Тема урока «Виды теплопередачи. Теплопроводность»

Тема урока: «Виды теплопередачи. Теплопроводность»

Цели урока: введение понятия теплопроводности как способа теплопередачи.

Задачи урока:

общеобразовательная: познакомить учеников с проявлениями теплопроводности в твердых телах, жидкостях, газах и вакууме,

развивающая: продолжить формирование у учащихся 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.

Планируемые результаты (УУД):

Личностные: способность к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию; сформированность целостного мировоззрения; сформированность осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению; умение контролировать процесс и результат деятельности (в частности, за счет рефлексии).

Предметные: понимание смысла физического термина «теплопередача»; умение описывать и объяснять физические явления на основе видов теплопередачи; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры практического применения и учета теплопроводности, конвекции и излучения; использовать приобретенные знания в повседневной деятельности для обеспечения безопасности жизнедеятельности.

Метапредметные: владение устной и письменной речью; умение выполнять несложные эксперименты, описывать результаты, делать выводы; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; умение владеть основами самоконтроля; умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения; умение определять способы решения учебной задачи; умение самостоятельно планировать пути достижения целей, осознано выбирать эффективные способы решения задач; умение работать с информационными ресурсами.

Тип урока: комбинированный.

Формы обучения: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Методы обучения: словесный, наглядный, проблемно-поисковый, исследовательский, системно-деятельностный.

Демонстрации: Явления теплопроводности, конвекции и излучения.

Применяемые технологии: методы технологии проблемного обучения (проблемное изложение, ситуация предположения), здоровьесберегающие, ИКТ

Оборудование урока: штатив, медная проволока, спиртовка, маленькие гвоздики, стакан, чайная ложка, вода холодная и горячая, пробирка, ложка стальная, ложка алюминиевая, теплоприемник, жидкостный манометр, пластины из разного материала, пробирка пустая

ХОД УРОКА

I. Организационный момент. Рефлексия //1-2 мин

Цель: включение учащихся в деятельность на личностно- значимом уровне. «Хочу, потому что могу». У учащихся должна возникнуть положительная эмоциональная направленность

- Приветствие учащихся - учитель в начале урока высказывает добрые пожелания детям; предлагает пожелать друг другу удачи

- Отметить отсутствующих;

- Проверка готовности учащихся к уроку

II. Актуализация знаний // 6 -7 минут

Цель: повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания», и выявление затруднений в индивидуальной деятельности каждого учащегося.

• актуализация ЗУН и мыслительных операций (внимания, памяти, речи);

• создание проблемной ситуации;

Вначале актуализируются знания, необходимые для работы над новым материалом. Одновременно идёт работа над развитием внимания, памяти, речи, мыслительных операций.

1. Карточки 3-6 учащихся

Вариант 1

1. Закрытую пробирку погрузили в горячую воду. Изменилась ли кинетическая и потенциальная энергия молекул воздуха в пробирке? Если изменилась, то как?

2. Теплопередача – это процесс изменения …..

3. Приведите примеры изменения внутренней энергии путем совершения работы.

Вариант 2

1. После обработки на точильном круге зубило становится горячим. Зубило, вынутое из горна, тоже горячее. Одинакова ли причина повышения температуры зубила?

2. Кинетическая энергия – это энергия …..

3. Приведите примеры изменения внутренней энергии способом теплопередачи.

Вариант 3

1. Почему врач, поставив медицинский термометр больному, смотрит показания термометра не раньше чем через 5-7 мин?

2. Потенциальная энергия – это энергия …..

3. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

         2. Фронтальная беседа

1). Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

2). Приведите примеры...

3). Почему при резком сжатии воздуха с парами эфира вата, смоченная эфиром, воспламеняется? (Внутри цилиндра поршень совершает работу, тем самым увеличивает внутреннюю энергию, значит, повышается температура смеси и происходит воспламенение).

4). Что происходит с внутренней энергией детали после её обработки на токарном станке? (Увеличилась за счёт совершения работы).

5) Давайте рассмотрим задачи, которые взяты из литературных произведений:

1. «В железной печи близ закрытой двери, мерцающей толстым инеем, давно погас огонь, только неподвижным зрачком краснело поддувало. Но здесь, внизу, казалось, было немного теплее …» (Ю.В.Бондарев. Горячий снег).

