. Изучение нового материала.

6. Закрепление.

7. Итог урока.

8. Домашнее задание.

1. Актуализация знаний:

-Какие волны называются электромагнитными?

-Назовите виды эм. волн.

-Каковы особенности распространения электромагн. волн?

-Как найти длину э. м. волны?

-Что переносят эм. волны вещество или энергию?

Змеи отлично воспринимают тепловое излучение но не глазами. Поэтому и в полной темноте они способны обнаружить теплокровную жертву.

Гремучие змеи и сибирские щитомордники реагируют на изменения температуры до тысячной доли градуса.

Глаза таракана чувствуют колебания температуры в сотую долю градуса.

- Созданы материалы, с помощью которых можно превращать тепловое излучение в видимое. Их используют при изготовлении специальной фотопленки для съемки в абсолютной темноте и в приборах ночного видения - тепловизорах. Эти материалы очень чувствительны к тепловому излучению: различаются участки, температура которых отличается на сотые доли градуса.

- 80 процентов тепла тела излучается головой человека!

На каждый квадратный метр земной поверхности попадает около 1 кВт тепловой энергии солнца, что достаточно, чтобы вскипятить чайник за считанные минуты !

Закрепление

1. Выполнение теста

2. Опыт по рис. 141 учебника стр. 168

3. Работа с вопросами §47

4. Опыты показывают:

Итог урока

Несмотря на всю важность и значительность прогресса произошедшего в физике за прошедшие века, ученые были не в состоянии глубоко понять истинную природу явлений, пока они ни чего не знали о существовании квантов. Ибо без квантов нельзя было бы представить ни света, ни материи.

Домашнее задание

1. §47 опорный конспект

2. Упражнение № 37(2)

Тесты по теме «Тепловые излучения»

1. Абсолютно черным называется тело:

А) Которое поглощает энергию только волн видимого света.
В) Которое излучает только волны видимого света.

С) Которое поглощает энергию излучений всех волн.

1. Механические и электромагнитные волны переносят:

A) Вещество.

B) Массу.

C) Энергию.

1. Тело, какого цвета окажется более нагретым?

А) Белое.
B) Черное.

C) Желтое.

1. Тепловое излучение - это
   A) Испускание лучистой энергии нагретыми телами.
   B) Только инфракрасное излучение.

C) Только ультрафиолетовое излучение.

1. Отчего зависит лучеиспускательная энергии абсолютно черного тела:

А) Массы.

B) Плотности.
C) температуры.

История физики: опровержения и доказательства "Тепловое излучение" 9 класс

Урок по теме: "Тепловое излучение"

Цели урока:

1. Обучающие: Познакомить учащихся с историей создания квантовой теории; ввести понятие теплового излучения, абсолютно черного тела, ультрафиолетовой катастрофы; познакомить с проблемами возникшими при объяснении электромагнитного излучения нагретого тела.

2. Развивающие: Развивать логическое мышление, память, продолжить формировать видение единой физической картины мира.

3. Воспитательные: Воспитывать у учащихся интерес к изучению физики, любознательность.

План урока

1. Организационный момент (3 мин)

2. Исторические сведения.

3. Целеполагание.

4. Актуализация знаний (7 мин)

5. Изучение нового материала (15 мин)

6. Закрепление (10 мин)

7. Итог урока (8 мин)

8. Домашнее задание (2 мин)

"Ни один физический закон

не обеспечен от сомнений,

всякая физическая

истина считается

доступной оспариванию"

Макс Планк

Ход урока Зарождение квантовой теории

Конец XIX в. - многие ученые считали, что развитие физики завершилось по следующим причинам:

1. Больше 200 лет существуют законы механики, теория всемирного тяготения.

2. Разработана МКТ.

3. Подведен прочный фундамент под термодинамику.

4.Открыты фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса, момент импульса, массы и электрического заряда).

5. Завершена Максвелловская теория электромагнетизма.

Однако открытые в конце XIX – начале XX в. Рентгеном – Х-лучи, Беккерелем – явление радиоактивности, Дж. Томсоном – электрон. И после этих открытий появилась проблема: теория Максвелла не смогла объяснить некоторые закономерности электромагнитного излучения. Решение этой проблемы привело к возникновению квантовой физики, в которой большую роль сыграли экспериментальные исследования тепловых излучений.

Тема урока:

«Тепловые излучения»

1.Что нам нужно вспомнить?

-Электромагнитные волны, определение и виды.

2. Что узнаем на уроке?

-определение и виды тепловых излучений; понятие абсолютно черного тела и ультрафиолетовой катастрофы

3.Запишите в тетрадях план изучения темы:

-тепловое излучение и его виды;

-абсолютно черное тело;

-ультрафиолетовая катастрофа ;

1. Актуализация знаний:

-Какие волны называются электромагнитными?

-Назовите виды эм. волн.

-Каковы особенности распространения электромагн. волн?

-Как найти длину э. м. волны?

-Что переносят эм. волны вещество или энергию?

3. Изучение нового материала

-анализ домашних опытов

1. Используя настольную лампу и комнатный термометр, измеряйте температуру под лучами лампы в различных точках, постепенно приближаясь к ней. Время измерения должно быть одинаковым, например, 5–10 мин. Постройте график зависимости температуры от расстояния, сделайте вывод.

2. Проверьте поглощающую способность веществ. Положите термометр под лист белой бумаги или ткани и пронаблюдайте в течение определенного времени за изменением температуры, затем замените белый лист на черный и проделайте то же самое. Проанализируйте результаты и объясните наблюдаемое.

