Урок "Виды теплообмена" 8 кл

Урок на тему: « Виды теплообмена».

Предмет: физика.

Тема урока: « Виды теплообмена».

Класс: 8.

Учитель:Терешина Зинаида Николаевна.

Школа: Кемлянская СОШ

Тип урока: урок - исследование.

Цели урока:

1) Образовательные:

показать способы передачи теплоты и исследовать их закономерности.

2) Развивающие:

развивать интеллектуальные умения: наблюдать, сравнивать, делать выводы, выявлять закономерности, анализ.

3) Воспитательные:

Содействовать экономическому и экологическому воспитанию учеников.

Оборудование: дерево (спичка), железный гвоздь, пробирка с водой, спиртовка, трубка с водой для демонстрации конвекции в жидкости; теплоприемник, жидкостный манометр.

Ход урока.

Организационный момент. Объявление темы и целей урока.

На последнем уроке физики мы изучили способы изменения внутренней энергии: за счет совершения работы и теплопередачи. Сегодняшний урок посвящен исследованию закономерностей теплопередачи.

Тема урока: « Виды теплообмена».

Эпиграфом к нашей работе будут следующие слова:

Когда вы слушаете, вы забываете,

Когда вы видите, вы понимаете.

Когда вы действуете, вы научаетесь.

Сегодня на уроке мы должны применить полученные ранее знания для исследования закономерностей видов теплопередачи: теплопроводности, конвекции и излучения.

Повторение изученного материала.

Прежде чем приступить к изучению новой темы, вспомним то, что мы уже знаем, и ответим на вопросы.

1. Что такое внутренняя энергия?

2. В каких единицах измеряется внутренняя энергия тел?

3. Назовите способы изменения внутренней энергии тел?

4. Почему и как изменяется внутренняя энергия пилы при распиливании бревна.

5 Почему и как изменяется внутренняя энергия продуктов положенных в холодильник?

6. Мука из – под жернов выходит горячей, хлеб из печи вынимают тоже горячий. Укажите способы изменения внутренней энергии муки и хлеба.

7. В медицинской практике часто используются согревающиеся компрессы, грелки, а также массаж. Какие способы изменения внутренней энергии при этом используются.

8. Что такое теплопередача?

9. Приведите примеры теплопередачи из окружающей жизни.

Объяснение нового материала.

Сегодня на уроке мы рассмотрим три способа передачи теплоты: теплопроводность, конвекция, излучение и исследуем их закономерности. Начнем с опыта.

Опыт (демонстрирует учитель). В пламя спиртовки вносим металлический стержень, к которому с помощью пластилина прикреплены кнопки. При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки пластилин плавится. И кнопки постепенно отпадают от проволоки.

Вопрос: Какие кнопки отпадут в первую очередь? Как происходит передача энергии по проволоке?

Ответ: В первую очередь отпадут те кнопки, которые находятся ближе к пламеню. Происходит перенос энергии по проволоке от более нагретых частей к менее нагретым.

Процесс переноса от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящем к выравнивания температуры, носит название теплопроводности.

Вопрос: При теплопроводности перемещается ли само вещество вдоль тела? Ответ: При теплопроводности само вещество не перемещается вдоль тела – переносится лишь энергия.

Исследование теплопроводности различных тел.

Приборы и материалы: дерево (спичка), железный гвоздь, пробирка с водой, спиртовка.

Опыт: (работа в группах) Выясним теплопроводность дерева (спички) и железа. Зажигаем спиртовку и в пламя вносим железный гвоздь и спичку и держим их до тех пор, пока пламя не коснется пальцев рук.

Вопрос: Что вы можете сказать о теплопроводности железа и дерева?

Ответ: Железо обладает хорошей теплопроводностью, так как оно мгновенно обжигает руки.

Вопрос: Назовите вещества, которые обладают хорошей теплопроводностью и где они находят свое применение?

