Урок «Виды теплопередачи и их применение» (Физика, 8 класс)

Методическая разработка

урока-исследования по физике в 8 классе

Малушко Л.И.

учитель физики и математики высшей категории

ГУ ЛНР "ЛОУСОШ №49 ИМЕНИ Ю.А.ГАГАРИНА",

г. Луганск

Тема урока:

«Виды теплопередачи и их применение»

Ожидаемые результаты:

- учащиеся познакомятся с видами теплопередачи и особенностями каждого вида;

- научатся объяснять причины каждого вида теплопередачи, узнают о применении знаний в быту, технике, живой и неживой природе, строительстве;

- получат навыки работы в группах, работы с научной литературой, умение отбирать наиболее важный материал, оформлять и представлять результаты своей работы;

- получат навыки проведения эксперимента, анализа полученных результатов, оформления и представления итогов своей работы.

Вид урока: усвоения новых знаний, умений и навыков.

Тип урока: урок-исследование

Методы: проблемно-поисковый, мозговой штурм, работа в группах, «телеграмма».

Оборудование: приборы для проведения экспериментов; бытовые приборы с использованием теплопередачи: конвективные светильники жидкостные и воздушные; обогреватели конвекторные и инфракрасные; термос, керосиновая лампа, модель тяги, модель центрального отопления; модели строения твёрдых тел, жидкостей и газов; наборы тел на каждую группу (металл, пластмасса, стекло, дерево, ткань, вата); таблицы, иллюстрирующие отчёты групп; проекционная аппаратура

Подготовка к уроку.

За неделю до проведения урока учащиеся делятся на 5 групп по 5 человек, в каждой группе есть специалисты: биологи, строители и дизайнеры, географы. Каждая, группа получает задание.

Группа изучения теплопроводности

Задание 1. Используя термометр или руки как термодатчик исследовать теплопроводность: веществ, окружающих нас; различных видов строительных материалов (бетон, кирпич, дерево, песчаник, мергель…)

Задание 2. Узнать и объяснить, в каком случае лед растает быстрее: под струёй вентилятора; лежащий на столе; завёрнутый в фольгу; завёрнутый в «шубу»; завёрнутый в несколько слоёв бумаги; помещённый в термос.

Теоретическое задание: найти в справочной литературе или Интернете как проводят тепло различные вещества; предложите, где это можно использовать или используется у вас дома.

Группа изучения конвекции

Задание 1. Исследовать, одинаковы ли температуры воздуха в комнате на различной высоте. Смешайте в ванне или глубоком сосуде горячую и холодную воду и исследуйте, одинаковы ли температуры на различной глубине.

Задание 2. Исследовать в какой посуде чай дольше остаётся горячим?

Задание 3. Исследовать, как зависит скорость нагревания воды от глубины погружения кипятильника.

Задание 4. Выяснить, как быстрее можно остудить горячую воду в сосуде.

Теоретическое задание: найти в справочной литературе или Интернете примеры, когда тепло передаётся при перемещении и перемешивании вещества; предложите, где это можно использовать или используется у вас дома.

Группа изучения излучения

Задание 1. Исследовать, одинаково ли быстро нагреваются на солнце и остывают: тела различных цветов; тела разных масс; тела, изготовленные из различных материалов.

Задание 2. Проверить экспериментально, одинаково ли пропускают тепловые лучи солнца воздух, стекло, вода, вата, дерево и т. д.

Теоретическое задание: найти в справочной литературе или Интернете как отражают свет различные вещества; предложите, где это можно использовать или используется у вас дома.

Экологи

Задание 1. Соорудите мини теплицу, поместите на солнце и проследите за изменением температуры в теплице и за её пределами.

Теоретическое задание:

Выясните, в чём заключается парниковый эффект, каковы его причины?

Выясните, что такое «Глобальное потепление» и каковы его причины?

Какова экологическая обстановка в современном мире? в нашем городе?

