Конспект уроку на тему "Види теплообміну"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

О. М. Гавриш, Дмитрівський НВК, Золотоніський р-н, Черкаська обл.

Цілі: ознайомити учнів із видами теплопередачі: теплопровідністю, конвекцією, випромінюванням; формувати вміння пояснювати ці явища на основі знань про молекулярну будову речовини; виховувати працьовитість

та вміння ухвалювати колективне рішення; розвивати пізнавальну активність, творчі здібності, цікавість до фізичної науки.

Обладнання: три металеві дротини, з'єднані кінцями, пальник, цвяхи, пластилін, пробірка з чистою водою, марганцевокислий калій, манометр, теплоприймач, паперовий вітрячок, тарілка, кип'ятильник, термос.

Технічні засоби: магнітна дошка, демонстрація слайдів за допомогою комп'ютера.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНА ЧАСТИНА

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Гра «Аукціон»

Клас ділиться на команди — ряди. Капітани команд вибирають картки, розкладені на столі.

Внутрішня енергія – це…

Теплообмін та виконання роботи над тілом – це…

Якщо тіло здійснює механічний рух…

Температура збільшується …

Шматок льоду, розжарене вугілля, тіло людини…

Тіло змінює своє положення відносно інших тіл…

На магнітній дошці розташовані картки з написами:

Внутрішня енергія тіла не змінюється

Потенціальна й кінетична енергія частинок, з яких складаються тіла

Внутрішня енергія тіла збільшується

Способи зміни внутрішньої енергії

Внутрішня енергія тіла зменшується

Тіла, що мають внутрішню енергію

Завдання командам — знайти відповідність між отриманими картками й записом на дошці. Після виконання завдання вчитель пропонує підбити підсумок одному з охочих учнів (скласти повну відповідь за картками).

Внутрішня енергія потенціальна й кінетична енергія частинок, з яких складаються тіла; шматок льоду, розжарене вугілля, тіло людини — це тіла, що мають внутрішню енергію; теплообмін та виконання роботи над тілом є способами зміни внутрішньої енергії; якщо температура тіла збільшується — його внутрішня енергія збільшується; якщо температура тіла зменшується — його внутрішня енергія зменшується; якщо тіло здійснює механічний рух або змінює своє положення відносно інших тіл, то його внутрішня енергія не змінюється.

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Учитель: Перед вами на дошці записані прислів'я. Як на вашу думку, про що в них ідеться?

1. Борони нас, Боже, од вербових дров, телячого кожуха, заячої шапки.

2. Де руки гріть — там треба і вогню горіть.

3. Не бери заліза в руки, доки на нього не плюнеш.

4. Хто на гарячім попечеться, то і на холодне дме.

5. Лиха тому зима, в кого кожуха нема.

Діти висловлюють свої думки.

Сьогодні на уроці ми з'ясуємо з вами природу тих явищ, про які йдеться в прислів'ях.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Учитель. Одним із способів зміни внутрішньої енергії є теплообмін. Теплообмін може здійснюватись в різні способи. (Запис на дошці.)

Розглянемо досліди.

Дослід 1. Один кінець товстої мідної дротини закріплюють у штативі, а до неї прикріплюють пластиліном кілька цвяхів. Якщо нагрівати вільний кінець дротини в полум'ї спиртівки, пластилін плавиться й цвяхи поступово відпадають від дротини. Спочатку відпадуть ті, які розташовані ближче до полум'я, потім по черзі відпаде решта.

• Як передається енергія по дротині?

Спочатку збільшуються швидкості коливального руху частинок металу в тому місці дротини, яке розташоване ближче до полум'я. Температура цього кінця підвищується. Унаслідок взаємодії збільшується швидкість руху сусідніх частинок, тобто підвищується температура наступної частини дротини. Потім збільшується швидкість коливань наступних частинок тощо.

Дослід 2. Нагрівання місця з'єднання дротин, виготовлених із різних металів із прикріпленими пластиліном цвяхами.

Дослід учня-експериментатора 1. На столі стоять три кружки: фарфорова, пластмасова, металева. У кожну кружку налито порівну гарячої води. З'ясувати, стінки якої кружки найтепліші й чому. (Метал має найбільшу теплопровідність.)

