Методична розробка уроку з фізики на тему "Внутрішня енергія та способи її зміни"

Управління освіти і науки

Чернігівської обласної державної  адміністрації

Чернігівський професійний будівельний ліцей

 

 

 

 

 

 

 Методична розробка уроку фізики на тему:

«Внутрішня енергія та способи 

її зміни»

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема уроку: Внутрішня енергія та способи  її зміни.

Мета уроку:

• Навчальна: продовжувати  формувати поняття внутрішньої енергії тіла та способів її зміни, поняття теплопередачі та її видів;
• Розвиваюча: розвивати інтерес до фізики шляхом створення ситуації успіху, вміння спостерігати, аналізувати явища природи, узагальнювати, робити висновки, сприяти розвитку комунікативних навичок

• Виховна:  виховувати допитливість, любов до предмета, привчати до відповідальності, самостійності.

Методична мета уроку:  використання  методів активного

навчання на уроках фізики як засіб пізнавальної діяльності учнів.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання:  екран, ноутбук, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація, пластилінова кулька, спиртівка, посудина з водою, дерев’яна та металева ложки, фанерна дошка, монета, відео фрагменти.

 

 

 

 

 

 

План уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань

• Вправа «Згадай все»

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

•          Відео запитання

ІV. Оголошення теми та мети уроку

V. Вивчення нового матеріалу

•          Внутрішня енергія
•          Способи зміни внутрішньої енергії.
•          Види теплообміну.

VІ. Закріплення вивченого матеріалу

•          Розв’язування задач
•          Виконання експериментальної задачі
•          Перегляд уривків з мультфільмів.

VІІ. Підведення підсумків уроку.

VІІІ. Домашнє завдання.

 

 

 

 

 

 

 

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань

   Перед вивченням  нової теми давайте згадаємо основні ключові поняття, які нам знадобляться.

• Вправа «Згадай все»

1. Що таке енергія? (здатність тіла виконувати роботу)

2. Які види енергії ви знаєте? (кінетична і потенціальна)

3. Що називають кінетичною енергією? (це енергія руху)

4. Що називають потенціальною енергією? (це енергія взаємодії тіл або частин одного тіла між собою)

5. Сформулювати закон збереження механічної енергія. (в замкнутій системі повна механічна енергія є величина стала)

6. Назвіть одиниці вимірювання енергії? (Дж)

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Американський фізик Річард Фейнман сказав:  "Фізика – це наука, яка відповідає на питання "чому?". Це питання буде ключовим на даному уроці.

• Перегляд відеозапитань.

1. Чому при накачуванні насос нагрівся?

2. Чому на металевому стержні папір почорнів швидше, ніж на дерев’яному?

3. Чому полум’я свічки відхиляється то в одну то в другу сторону?

Щоб відповісти на дані запитання ми повинні вивчити тему сьогоднішнього уроку.

ІV. Оголошення теми та мети уроку

V. Вивчення нового матеріалу

• Внутрішня енергія.

Без світла ми не могли б бачити навколишній світ, без звуку – чути, без теплих променів сонця ні ми самі, ні рослини, ні тварини не могли б виникнути і існувати.

Явища пов’язані з нагріванням або охолодженням тіл, зі зміною температури, називають тепловими явищами.

Давайте з’ясуємо, які з явищ, що ми можемо спостерігати в навколишньому світі можна віднести до теплових: танення льоду, рух автомобіля, кипіння рідини, підвищення температури хворого, утворення вітрів, постріл з рушниці, коливання маятника, пускання мильних бульбашок.

Ми вже знаємо, що будь-яке тіло складається з молекул і атомів, які безперервно і хаотично рухаються.

Як залежить швидкість руху молекул від температури? (З підвищенням температури швидкість руху молекул зростає)

Оскільки швидкість руху молекул залежить від температури, то хаотичний рух молекул, з яких складається тіло,  називають тепловим рухом.

На початку уроку ми повторили закон збереження механічної енергії. Проведемо дослід та проаналізуємо його з точки зору даного закону.

Дослід 1. З певної висоти кидають пластилінову кульку.

Які перетворення енергії відбулися? (При падінні кульки потенціальна енергія зменшується, а кінетична зростає.)

Коли кулька впала на підлогу, то кінетична енергія дорівнює нулю і потенціальна енергія кульки  відносно підлоги теж дорівнює нулю. Куди поділась енергія? Чи означає це, що порушився закон збереження енергії? Очевидно, що ні. В

результаті удару об підлогу кулька нагрілася й деформувалася. Тому механічна  енергія не зникла, а перетворилася  у внутрішню енергію.

Отже, внутрішня енергія тіла являє собою  суму кінетичної енергії хаотичного руху молекул та потенціальної енергії їх взаємодії.

Для найпростішого випаду (випадок ідеального газу) внутрішню енергію можна обчислити за формулою:

 З формули видно, що внутрішня енергія залежить від температури тіла, його маси та речовини, з якої складається тіло.

• Способи зміни внутрішньої енергії.

   У більшості випадків, людину цікавить не сама внутрішня енергія, а її зміна. Отже розглянемо способи зміни внутрішньої енергії.

Запропонуйте способи, як нагріти руки.

(Потерти одна об одну, подути на долоні)

Розглянемо перший спосіб зміни внутрішньої енергії. Коли ми потираємо долоні одна об одну, ми виконуємо механічну роботу. Внаслідок виконання роботи підвищується температура тіла, а отже змінюється його внутрішня енергія.

Отже, одним із способів зміни внутрішньої енергії є виконання над тілом механічної роботи.       