Лаборатория экспериментальной физики

Ознакомьтесь с правилами техники безопасности для проведения экспериментов. Подготовьте и проведите эксперименты для иллюстрации явлений теплопроводности, конвекции, излучения. Подберите оборудование, изготовьте необходимые приборы.

В каждой группе есть специалисты: биологи, строители и дизайнеры, географы.

Задание: найти и проиллюстрировать примеры использования изучаемого группой вида теплопередачи в своей области (специалистам можно выдать материалы для изучения, потом они расходятся по домашним группам, знакомят всех с полученными знаниями и самостоятельно составляют рассказ и подбирают иллюстрации).

В результате проведенной работы каждая группа должна представить на урок следующие материалы:

отчёт о проведении исследования;

таблицы, приборы, модели, презентации, опыты, иллюстрирующие представляемые на уроке материалы;

сообщение на уроке о результатах работы (не более 6 мин.); выводы по теме исследования.

План проведения урока.

I. Представление темы и ожидаемых результатов (2 мин.).

II. Актуализация опорных знаний (3 мин.)

III. Изучение нового материала (35 мин.).

IV. Закрепление изученного (6 мин.)

V. Рефлексия (2 мин.)

VI. Подведение итогов и сообщение домашнего задания (2 мин.).

Проведение урока.

I. Представление темы урока и ожидаемых результатов (2 мин).

Эпиграф: «В русском чаепитии, прежде всего, важна компания. Если за чаем собрались друзья, то неосознанная радость от того, что за столом сидят хорошие люди, что разговор течет мирно и степенно и что вообще есть такая возможность — вырваться на часок-другой из суеты, забыть обо всех делах и просто выпить чаю — именно она и является самой важной частью русского чаепития».

В результате урока мы должны решить практические задачи:

1. Какую посуду выбрать для чаепития и сохранить чай горячим?

2. Как сохранить мороженое летом, если очень хочется угостить друзей на даче?

3. Как правильно одеться зимой, чтобы не замёрзнуть, и летом, чтобы не страдать от жары?

Задача урока: изучить способы теплопередачи, установить общее и отличие между ними и показать, где применяются эти знания.

При подготовке вы разделились на группы (представить каждую группу), в каждой группе есть специалисты (представить)

Внимательно следите за ходом урока, и включайтесь в общее обсуждение.

В процессе изучения мы совместно должны заполнить технологическую карту явления теплопередачи (см. приложение 1).

Технологическая карта
DOCX / 11.58 Кб

Технологическая карта явления теплопередачи.

П. Актуализация опорных знаний (3 мин).

Фронтальный опрос.

1. Каковы особенности строения твёрдых тел, жидкостей и газов? (модели агрегатных состояний вещества)

2. Что такое внутренняя энергия?

3. Какими способами её можно изменить?

4. Какие виды теплопередачи вам известны?

III. Изучение нового материала (35 мин).

Теплопроводность.

Обратимся к эксперименту. Группа экспериментаторов демонстрирует с помощью прибора для изучения теплопроводности твёрдых тел различную теплопроводность металлов.

Обсуждение результатов опыта (участвуют все группы)

Презентация результатов исследований группы изучения теплопроводности (см. приложение 2).

Исследование различной теплопроводности твёрдых веществ (образцы материалов на каждой парте, убедиться в правильности выводов группы).

Исследование различной теплопроводности строительных материалов.

3. Таблица теплопроводности различных веществ.

4. Исследование таяния льда.

Группа изучения теплопроводности
DOCX / 12.81 Кб

Выводы: самой большой теплопроводностью обладают металлы, а среди них серебро, медь; меньше теплопроводность жидкостей, а самая малая у газов, поэтому мала теплопроводность у веществ с воздушными пустотами.

Объясним результаты исследований.

Мозговой штурм. Работа в группах.

Возможные ответы:

- В разных агрегатных состояниях вещества имеют разное строение, поэтому расстояние между частицами и их взаимное расположение неодинаково.

- Легче всего энергия колебаний передаётся там, где частицы ближе друг к другу – твёрдых телах; труднее всего там, где частицы далеко и нет порядка в расположении частиц – газах.