Дослід учня-експериментатора 2. На столі лежать ножиці й дерев'яна лінійка. З'ясувати, чому ці предмети здаються різними за температурою на дотик. (Якщо теплопровідність матеріалу мала, то під час дотику поверхневий шар швидко нагрівається до температури тіла, тому здається теплим, а за великої теплопровідності металу використання тепла від руки відбувається настільки швидко, що поверхня предмета зберігатиме температуру, яка відповідає температурі в приміщенні. А оскільки температура в приміщенні нижча за температуру людського тіла, то й предмет на дотик здаватиметься холодним.)

Слайди 1-4.

Пояснення до слайдів. Вовна, пух, хутро та інші пористі тіла між своїми волокнами містять повітря, тому мають погану теплопровідність і захищають тіло тварин від охолодження. Захищає тварин від охолодження й жировий шар, і який є у водоплавної птиці, у китів, моржів, тюленів.

Речовини з малою теплопровідністю використовують там, де треба вберегти

тіло від охолодження або нагрівання.

Цегляні стіни добре захищають повітря в кімнаті від охолодження. Льох обкладають соломою, тирсою, землею, які мають погану теплопровідність, вони уберігають продукти, що є в льоху, від нагрівання.

Дослід 3. Обертання паперового вітрячка над лампою. Повітря, яке стикається з плитою або лампою, нагрівається від її поверхні й розширюється. Густина розширеного повітря менша від густини холодного, тому шар теплого повітря піднімається в холодному повітрі. Архімедова сила, яка діє на тепле повітря з боку холодного знизу вгору, більша за напрямлену вниз силу тяжіння, що діє на тепле повітря. Тому тепле повітря піднімається вгору, витісняючи при цьому холодне, яке опускається вниз. Так само переноситься енергія й під час нагрівання рідини.

Дослід 4. Спостереження переміщення шарів рідини під час нагрівання. На вогонь ставлять скляну колбу з водою, попередньо опустивши на її дно кристалик марганцевокислого калію. Нагріті нижні шари води, підфарбовані марганцевокислим калієм у фіолетовий колір, виштовхуються холодною водою й піднімаються вгору. Завдяки такому руху вся вода рівномірно прогрівається. Енергія переноситься з одного місця в інше потоками речовини чи газу.

Дослід учня-експериментатора 3. У високу склянку, заповнену водою, помістити кип'ятильник. Увімкнути його в мережу й дочекатися, доки вода закипить. Вимкнути і взяти склянку знизу, показавши всім, що дно холодне. Це пояснюється тим, що нагрівався лише верхній шар води. Густина гарячої води менша за густину холодної, тому гаряча вода залишалася вгорі й конвекція не відбувалася. Дифузія між гарячим і холодним шарами проходить дуже повільно, тому під час кипіння верхнього шару води знизу вона залишалася холодною.

Слайди 5-9.

Пояснення до слайдів. Конвекція відбувається в житлових кімнатах, завдяки чому повітря в них нагрівається.

Унаслідок конвекції повітря біля стелі кімнати тепліше, ніж біля підлоги. Це можна перевірити, вимірюючи температуру в цих місцях за допомогою кімнатного термометра.

Удень ґрунт нагрівається сильніше, ніж вода. Нагріте повітря легше за холодне, воно підіймається, а на його місце прибуває прохолодніше повітря з моря — дме денний бриз. Уночі ж вода тепліша за ґрунт, унаслідок чого виникає нічний бриз — вітер із берега.

Уздовж холодного зовнішнього скла повітря, охолоджуючись, «стікає» вниз, а вздовж теплого внутрішнього скла, нагріваючись, підіймається праворуч. Якщо повітряний зазор малий, зустрічні повітряні потоки гальмують один одного, тому такі вікна мають кращі теплоізоляційні властивості.

Конвекція проявляється під час утворення пічної тяги. Щоб зберегти гарячими воду та їжу або вберегти лід чи морозиво від танення, користуються термосом.

3. Учитель. Перед вами зображення Сонця. Які асоціації воно у вас викликає? (Тепло.) За допомогою чого ще можна отримати тепло? (Вогонь, піч, камін.)