Как изменилась внутренняя энергия воздуха около печи? (Так как огонь погас, уменьшилась температура воздуха, а с ней внутренняя энергия воздуха уменьшилась.)

2. «Ствол орудия, раскалённый стрельбой, пузырился синеватыми искорками, искорки перебегали, гасли светляками в темноте, снежная крошка позванивала по щиту». (Ю.В.Бондарев. Горячий снег).

Почему раскалился ствол орудия? (Внутренняя энергия ствола увеличилась за счёт внутренней энергии воспламенившихся пороховых газов и трения о ствол.)

3. Искры небо прожигают,

А до нас не долетают. (Метеоры). Почему при движении космического тела в атмосфере Земли оно нагревается? (Внутренняя энергия тела увеличивается, так как над ним совершается работа силами сопротивления воздуха.)

III. Мотивационный момент //1-2 мин

• У учащихся должна возникнуть положительная эмоциональная направленность; • включение детей в деятельность; • выделение содержательной области.

Настроить детей на работу, проговаривая с ними план урока

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом.

Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Она зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов. Внутренняя энергия не является какой-то постоянной величиной.

У одного и того же тела она может изменяться.

Одним из способов изменения внутренней энергии является теплопередача. Теплопередача в свою очередь может осуществляться тремя способами. А вот что это за способы нам предстоит с вами выяснить в ходе урока.

Демонстрационный эксперимент.

На столе лежат несколько предметов: стальная ложка, деревянная ложка, пластмассовая ложка, пробирка, спиртовка, стакан с горячей водой, термометр.

Вопросы:

- сравните температуру стальной, деревянной, пластмассовая ложек. Сделайте выводы.

- почему в холодные и морозные дни мы одеваем шерстяную или меховую одежду?

Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы рассмотрим виды теплообмена. Сегодня мы познакомимся с одним из видов теплопередачи – теплопроводностью. 

IV. Постановка учебной задачи // 2-3 мин

Цель: обсуждение затруднений («Почему возникли затруднения?», «Чего мы ещё не знаем?»); проговаривание цели урока в виде вопроса, на который предстоит ответить, или в виде темы урока.

Методы постановки учебной задачи: побуждающий от проблемной ситуации диалог, подводящий к теме диалог.

        ИТАК, что мы сегодня изучим на уроке? -- Виды теплопередачи, теплопроводность

Тема урока: «Виды теплопередачи. Теплопроводность»

-- Какие цели поставим перед собой? Что хотим узнать?

Цели урока: введение понятия теплопроводности как способа теплопередачи.

V. «Открытие нового знания» //8-10 мин

(построение проекта выхода из затруднения).

Этап изучения новых знаний и способов действий

Цель: решение УЗ (устных задач) и обсуждение проекта её решения.

Новое знание дети получают в результате самостоятельного исследования, проводимого под руководством учителя.

1. Что произойдет, если в горячий чай опустим холодную ложку? 

(Через некоторое время она нагреется).

2. Почему холодная ложка нагрелась? 

(Чай отдал часть своего тепла ложке, а часть окружающему воздуху). 
Вывод: Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому (от горячей воды к холодной ложке). Но энергия передавалась и по самой ложке – от ее нагретого конца к холодному.

3. В результате чего происходит перенос тепла от нагретого конца ложки к холодному?

 (В результате движения и взаимодействия частиц)

Демонстрация опыта №1: В стаканы с горячей водой положим металлическую, деревянную, пластмассовую ложки. Проверьте на ощупь температуру ложек после нагревания? Вещества из которых они изготовлены - разные. Одинаково ли они нагрелись? Переносится ли само вещество? Как вы думаете одинаковая теплопроводность у этих веществ, почему?

Демонстрация опыта №2: нагревание медной проволоки с закреплёнными воском на ней кнопками. (Обсуждение).

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)

6. Влияет ли расстояние между молекулами на скорость передачи тепла? 

(Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла)

7. Вспомните расположение молекул в твердых телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее?

 (Быстрее в металлах, затем в жидкостях и газах).

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.

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).

Выводы.

Теплопроводность - это явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.

Что же происходит внутри твёрдых, жидких и газообразных тел при теплопроводности?