Ответ:Хорошей теплопроводностью обладает медь. Поэтому она используется, например, при устройстве паяльников.

Вопрос: А как вы думаете, какую теплопроводность имеет воздух?

Для этого проделаем опыт (работа в группах). Сухую пробирку надеваем на палец и, держа ее донышком кверху, нагреваем в пламени спиртовки 1-2 минуты.

Вопрос: Что вы замечаете?

Ответ: Палец при этом не ощущает нагревания, значит, воздух имеет плохую теплопроводность.

Вопрос? Где находит применение плохой теплопроводности воздуха?

Ответ: Например, плохую теплопроводность воздуха используют в жилищах, когда рамы окон делают двойными.

Сохраняя тепло помещения, мы экономим топливные запасы, тем самым, сберегая газ, лес, торф и т. д..

Теплопроводность жидкостей меньше, чем теплопроводность металлов. В этом можно убедиться следующим образом.

Опыт: (работа в группах) В пламя спиртовки, вносим верхний конец пробирки, держа пробирку за нижний конец. На дне пробирки с помощью груза укрепляем кусочек льда. И нагреваем воду до кипения.

Вопрос: Что вы при этом замечаете?

Ответ: Верхний слой воды закипает, а нижний остается холодным (лед не тает).

Следовательно, вода является плохим проводником тепла.

Опыт. Нагреваем пробирку снизу, а кусочек льда помещаем на поверхность воды. Вода в пробирке закипает. Лед тает. Но вода не должна прогреваться, так как она плохой проводник теплоты. Показанный опыт и жизненная практика свидетельствуют об обратном.

Возникает проблема: почему при подогревании пробирки снизу закипает вся масса воды, а при нагревании сверху ее верхний слой? (формируется с помощью учащихся)

Мы видели, что теплопроводность воды мала и при нагревании верхнего слоя воды, нижний слой остаётся холодным. Однако воду в чайниках, кастрюлях, котлах довольно быстро доводят до кипения.

В опрос: Как принято нагревать воду? Попробуйте объяснить, каким образом вода при этом прогревается равномерно.

Обратимся к опыту (демонстрирует учитель). Закрепим трубку с водой для демонстрации конвекции в жидкости так, чтобы под ее колено можно было поставить спиртовку. Введем краситель в нижнее колено трубки с помощью шприца. Нагреем нижнюю часть трубки (колено) спиртовкой и пронаблюдаем за движением окрашенной воды.

Ответ: Вверх начнут подниматься окрашенные струйки воды. Вода при этом расширяется, плотность её при этом уменьшается и поэтому под действием архимедовой силы более лёгкие, нагретые слои воды поднимаются вверх и таким образом вода окрашивается равномерно.

В воде теплопередача осуществляется за счет конвекции

Вопрос: Для чего батареи водяного отопления устанавливают под окнами, а не у потолка?

Ответ: Поток теплого воздуха поднимается вверх, а холодного опускается вниз.

Конвекция – это теплообмен в жидкостях и газообразных средах, осуществляемый потоками вещества.

Поэтому в твердых телах этот способ теплопередачи невозможен.

Различают естественную или свободную и вынуждённую конвенцию, когда жидкость перемешивают насосом или мешалкой.

Вопрос: За счет каких сил происходит естественная конвекция?

Ответ: из - за различия температур в разных местах среды и вызванного этим различия плотностей.

Вопрос: где используется конвекция в быту?

Ответ: благодаря конвекции нагреваются жидкости на плите, обогреваются помещения. Конвекция лежит в основе возникновения таких явлений природы, как ветер, а также теплые и холодные течения воды в океанах. С явлением конвекции связаны парение птиц, столбы дыма из труб, охлаждение продуктов в холодильнике.

