Урок 15 Механічні і теплові фізичні явища

 5 клас

Урок 15

Механічні і теплові фізичні явища

Мета уроку:

навчальна:

• сформувати в учнів знання про різноманітність фізичних явищ природи;
•  дати уявлення про механічні і теплові фізичні явища, види механічного руху;
• значення механічних та теплових явищ для людини та в природі;
• формувати вміння наводити приклади механічних та теплових явищ; 

розвивальна:

• розвивати  пізнавальний інтерес учнів, їх мову, логічне мислення, пам’ять.

виховна:

• виховувати  бажання вивчати природознавство;
• виховувати цікавість та уважність до явищ навколишнього світу.

Обладнання: підручник, мультимедійна презентація, різні види термометрів, відеоролик, обладнання для проведення досліду  (штатив,  алюмінієва трубка,  спиртівка, зубочистки, пластилін).

І. Організаційний момент

Створення сприятливого психоемоційного клімату.

Всі ми різні і водночас дуже схожі. Давайте перевіримо.

Хто любить кататися на велосипеді, підніміть угору праву руку.

Хто вміє плавати, покажіть праву долоню.

Хто добре відпочив улітку, плесніть у долоні, а всі, в кого є друзі, посміхніться.

Як бачите, ми краще пізнали одне одного.

ІІ. Актуалізація опорних знань та вмінь учнів

Прийом «Бесіда»:

1. Які  з  наведених  слів  означають  тіла, речовини, а  які – явища: алюміній, світанок, грім, літак, нафта, місяць, мідь, стілець, срібло, хуртовина, ножиці, золото. Відповідь  запишіть  у  вигляді  таблиці:  

2. Які з наведених явищ є механічними, тепловими, звуковими, електричними, магнітними, світловими: кулька падає, мерехтять зірки, співає птах, настає світанок, летить горобець, тане сніг, пливе  човен, блискавка, магніт  притягує  кнопку, рухаються  хмарки, світить  електрична  лампа, шелестить  листя, електромагніт  притягує вантаж? Відповідь  запишіть  у  вигляді  таблиці:

ІІІ. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності учнів

Сьогодні ми продовжимо вивчати фізичні явища. Більш детально вивчимо механічні і теплові фізичні явища.

• Чи можемо ми уявити своє життя без руху?

Течія води в річці, водоспад, морські хвилі, рух потягу або авто, рух планет по своїх орбітах, застосування важеля при будівництві – все це прояви механічних явищ.

• Чому падає яблуко з дерева?
• Чому авто продовжує рухатися, коли вимкнули двигун?

Про це ви дізнаєтеся на цьому уроці.

ІV. Вивчення нового матеріалу

Прикладом механічних явищ є механічний рух.

Механічний рух – це зміна положення будь-якого фізичного тіла відносно інших тіл за певний проміжок часу.

• Які рухомі тіла ви спостерігали, ідучи до школи? (Автомобіль, крапля дощу, літак, птах, гілка дерева, людина, собака …)
• Як би ви довели, що автомобіль рухається? (Бо він минає будівлі, дерева, що стоять обабіч дороги).
• Як довести, що ця машинка (іграшка) рухається? (Учитель рухає іграшкову машинку по поверхні стола).
• Наведіть приклади нерухомих тіл.

Усі тіла в довкіллі рухомі, в тому числі відносно Сонця, відносно Місяця… Механічні явища зв’язані з механічним рухом – переміщенням тіл у просторі. Вони спостерігаються у неживій та живій природі; рухаються машини і механізми, створені людиною.

Вчитель пускає по столу дитячу машинку, заводить дзиґу. Учні спостерігають рух тіла. Спостерігаючи за рухом тіл, легко помітити, що він буває різним. Дитяча машинка рухається по прямій лінії, дзиґа крутиться по колу.

Лінію, вздовж якої рухається тіло, називають траєкторією.

Переважна частина видів руху є нерівномірними.

Малюючи олівцем на папері, ми залишаємо слід — траєкторію руху кінчика олівця. Траєкторію руху велосипедиста ми визначаємо за слідом, який він залишає на дорозі.

Якщо певне тіло не змінює своє положення в просторі, то це тіло вважається нерухомим, тобто таким, що перебуває у стані спокою. Бажаючи описати механічний рух тіл довкола нас, ми часто називаємо одні з них нерухомими, а інші — рухомими. Дерева в лісі чи садку, різні будівлі, береги річок ми вважаємо, не вагаючись, нерухомими, а воду в річці чи струмку, літаки в небі, автомобілі, що їдуть дорогою,—  рухомими.