Дослід 5. Візьмемо прилад теплоприймач плоску круглу коробку, один бік якої відшліфовано, як дзеркало, а другий покрито чорною матовою фарбою. Усередині коробки є повітря, яке може виходити крізь отвір у теплоприймачі. З'єднаємо теплоприймач із рідинним манометром і піднесемо до теплоприймача електричну плитку, нагріту до високої температури. Ми помітимо, що стовпчик рідини у манометрі переміститься. Очевидно, повітря в теплоприймачі нагрілось і розширилось. Нагрівання повітря в теплоприймачі можна пояснити лише передаванням йому енергії від нагрітого тіла. Як передавалась енергія в цьому випадку? Це не є теплопровідністю, оскільки між нагрітим тілом і теплоприймачем було повітря, яке має малу теплопровідність. Не було тут і конвекції, адже теплоприймач був розташований не над нагрітим тілом, а поряд із ним. Енергія передавалася від нагрітого тіла до теплоприймача новим видом теплопередачі. Цей вид теплопередачі називають випромінюванням.

Якщо теплоприймач повернути до нагрітого тіла спочатку чорним, а потім блискучим боком, то стовпчик рідини в трубці манометра переміщуватиметься в першому випадку на більшу відстань, ніж у другому. Це показує, що тіла з темною поверхнею краще поглинають енергію й більше нагріваються. Встановлено, що тіла з темною поверхнею й швидше охолоджуються випромінюванням.

Випромінювання, поширюючись від тіла, падає на інші тіла. Тіла нагріваються по-різному, залежно від стану поверхні.

Слайди 10-12.

Пояснення до слайда. Здатність тіл по-різному поглинати енергію випромінювання використовує людина. Наприклад, повітряні кулі й крила літаків фарбують сріблястою фарбою, щоб вони не нагрівалися від сонця; також слід згадати вигрівання курчат під лампою, «Уфо», багаття.

V. ОСМИСЛЕННЯ ОБ'ЄКТИВНИХ ЗВ'ЯЗКІВ

Бліц-опитування

1. Для пошиття верхнього одягу пропонують такі тканини: сукно, хутро, льон, шовк. Які з цих тканин ви візьмете й чому?

2. Чому горобці й синиці в сильні морози настовбурчують пір'я?

3. Виберіть матеріал, з якого будуватимете стіни багатоповерхового будинку: деревина, метал, залізобетон, звичайна цегла, пориста цегла.

4. Чому гарний господар для того, щоб швидше розтав сніг, притрушує його землею?

5. Чи є джерелом теплового випромінювання шматок льоду?

6. Куди треба ставити продукти для кращого їх охолодження — на чи під лід?

7. Як і фабричні труби краще застосовувати: цегляні чи залізні?

8. Чому посуд для приготування їжі здебільшого виготовляють із металу?

9. Де слід розташувати кватирку у віконній рамі — внизу чи вгорі? Чому?

10. «Риба шукає місце, де глибше …» Чому рибалки твердять, що це тільки зимова приказка?

11.3 якою метою між димарем та дошками стелі кладуть шар азбесту?

12. Чому вентилятори для очищення повітря здебільшого розташовують біля стелі?

VI. ПІДСУМОК УРОКУ

А тепер з'ясуємо, про які види теплообміну йдеться у прислів'ях:

1 — теплопровідність;

2 — випромінювання;

3 — теплопровідність;

4 — теплопровідність і конвекція;

5 — теплопровідність.

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

§ 22, п. 2. Підготувати повідомлення на тему «Теплопередача в природі і техніці».

ЛІТЕРАТУРА

1. Біда Д. Д. Інтерактивні уроки фізики / Д. Д. Біда. — X.: Основа, 2005.

2. Генденштейн Л. Е. Фізика. 8 клас : Підручник / Л. Е. Генденштейн. — X.: Гімназія, 2008.

3. Гороновська В. Т. Уроки фізики у 8 класі / В. Т. Гороновська, Г. В. Самсонова. — К., 1989.

4. Копоніченко С. П. Фізика: 100 «як?» / С. П. Кононіченко. — X., 2007.

5. Пасшушенко М. П. Фізика. Самостійні та контрольні роботи. 8 клас / М. П. Пастушенко. — Тернопіль: Мандрівець, 1998.

6. Савченко В. Ф. Уроки фізики у 7-8 класах / В. Ф. Савченко, Є. В. Коршак, О. І. Ляшенко. — К., 2002.

7. Старощук В. Фізика. Цікаві демонстрації / В. Старощук. — Тернопіль: Навчальна книга — Богдан, 2002.

8. Шарко В. Д. Сучасний урок фізики / В. Д. Шарко. — К., 2005.

 

Фізика в школах України. – 2013. – № 1.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