В каких условиях вообще невозможна теплопроводность?

Возможные ответы: если нет частиц и ли очень мало – вакуум.

Заполнение технологической карты явления

Где используется различная теплопроводность веществ?

Слово специалистам.

Представляют результаты исследований, иллюстрируя их фотографиями или презентациями (см. приложение 2)

Теплопроводность в технике и природе
DOCX / 16.8 Кб
Дом.
PPT / 431.5 Кб
Теплопроводность в природе
PPT / 1001 Кб

Биологи: о выживании теплокровных животных в условиях низких и высоких температур.

Строители и дизайнеры: о теплопроводности строительных материалов, способах теплоизоляции здания.

Географы: о роли снега

Конвекция.

Проблема: «В твёрдом теле частицы не могут свободно двигаться, а в жидкостях и газах могут. Не происходит ли движение частиц? Проверим экспериментально».

Опыты демонстрирует группа экспериментаторов.

Конвекция в жидкости и газах. Происходит движение частиц вещества вверх.

Объясните почему?

Работа в группах. Мозговой штурм. Выслушать гипотезы, выбрать решение.

Возможный ответ: «Тёплый воздух или жидкость имеют меньшую плотность и поэтому всплывают вверх, а его место занимает холодный. Так происходит движение струй.

Как передаётся тепло от нагретой части к не нагретой? (струями, дать определение конвекции)

Вывод: конвекция это способ теплопередачи струями жидкости или газа. Бывает естественная и искусственная.

Презентация результатов исследований группы изучения конвекции

(см. приложение 3)

Изучение конвекции
DOCX / 12.1 Кб

1. Исследование температуры воздуха в комнате на различной высоте и температуры в глубоком сосуде с водой.

2. Исследование остывания чая:

- в открытой кружке остывает быстрее, чем в закрытой;

- если чай помешивать ложечкой остынет быстрее, т. к. к естественной конвекции добавляется искусственная.

Эвристическая беседа:

1. Может ли осуществляться конвекция в твёрдых телах? Вакууме?

2. Отменяет ли конвекция жидкостей и газов теплопроводность?

3. Каким способом быстрее передаётся тепло в жидкостях и газах теплопроводностью или конвекцией?

Презентация результатов исследований группы изучения конвекции.

Исследование нагревания жидкости сверху и снизу.

Исследование охлаждения жидкости сверху и снизу.

Заполнение технологической карты явления

Где используется конвекция? Слово специалистам.

(Представляют результаты исследований, иллюстрируя их фотографиями или презентациями.)

Строители и дизайнеры: центральное отопление и использование обогревателей.

Географы: ветры

Биологи. парения птиц и планеров.

Применение конвекции
DOCX / 11.84 Кб
конвекция и обогрев жилья
PPT / 473 Кб

Излучение.

Проблема: «Сидя возле костра, камина мы ощущаем тепло. А может ли оно передаться к нам теплопроводностью или конвекцией?

Солнце – источник энергии и жизни на Земле. А каким способом передаётся энергия от Солнца к Земле? Возможно ли это изученными способами?»

Проведём опыты с помощью группы экспериментаторов. Объясните.

Работа в группах. Мозговой штурм. Выслушать гипотезы, выбрать решение.

Возможный ответ: «Все тела испускают тепловые лучи (инфракрасные).

Чем выше температура, тем больше излучение тела. Для распространения не нужно вещество, лучше всего распространяются в вакууме. А вещества могут пропускать тепловые лучи? Это проверяла экспериментально третья группа.

Презентация результатов исследований группы изучения излучения.

(см приложение 4)

Изучение излучения
DOCX / 11.37 Кб

Одинаково ли пропускают тепловые лучи различные вещества?

Дополнение учителя. Слой воды толщиной в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения. У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света. Через воздух тепловые лучи проходят почти беспрепятственно.