Опыт: (демонстрирует учитель). Возьмем теплоприёмник- прибор, представляющий собой плоскую круглую пробку, одна сторона которой отполирована как зеркало, а другая покрыта чёрно- матовой краской. Внутри коробки находится воздух, который может выходить через отверстие в теплоприёмнике. Соединим теплоприёмник с жидкостным манометром и поднесём к теплоприёмнику сбоку электрическую плитку, нагретую до высокой температуры.

Вопрос что мы заметили?

Ответ: мы заметим, что столбик жидкости в манометре переместился. Значит, воздух в теплоприёмнике нагрелся и расширился.

Вопрос: как передавалась энергия теплоприёмнику от плитки?

Ответ: ясно, что не теплопроводностью, т.к. между нагретым телом и теплоприёмником находится воздух, обладающий малой теплопроводностью.

При конвекции теплоприёмник должен быть расположен над нагретым телом, а не рядом с ним.

Следовательно, энергия передавалась от нагретого тела теплоприёмнику иным видом теплопередачи, излучением.

Излучение - передача теплоты между телами, обусловленная процессом испускания, переноса и поглощения лучистой энергии.

Вопрос: Чем отличается излучение от других видов теплопередачи? Ответ: передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи тем, что оно может осуществляться в полном вакууме.

Если теплоприемник повернуть к нагретому телу сначала черной, а потом блестящей стороной, то столбик жидкости в трубке манометра будет перемещаться в первом случае на большее расстояние, чем во втором. Это показывает, что тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию и сильнее нагреваются. Оказывается, что тела с темной поверхностью и быстрее охлаждаются путем излучения. Например, в светлом чайнике горячая вода дольше не остывает, чем в темном.

Вопрос: Где используется человеком способность тел по разному поглощать энергию излучения?

Способность тел по-разному поглощать энергию излучения используется человеком. Послушаем сообщение (рассказ о разработках отечественными учеными специальных мер защиты летательных аппаратов: реактивных самолетов, искусственных спутников, космических ракет от перегрева под действием излучаемой Солнцем энергии); рассказать об эффективном использовании солнечной энергии в теплицах.

Закрепление:

1. А теперь… Кто хочет стать экспертом с завязанными глазами? Предлагаю при помощи пальцев определить, из какого материала изготовлены ложки, которые я одновременно опускаю в чашку с кипятком, и обосновать свое заключение.

2. . Недавно я была в гостях. Хозяйка дома подошла к двери и впустила кошку. Посмотрев на кошку, я сказала: Погода на улице холодная. Как я это определила? (Ответ: по шерсти кошки. При холодной погоде шерсть становится особенно пушистой, чтобы в промежутках между ворсинками было больше воздуха. Ведь воздух плохой проводник тепла.).

3. Угощая нас блинами, хозяйка сказала: «Блины вкусны горячие, поэтому я ставлю тарелку с блинами на металлический поднос. Лучше ставить их на деревянную подставку», - посоветовала я. Кто из нас прав?

Физика за чайным столом.

1. Для чего ручки самовара делают пластмассовыми?

2. Почему чайник изготавливают зеркальным?

3. Почему, перед тем, как пить чай из стеклянного сосуда, стакана, в стакан опускают металлическую ложку?

4. Почему щи мы кушаем деревянной ложкой?

5. Почему у термоса стенки делают двойными и внутреннюю поверхность делают блестящей?

Игра третий лишний.

На рисунке изображены различные физические явления, приборы или установки. Два явления из трех логически связаны, а третий рисунок изображает явление, непосредственно не связанное с предыдущим. Задача ученика определить лишний рисунок в данном комплекте. Для того, чтобы определить какой из трех рисунков не относится к данной теме, ученик должен проанализировать все три явления.

Выводы к уроку:

• Хорошей теплопроводностью обладают металлы, плохой теплопроводностью газы.

• В воде теплопередача осуществляется за счет конвекции

• Тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем со светлой.

Домашнее задание.

Придумайте свои проекты теплоизоляции двух зданий, одно из которых должно быть построено в тундре, а другое – в пустыне. На следующем занятии вы защитите свои проекты.