3. Найдите дома две одинаковые белые чашки, одну снаружи покрасьте гуашью или акварелью в черный цвет. Налейте в каждую одинаковое количество горячей воды и проверьте, в какой из них вода остынет быстрее. При наличии термометра результаты подтвердите измерением температуры, укажите время и примерный объем воды.

Выводы по проведенным опытам

1. Черная чашка остывает быстрее, т.е. теряет энергию быстрее, белая наоборот медленнее.

2. Под черной бумагой термометр нагревается быстрее, чем под белой.

Понятие теплового излучения:

Тепловым излучением называется излучение лучистых энергий раскаленными телами.

Примеры: нагретое железо, нить электрической лампы, светимость Солнца и звезд – видимое излучение.

Тепловое излучение характерно не только для нагретых но и для более холодных тел .

При невысокой температуре тела испускают невидимое инфракрасное излучение , частотой ниже частоты видимого света. Используют для сушки лакокрасочных изделий, овощей, фруктов, в приборах ночного видения.

При очень высоких температурах тела испускают невидимое ультрафиолетовое излучение .

В больших дозах УФИ вредно для человека: высоко в горах нельзя долго находиться без плотной одежды и защитных очков.

В малых дозах –целебное действие:

способствует росту и укреплению организма,

загар- витамин Д, оказывает бактерицидное действие (кварцевание )

Тела не только испускают тепловое излучение но и поглощают.

Абсолютно черное тело- тело , которое полностью поглощает энергию излучений волн любой длины. (к абсолютно черным телам относится Солнце).

Модель абсолютно черного тела

Знаешь ли ты?

- Змеи отлично воспринимают тепловое излучение, но не глазами. Поэтому и в полной темноте они способны обнаружить теплокровную жертву.

- Гремучие змеи и сибирские щитомордники реагируют на изменения температуры до тысячной доли градуса.

- Глаза таракана чувствуют колебания температуры в сотую долю градуса.

- Созданы материалы, с помощью которых можно превращать тепловое излучение в видимое. Их используют при изготовлении специальной фотопленки для съемки в абсолютной темноте и в приборах ночного видения - тепловизорах. Эти материалы очень чувствительны к тепловому излучению: различаются участки, температура которых отличается на сотые доли градуса.

- 80 процентов тепла тела излучается головой человека!

На каждый квадратный метр земной поверхности попадает около 1 кВт тепловой энергии солнца, что достаточно, чтобы вскипятить чайник за считанные минуты !

Понятие ультрафиолетовой катастрофы

Изучая лучеиспускательную способность тел при различных длинах (частотах) излучений и температурах ученые собрали большой экспериментальный материал, однако при сравнении экспериментальной кривой с теоретической возникло огромное несоответствие в области ультрафиолетовых волн – которое и получило название ультрафиолетовой катастрофы. (работа по рис. 143 учебника стр. 169) Объяснить это явление не могла классическая физика.

Важный шаг в решении этой проблемы сделал М. Планк который предположил что ЭМИ испускается не непрерывно, а порциями – квантами. И это тема следующего урока. Лучеиспускательная энергия тела зависит от температуры излучающего тела и это используется для определения температуры излучающих тел.

T 2" width="640"

Ультрафиолетовая катастрофа

Интенсивность излучения

Интенсивность излучения

Е

Т 1

Т 2

λ 1

λ 2

λ 1 2

T 1 T 2

Закрепление

• Выполнение теста
• Опыт по рис. 141 учебника стр. 168
• Работа с вопросами §47
• Опыты показывают:

Опыты показывают

- темные тела лучше нагреваются излучением, чем блестящие или светлые

-мощность излучения зависит не только от температуры излучающего тела но и от его цвета. Сильнее всего излучают при данной температуре черные тела, гораздо слабее – белые.

- характер излучения зависит от температуры тела:

1. при температурах до 600 0 С тела испускают невидимое инфракрасное излучение, которое хорошо чувствуется кожей;

2. при температурах около 800 0 С тела испускают больше энергии и появляется видимое излучение вишнево-красного цвета;

3. при температуре тела 1000 0 С - 2000 0 С возникает излучение оранжевого и желтого цвета;

4. при температуре 6000 0 С (на поверхности Солнца) излучение становится голубовато-белым;

5. при температуре 10 000 0 С – 15 000 0 С цвет излучения становится голубым.

Тест по теме «Тепловые явления»

• 1.Абсолютно черным называется тело:
• А) Которое поглощает энергию только волн видимого света. В) Которое излучает только волны видимого света.
• С) Которое поглощает энергию излучений всех волн.
•  
• 2.Механические и электромагнитные волны переносят:
• A) Вещество.
• B) Массу.
• C) Энергию.
•  
• 3.Тело, какого цвета окажется более нагретым?
• А) Белое. B) Черное.
• C) Желтое.
•  
• 4.Тепловое излучение - это A) Испускание лучистой энергии нагретыми телами. B) Только инфракрасное излучение.
• C) Только ультрафиолетовое излучение.
•  
• 5.Отчего зависит лучеиспускательная энергии абсолютно черного тела:
• А) Массы.
• B) Плотности. C) температуры.

Итог урока

 

Несмотря на всю важность и значительность прогресса произошедшего в физике за прошедшие века, ученые были не в состоянии глубоко понять истинную природу явлений, пока они ни чего не знали о существовании квантов. Ибо без квантов нельзя было бы представить ни света, ни материи.

Домашнее задание

 

§47 опорный конспект

Упражнение № 37(2)