 В природі спостерігається криволінійний  і  прямолінійний механічні рухи.

Коли рухоме тіло описує пряму лінію, такий рух називають прямолінійним, а якщо тіло описує криву лінію,— криволінійним.

Нерухомі тіла впродовж усього спостереження не змінюють свого положення відносно спостерігача.

Однак механічний рух, як і нерухомість, відносний. Одне й те саме тіло може бути нерухомим відносно одного тіла і рухомим відносно іншого. Наприклад, водій автомобіля, який рухається дорогою, є рухомим відносно спостерігача, що стоїть на узбіччі, і нерухомим відносно свого автомобіля.

Будинки, гори, каміння рухаються разом із Землею навколо Сонця та беруть участь у добовому обертанні Землі. Тіла, що здаються нерухомими, насправді нерухомі лише відносно Землі. Такий стан називають відносним спокоєм. Тому завжди потрібно вказувати тіло, відносно якого розглядається рух інших тіл.

Гра. Об’єднаємося у дві групи - «Прямолінійний  рух» і «Криволінійний  рух», які змагаються, називаючи приклади механічних рухів. Учні приходять до висновку, що криволінійний рух більш поширений  у  природі.

1.Чим відрізняється рух автомобіля від руху літака? (Літак рухається швидше).

2.Що означає, що швидкість літака більша? (Літак за один і той же час долає відстань більшу, ніж автомобіль).

3. Які одиниці швидкості ви знаєте?

4. Для чого визначають швидкість руху автомобіля, літака?

5. Як визначити швидкість літака або автомобіля?

Рух має такі характеристики, як швидкість, шлях, час.

Людина, машина, велосипед долають однакову відстань, але за різний час. Вони рухаються з різними швидкостями. Щоб обчислити швидкість руху тіла, треба пройдений тілом шлях поділити на час, протягом якого воно рухалося.

Швидкість тіла показує, який шлях воно долає за певний проміжок часу.

Основними одиницями вимірювання швидкості є метри за секунду (м/с), але є ще додаткові одиниці вимірювання швидкості – це метри за хвилину (м/хв.), кілометри за годину (км/год.); часу – години (год.), хвилини (хв.), секунди (с); відстань вимірюється  в кілометрах (км), метрах (м).

Швидкість руху можна визначити за формулою:

Швидкість = відстань : час

або

Швидкість = шлях/час

• Яке значення має механічний рух для живих  організмів та життєдіяльності  людини?

Прийом «Історична довідка»

Рух тіла вивчає розділ фізики – механіка. Давньогрецький учений Аристотель стверджував, що тіла рухаються тільки тоді, коли на них діє яка-небудь сила.

Італійський учений Галілео Галілей відкрив закон інерції: коли на тіло не діє якась сила, воно перебуває в стані спокою або рухається прямолінійно й рівномірно певний час.

Механіка почала розвиватися як наука завдяки англійському вченому Ісааку Ньютону.

Приклади руху живих організмів.

За одну годину різні тварини долають різну відстань: сокіл — 300 км/год., гепард — 100 км/год., черепаха — 1 км/год., равлик — 5 м/год.

Рухи рослин обмежені, але все ж таки відбуваються. Прослідкуйте за квіткою соняшника: весь день квітка повертається на стеблі, неначе слідкує за Сонцем. У певні години квітка розкривається та закриються. Подивіться на листя кімнатних рослин: вони також повертаються до світла.

Витке стебло рослин, наприклад квасолі, обвиває опору. І якщо уважно послідкувати за цим явищем, то можна помітити, що стебло повертається за Сонцем і оплітає опору зі сходу на захід. Таким чином рослини з тонким стеблом піднімають своє листя ближче до світла. Такі рухи рослин ще називають пасивними.

В результаті уважного спостереження за природними явищами можна виявити принципи переміщення живого в природі, які можуть и використані для створення нової техніки. Насіння деяких рослин має пристосування для подолання великих відстаней: крилатки у кленів та липи, парашутики у кульбаби, опушення у тополі та верби. Можливо, саме будова парашутиків кульбаби надихнула людину на створення парашута. Пилок деяких рослин має оболонки, заповнені повітрям, це робить його дуже легким і дає можливість перелітати на великі відстані. Людина використала цей принцип у перших створених нею літальних апаратах: повітряних кулях, дирижаблях.