2. Одинаково ли быстро нагреваются на солнце и остывают:

- тела различных цветов (чёрные нагрелись быстрее, чем белые и зеркальные)

- тела разных масс (вода в стакане нагрелась быстрее, чем в банке)

Выводы:

- все тела испускают тепловые лучи;

- для распространения не нужно вещество;

- тёмные – поглощают; светлые – отражают;

- чем быстрее нагреваются, тем быстрее остывают.

Заполнение технологической карты явления

Где используется излучение? Слово специалистам.

(см. приложение 4)

Теплопередача и ветры
DOCX / 15.92 Кб
Излучение и ветры
PPT / 1.72 Мб

(Представляют результаты исследований, иллюстрируя их фотографиями или презентациями.)

Географы: отражение солнечного света различными поверхностями Земли+ветры, бризы, горно-долинные ветры.

Строители и дизайнеры: инфракрасные обогреватели, выбор краски

Биологи: термолокатор змеи, приборы ночного видения, окраска и приспособления холоднокровных животных.

Презентация результатов работы экологов.

(см. приложение 5)

Парниковый эффект
DOCX / 13.7 Кб

Парниковый эффект

Задание: «Соорудить мини теплицу, поместить на солнце и проследить за изменением температуры в теплице и за её пределами.»

Рассказ о парниковом эффекте, его причинах и последствиях.

Парниковый эффект
PPT / 544.5 Кб

IV. Закрепление изученного (6 мин.)

1. Вернёмся к практическим задачам, сформулированным вначале урока:

1. Какую посуду выбрать для чаепития и как сохранить чай горячим?

2. Как довезти мороженое к друзьям на дачу в жару?

3. Как правильно одеться зимой, чтобы не замёрзнуть, и летом, чтобы не страдать от жары?

Выслушать предложенные решения.

2. Экспериментаторы подготовили интересные опыты. Посмотрите и подумайте над их объяснением.

деревянный цилиндр с кнопками, оборачивают в бумагу и нагревают на пламени спиртовки;

на стеклянную и металлическую палочки наматывают нить и нагревают в пламени спиртовки;

на пластилиновом круге находится горящая свеча, её накрывают ламповым стеклом, плотно прижимая края к пластилину, свеча почти гаснет; приподнимают стекло, свеча ярко горит;

в пробирку с водой бросить кусочек льда (с вмороженной в него дробинкой), нагревать воду в верхней части. Почему вода кипит, а лёд при этом не тает?

пустую пробирку закрывают пальцем и нагревают верхнюю часть. Почему воздух не обжигает палец?

Объясните эти опыты на следующем уроке.

V. Рефлексия (1 мин.).

Приём «телеграмма»: написать на листочке самое важное, что уяснили на уроке и пожелание учителю и себе.

VI. Подведение итогов и сообщение домашнего задания (3 мин.).

Полезен ли был урок?

Что больше всего понравилось?

Проанализировать работу групп и выставить оценки.

Выучить § 51, вопросы, упр. 30 (устно), объяснения опытов.

Найти дома приборы, в которых используются различные виды теплопередачи и объяснить их действие.

Творческое задание

Провести исследования и представить проекты и презентации:

Теплый дом.

Комфорт нашей школы.

Глобальное потепление и Луганск.

Всемирный потоп: мифы и реальность!

Сюрприз:

Наградить самого активного участника мороженым.

Чтобы видели к чему стремиться, посмотрите презентацию учеников школы.

Литература:

1. Белага В.В. Физика. 8 класс: учеб. для общеобразоват. организаций/ В.В. Белага, И.А. Ломаченков, Ю.А. Панебратцев. – 4-е изд. – М .: Просвещение, 2016. – 159 с.

2. Лукашик В.И. Сборник задач по физике. 7-9 классы: пособие для учащихся общеобразоват. организаций/ В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. – 28-е изд.. – М.: Просвещение, 2014. – 240 с.

3. Бездененжных Е.А., Брикман И.С. Физика в живой природе и медицине. – К.: Радянська школа, 1976. – 200 с.