Наведіть приклади, коли під час виконання механічної роботи змінюється внутрішня енергія тіла.(Пиляння дереви ни, свердління отворів у заготовках, забивання цвяха.)

Розглянемо другий спосіб зміни внутрішньої енергії. Коли ми дуємо на долоні, ми не виконуємо механічної роботи, а просто передаємо тепло від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. В такому випадку говорять, що між тілами відбувається теплообмін. Отже, ще одним способом зміни внутрішньої енергії є теплообмін (теплопередача).        

Наведіть приклади теплообміну (нагрівання повітря в кімнаті, нагрівання чи остигання їжі, кипіння води, коти гріються на сонці).

Повернемось до відео запитання, яке було поставлене на початку уроку. Чому насос під час накачування нагрівся? (була виконання механічна робота)

• Види теплообміну.

Існує декілька видів теплообміну: теплопровідність, конвекція та випромінювання. Розглянемо кожен з цих видів окремо.

Проведемо дослід.

Дослід 2.  В гарячу воду опустити металеву і дерев’яну ложки. Чому ці ложки нагріваються по-різному?

Це пов’язане з  різними тепловими властивостями деревини і металу, а саме з їх різною теплопровідністю. Отже, теплопровідність – це перенесення теплоти  від більш нагрітих частин тіла до менш нагрітих без перенесення речовини.

Метали найкраще проводять тепло. Тому нагрівальні елементи побутових

 приладів виготовляють з металу (паяльник, плойка, праска). Деякі рідини також гарно проводять тепло. Саме тому воду використовують в опалювальних

системах. Дерево ж навпаки є поганим провідником тепла. Тому дерев’яні

будинки найтепліші. Найменшу теплопровідність мають гази. Ця властивість газів, зокрема повітря, широко використовують. Вікна будинків роблять подвійними, залишаючи між ними простір, заповнений повітрям. Цим зменшують втрати тепла в кімнаті. Сніг захищає озимину від вимерзання, бо між сніжинками є прошарки повітря.

Які теплоізоляційні матеріали ви знаєте? (мінвата, пінопласт, поролон, перліт, азбест, поліуретанова піна. )

     На початку уроку вам було поставлене запитання: чому на металевому стержні папір почорнів швидше, ніж на дерев’яному? (дерево та метал мають різну теплопровідність).

Чи замислювались ви над тим, чому кондиціонери та кватирки знаходяться зверху, а батареї опалення – знизу? Чому чайник підігрівають знизу?

Дослід 3. Підігрівання холодної води з марганцівкою на спиртівці.

Ми спостерігаємо, що у воді виникають потоки. Теплі шари води мають меншу густину, ніж холодні. Під дією виштовхувальної  сили вони піднімаються вгору. Рідина весь час перемішується. Ми спостерігаємо явище конвекції. При цьому виді теплопередачі відбувається перенесення речовини. Отже, конвекція – це перенесення теплоти  струменями рідини або газу. Конвекція є двох видів: природна  і вимушена.

Прикладом прояву природної конвекції є утворення морських вітрів. Вдень вони дмуть з суші в море, а вночі – навпаки. Вдень суша прогрівається краще, ніж вода. У повсякденному житті прикладом застосування природної конвекції є встановлення батарей опалення, створення тяги. При включенні вентилятора ми створюємо вимушену конвекцію.

     На початку уроку вам було поставлене запитання: чому полум’я свічки відхиляється то в одну то в другу сторону? (внаслідок конвекції)

    Третім видом теплообміну є випромінювання. Щоб відчути на собі вплив випромінювання достатньо вийти на вулицю сонячного дня і відчути тепло. Випромінювання - перенесення енергії за допомогою електромагнітних хвиль. Для випромінювання не потрібне середовище. Найпотужнішим джерелом випромінювання енергії є Сонце. Тіла, що мають темну поверхню краще поглинають енергію і швидше охолоджуються. Тому влітку краще носити світлий одяг, а взимку – навпаки. Випромінюють всі нагріті тіла – нагріта піч, багаття, нагрівачі типу UFO. Пасажирські літаки фарбують в сріблястий колі для зменшення впливу випромінювання. За цим принципом роблять одяг для пожежників.

VІ. Закріплення вивченого матеріалу

• Розв’язування задач.

1. Обчислити внутрішню енергію 5 кг гелію при 270С.

2. Чому вчителі фізкультури застерігають учнів від швидкого спускання по канату? (внаслідок тертя долонь об канат виконується робота, що приводить до швидкого збільшення температури)

3. Під якою ковдрою тепліше – новою чи старою? (під новою, бо ця ковдра має більше проміжків повітря)

4. Коли вітрильникам легше заходити до гавані: вдень чи вночі? (вночі, бо вітер дме з моря на сушу)

5. Чому горобці і синиці в сильні морози настовбурчують пір’я? (Щоб зменшити втрати тепла, бо між пір’ям збільшуються проміжки повітря)

6. Чому добрий господар для того, щоб швидше розтанув сніг, притрушує його землею? (темна поверхня нагрівається швидше)

• Експериментальне завдання:

Покладіть  на  фанерну  дощечку  монету  вартістю 5 копійок і, з силою притискаючи її середнім пальцем до фанери, швидко тріть монету об поверхню дощечки, рахуючи до 50. На якому числі ви не зможете продовжувати цю роботу, бо монета пектиме палець? Чому?

• Перегляд уривків з мультфільмів.

VІІ. Підведення підсумків уроку

VІІІ. Домашнє завдання.