В твёрдых телах скорость колебательного движения частиц увеличивается при взаимодействии с огнём или более горячим телом. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура в чайной ложке.

Теплопроводность - это вид теплопередачи, при котором энергия передается частицами, имеющими большую энергию, частицам, имеющим меньшую энергию (от нагретой части тела к холодной).

Результат опыта позволяет сформулировать особенности этого вида теплопередачи.

Запишем основные особенности теплопроводности: 

в твердых телах, жидкостях и газах;

само вещество не переносится;

приводит к выравниванию температуры тела;

разные тела – разная теплопроводность

(у металлов – хорошая (искл. Ртуть и расплавленные металлы); у жидкостей – мала; у газов – почти нет; самая низкая – вакуум – безвоздушное пространство).

Рассмотрим теплопроводность жидкостей. Возьмём пробирку с водой и нагреем её верхнюю часть. Вода быстро закипит, а у дна пробирки она лишь немного нагреется.

Вывод: У жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. В жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твёрдых телах.

И наконец, газы. Проведём опыт. Нагреем сухую пробирку, надетую на палец и будем нагревать в пламени горелки донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа больше, чем у жидкостей и твёрдых тел.

Вывод: У газов теплопроводность ещё меньше.

И наконец, самая низкая теплопроводность у вакуума (освобождённое от воздуха пространство). Объясняется это тем, что в пространстве нет частиц, поэтому теплопроводность осуществляться не может.

Вывод: Теплопроводность у различных веществ различна.

Примеры теплопроводности:

1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.

2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из  материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.
3. Вещества с хорошей  теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

Физкультминутка для глаз

VI. Первичное закрепление //3-4 мин

Этап закрепления знаний и способов действий

Цель: проговаривание нового знания, запись в виде опорного сигнала.

В  процессе  первичного  закрепления примеры   решаются   с комментированием: дети проговаривают новые правила в громкой речи.

Работа с учебником - вопросы в конце параграфа

VII. Включение новых знаний в систему знаний и повторение //  6-7 мин

Этап закрепления знаний и способов действий

Цель: Закрепить знания при решении качественных и количественных задач и заданий

Вопросник:

1. Почему птицы в холодную погоду распушают свои перья?

(Между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла).

2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?

(Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло).

3. Почему зимой, когда погода холодная, кошки спят, свернувшись в клубок? (Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло).

4. Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы? (Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью, поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки).

5. Зачем кусты теплолюбивых растений и кустов на зиму укрывают опилками?

(Опилки являются плохими проводниками тепла. Поэтому растения укрывают опилками, чтобы они не замёрзли).

6. Какие сапоги лучше защищают от мороза: тесные или просторные?

(Просторные, так как воздух плохо проводит тепло, он является ещё одной прослойкой в сапоге, которая сохраняет тепло).

7. В комнате на столе лежат пластмассовый и металлический шарики одинакового объема. Какой из шариков на ощупь кажется холоднее? Ответ поясните.
Решение. Металлический шарик на ощупь кажется холоднее. Теплопроводность металлического шарика больше теплопроводности пластмассового. Теплоотвод от пальца к металлическому шарику происходит интенсивнее, это создает ощущение холода.

VIII. Рефлексия деятельности (итог урока) //1-2 мин

Цель: осознание учащимися своей УД (учебной деятельности), самооценка результатов деятельности своей и всего класса.

Вопросы:

• Какую задачу ставили?

• Удалось решить поставленную задачу?

• Каким способом?

• Какие получили результаты?

• Что нужно сделать ещё?

• Где можно применить новые знания?

Учитель выставляет оценки учащимся с комментариями

IX. Домашнее задание //1-2 мин

Цель: дальнейшее самостоятельное применение полученных знаний.

Регулятивные: организация учащимися своей учебной деятельности.

Изучить § 4  упр.3 (3,4) -  Учащиеся записывают д/з, получают консультацию

Дополнительно: /творческое задание/

для желающих написать  сказку по теме  "Жила-была внутренняя энергия... "

         А в заключении я хочу сказать, что физик видит то, что видят все: предметы, явления, он, так же как и все восхищается красотой мира, но за этой красотой ему открывается еще одна: красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. И сегодня мы с вами приоткрыли лишь маленькую дверь в этот огромный мир, мир глазами физика.