Для живих організмів рухи мають дуже важливе значення: вони забезпечують їм живлення, розмноження та розповсюдження.

Теплові  явища  в  природі                                                 

Пояснювальна  бесіда

• Як  первісні  люди  видобували  вогонь? (Завдяки  тертю  деревини  або  каміння…)

Дослід 1

Візьмемо шпицю і олівець з насадженими на  них корками. Рухаючи  корок  на  шпиці,  через  1-2 хвилини  відчуваємо, що  вона  стала  гарячою. Чому?   (Тертя)

Ви побачили, як механічна енергія, яку ми затратили на рух корка, перетворилася у внутрішню енергію. Таким чином, внутрішня енергія тіла залежить від  швидкості  руху  молекул, з  яких  воно  складається.

Отже, механічні явища супроводжуються тепловими. Повторюємо дослід з олівцем. Але при русі корка по олівцю він не так сильно нагрівається, як шпиця. Дерево гірше проводить тепло, ніж метал. 

При  нагріванні  тіла швидкість  теплового  руху  молекул збільшується, при охолодженні – зменшується.

 Зробіть висновок. (Теплові  явища супроводжуються  зміною швидкості теплового руху частинок, з  яких складається  тіло (молекул, атомів), зміною внутрішньої  енергії)  

Дослід  2

Дослідження: занурюйте праву руку в склянку з холодною водою, ліву руку - в  склянку з гарячою водою, потім обидві руки занурюйте у воду  кімнатної  температури. Чи  однакові  відчуття  обох  рук?

 Зробіть висновок. (На дотик неможливо точно визначити температуру  тіла. Для  вимірювання  температури  тіл використовують термометри)

Джерелом тепла є розігріті тіла.

Найпростішим «приладом», що дозволяє нам відчувати теплові явища, є наше тіло. Але, щоб визначити, наскільки нагріте те чи інше фізичне тіло, цього «приладу» недостатньо. Для точного визначення температури існують спеціальні прилади — термометри. За допомогою термометра можна виміряти температуру фізичного тіла або речовини.

Температура — це ступінь нагріву тіла.

Бесіда:

1. Які  ви знаєте термометри?

2. В яких одиницях вимірюють температуру? ( градусах)

Демонстрування термометрів

• Що таке термометр? Наведіть приклади використання термометра у побуті.

Термометри — прилади для вимірювання температури. Ними вимірюють температуру повітря, води, тіла людини. Користуватися ними людина почала відносно недавно.

Термометри бувають кількох видів: спиртовий, ртутний.

Прийом «Історична довідка»

Фізик Даніель Фаренгейт 1709 року виготовив спиртовий термометр, а 1724 року - ртутний, але система відліку температури потребувала удосконалення. Тепер у деяких країнах використовують цю систему відліку в градусах за Фаренгейтом.

У нас в Україні, як і в більшості країн Європи та Азії, застосовують систему відліку температури, яку запропонував 1742 року шведський астроном і фізик Андерс Цельсій (°С). Він взяв за постійні точки відліку точки замерзання і кипіння води (0° і 100°), а відстань між ними поділив на 100 частин..

Ця система відліку виявилася найпростішою і розповсюдилася у світі. Градуси вище від нуля вважаються додатними (тепло), а нижче нуля - від’ємними (холод).

Прийом «Історична довідка»

Перший термометр виготовив 1586 року видатний італійський учений Галілео Галілей. Але прилад був ще недостатньо точним. Існує велика кількість різних термометрів. Спеціальними термометрами вимірюють температуру води в річках, температуру повітря на вулиці і в приміщеннях. Термометри для вимірювання високих температур мають бути ртутними, оскільки температура кипіння ртуті +357°С, а замерзання —39°С. В інших випадках використовують спиртові термометри. Температура замерзання спирту — 112°С, а кипіння +78°С.

Медичним термометром вимірюють температуру тіла людини. Оскільки температура тіла здорової людини дорівнює 36,6°С, а температуру вищу за 42°С організм людини не витримує тривалий час, то шкала медичного термометра має поділки від 34°С до 42°С.

• Яку будову має термометр?

• Чи може термометр завдати шкоди здоров’ю людини? За яких умов?

