Разработка урока физики в 8 классе по теме «Конвекция. Излучение»

Задачи урока:

общеобразовательная: познакомить учеников с проявлениями видов теплопроводности в жидкостях, газах и вакууме; объяснить понятие явлений конвекции и излучения, их особенностей.

развивающая: продолжить формирование у обучающихся ключевых умений, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности – выделение проблемы, принятие решения, поиска, анализа и обработки информации;

воспитательная: воспитывать коллективизм, творческое отношение к порученному делу.

Тип урока. Изучение нового материала.

Оборудование: теплоприемник, резиновая трубка, стакан с водой и электрическая лампочка, пробирка, жидкостный манометр, колба, бумажная вертушка;

мультимедийный проектор, презентация.

Демонстрации: движение вертушки над включенной лампой, нагревание марганца в колбе с водой, взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний.

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность» (Приложение 1)

III. Изучение нового материала.

Учитель. Эпиграфом к сегодняшнему уроку я взяла следующие слова: «Воду пруда нагревает зной сверху, а внизу – холодный слой». Йогешвара. Мы с вами продолжаем изучать виды теплопередачи. Сегодня познакомимся с конвекцией и излучением. Запишите тему урока.

Вопрос: Какие способы изменения внутренней энергии тела вы знаете? (Заслушиваются ответы учеников).

Итак, знакомимся еще с одним видом теплопередачи. Конвекция – (от лат. слова конвекцио – перенесение) – это вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями газа или жидкости.

Существует два вида конвекции: естественная и вынужденная. Естественная конвекция – самопроизвольное охлаждение, нагревание, перемещение. Вынужденная конвекция – перемещение с помощью насоса, мешалки и т.п.

Механизм конвекции в жидкостях. Жидкости и газы нагреваются снизу, так как у них плохая теплопроводность. У горячих слоёв жидкости (газа) плотность уменьшается, и они поднимаются вверх, уступая место более холодным. Возникает циркуляция («движение по кругу») слоёв.

Механизм конвекции в газах. Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

Конвекция учитывается при установке отопительных приборов: батареи располагаются у пола. В этом случае в комнате устанавливается устойчивое конвекционное движение воздуха.

В твердых телах конвекции нет, так как их частицы не обладают большой подвижностью. Много проявлений конвекции можно обнаружить в природе и жизни человека. Конвекция также находит применение в технике.

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы. Дневной бриз - Холодный воздух понизу с моря перемещается к берегу. Ночной бриз - Холодный воздух понизу с берега перемещается к морю.

Демонстрации. Включим лампу накаливания с отражателем и поместим над лампой бумажную вертушку. Вертушка начинает вращаться. Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх. При этом вертушка вращается. (Плотность горячего воздуха меньше, чем холодного, поэтому нагрев производят снизу. При этом конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх, а на их место опускается холодный воздух)

Нагреем пробирку с водой, на дно которой опущены кристаллики марганцовки. Появились малиновые «змейки», которые поднимаются вверх.

Вопрос. Какие особенности вы увидели? (Ученики делают выводы)

Учитель.  Запишите особенности в тетрадь.

При конвекции в жидкостях или газах:

1) само вещество переносится;

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

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Учитель: Вам хорошо известно, что основным источником тела на Земле является Солнце. Земля находится от Солнца на расстоянии 15*107 км. Все это пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество. В вакууме перенос энергии путем теплопроводности почти невозможен. Не может происходить он и за счет конвекции. Следовательно, существует еще одни вид теплопередачи.

Демонстрация. Включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.

Учитель: Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре? (Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась.)

Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? (Между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность, следовательно, теплопроводность отсутствует. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.)

Учитель: Это действительно новый вид теплообмена - излучение (лучистый теплообмен). Под лучистым теплообменом, или просто излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.

Любое нагретое тело является источником излучения. Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия доходит до Земли.

Не задумывались ли вы над вопросом: как передается солнечное тепло на Землю? Ведь в космическом пространстве нет ни твердых, ни жидких, ни газообразных тел. Следовательно, космическое пространство не может передавать тепло Солнца на Землю ни путем теплопроводности, ни путем конвекции. Дело в том, что тепло от Солнца к Земле передается также как сигнал с радиостанции приемнику, - электромагнитными волнами.

Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, эта энергия - источник жизни на Земле. Излучение происходит по всем направлениям.

Излучение применяется для сушки и нагрева материалов, в приборах ночного видения (бинокли, оптические прицелы), для создания систем самонаведения на цель бомб, снарядов и ракет

Количество излучённой или поглощённой энергии зависит от площади поверхности тела

Демонстрация. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

При нагревании темной поверхности в стакане с водой быстрее появляются пузырьки воздуха, чем при нагревании светлой поверхности.

Учитель. Запишите особенности излучения в тетрадь:

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

происходит в вакууме,

зависит от цвета поверхностей: темная поверхность лучше излучает и поглощает   тепло, светлая – наоборот; тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой.

IV. Закрепление материала.

Почему отопительные батареи в комнате устанавливают у пола, а форточки для проветривания помещают в верхней части окна?

Почему подвал – самое холодное место в доме?

В каком чайнике быстрее согреется вода? В каком из этих чайников она дольше останется горячей?

Что произойдёт через некоторое время? Как изменятся показания термометра? Почему?

V. Подведение итогов. Домашнее задание

§ 5-6, упражнение 4 (стр. 16), упражнение 5 (стр. 20)

задание (стр. 17, стр. 20)

*Задание: в бумажной коробочке вскипятить воду над пламенем свечи. (Опыт выполняйте вместе с родителями).

VI. Список использованной литературы:

1. Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике: 8 класс. –М.: ВАКО:, 2010

2. Громовцева О.И. Контрольные и самостоятельные работы по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс».-М.: «Экзамен», 2017

3. Гутник Е.М. Физика. 8 класс: тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс». –М.: Дрофа, 2005

4. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2014.

5. Сарахман И.Д. Виды теплопередачи http://www.myshared.ru/slide/1218283/

6. Соболева А.И.Виды теплопередачи http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izlucheniehttp://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izluchenie

Приложение 1

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 1

1. Какой кирпич – обыкновенный или пористый – обеспечит лучшую теплоизоляцию здания? Почему?

2. Почему алюминиевая кружка с горячим чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка нет?

3. Что такое теплопередача?

Вариант 2

1. Почему при варке варенья предпочитают пользоваться деревянной мешалкой?

2. Почему оренбургские платки, связанные из тончайших волокон козьего пуха, хорошо защищают от холода?

3. Что такое теплопроводность?

 Вариант 3

1. Что защищает животных от зимних морозов?

2. Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 200С, а в воде ощущает холод даже при 250С. Почему?

3. Что происходит при теплопроводности?

Вариант 4

1. Почему в зимнее время года в электричках устанавливают вторую оконную раму, а летом ее снимают?

2. Стоит ли подогревать суп вместе с ложкой, чтобы иметь возможность попробовать его в любой момент? Почему?

3. Что такое теплопередача?

Вариант 5

1. Ускорится ли процесс таяния мороженного, если его положить в шубу?

2. В какой обуви больше мерзнуть ноги: в просторной или тесной? Ответ поясните.

3. Что такое теплопроводность?

Вариант 6

1. При какой температуре и металл, и дерево будут на ощупь казаться одинаково нагретыми?

2. Какую роль играет шерстяной носок, когда его надевают, чтобы нога не мерзла в обуви? Ответ поясните.

3. Что происходит при теплопроводности?