Сонце дарує Землі не тільки світло, його промені несуть тепло, зігріваючи нашу планету. Серед явищ, які ми спостерігаємо в природі, важливе значення мають теплові явища. Від них залежить перебіг різних процесів, важливих для життя живих організмів, що відбуваються в неживій природі. Вивчення теплових явищ дозволило широко використовувати їх у побуті та виробничій діяльності людей.

Одержуючи тепло, тіло нагрівається,  і його температура підвищується. Наприклад, узимку тепло в приміщенні забезпечують різні обігрівачі. Через повітря тепло від них передається тілу людини. Літнього сонячного дня пісок на березі річки нагрівається так, що на нього тяжко ступити босоніж, хоча в ранці він здавався прохолодним.

Явища, пов’язані з нагріванням і охолодженням тіл, зміною агрегатного стану речовини називають тепловими.

Явища  плавлення, тверднення, випаровування, конденсації речовини  називаються   агрегатними  перетвореннями. Це  теплові  явища.

Танення льоду, випаровування води, утворення криги, нагрівання чайника — приклади теплових явищ. Дощ, сніг, іній, роса, туман, град — перехід речовини води з одного агрегатного стану в інший — це приклад теплових природних явищ

Практична робота. Робота а парах. Визначте температуру води в обох склянках. Отримані  результати  вимірювання  порівняйте  з  даними  однокласників.

• Яка  температура  повітря  в  класній  кімнаті?
• Яка  температура  повітря  надворі?
• Як  передається  тепло? (Тепло  передається  під  час  дотику одного  тіла  до  другого; тіла  нагріваються  від сонячних  променів, від  теплого повітря …)

Теплові явища відіграють надзвичайно велику роль у нашому житті. Джерелом тепла на Землі є Сонце. Без теплової дії Сонця життя на Землі було б неможливим, навіть не утворювалося б паливо, без якого не можна отримати тепла.

Десятки тисяч років тому людина навчилася штучно добувати й підтримувати вогонь. Це дало змогу людині зігріватися в зимовий холод, готувати страви, а згодом добувати метали з руд.

З часом люди навчилися використовувати дію пари. Були створені парова машина, паровоз, пароплав. Винайдення двигунів, що працюють на рідкому паливі, дало змогу будувати автомобілі й літаки, запускати в космічний простір ракети.

Людство навчилося перетворювати теплову енергію, яка виділяється під час згоряння палива, в електричний струм.

З життєвого досвіду нам відомо, що внаслідок нагрівання до певної температури (температури плавлення) тверді тіла плавляться і стають рідинами. Так, лід плавиться при температурі 0°С, мідь — при 1085°С, залізо — при 1535°С.

Так, за природних умов вода стає льодом при температурі 0 С, але й лід тане також при 0°С. Усе залежить від того, отримує тіло теплоту чи втрачає її. Якщо, наприклад, в озері плаває лід, то він танутиме, якщо температура повітря вища за 0°С, тобто навколишнє середовище віддаватиме теплоту, і, навпаки, за «мінусової» температури утворюватимуться нові брили льоду. У тих місцях на Землі, де температура повітря опускається нижче за мінус 40°С, не можна користуватися ртутним термометром, оскільки ртуть твердне при температурі мінус 39°С, і термометр не працює. У таких умовах користуються спиртовим термометром, бо спирт замерзає (твердне) при температурі мінус 114°С.

Якщо в посудину зі шматочками льоду помістити термометр і нагрівати її, то помітимо, що лід танутиме, а термометр показуватиме 0 °С. Доки весь лід не розтане, температура (0°С) у посудині не змінюватиметься.

Під час плавлення або тверднення речовини температура її не змінюється.

Улітку, після того як пройде дощ, калюжі швидко висихають. Якщо залишити на вогні посудину з водою, то через деякий час води в посудині не залишиться, тому що вона википить. Отже, рідини можуть випаровуватися, тобто переходити в газоподібний стан. Легко переконатися, що чим вища температура, тим інтенсивніше відбувається цей процес. Так, улітку калюжі висихають швидше, ніж навесні або восени.

Швидкість випаровування залежить від температури рідини.

Випрану білизну розвішують для просушування. У суху вітряну теплу погоду білизна сохне набагато швидше, ніж у тиху або прохолодну погоду.

За звичайних умов вода кипить при температурі 100°С, ацетон — при 56°С. У повітрі є багато водяної пари. Коли повітря охолоджується, пара переходить у рідкий стан: утворюються хмари, туман, роса.

V. Закріплення та застосування нових знань

Прийом «Бесіда»

1.Які терміни ви вивчили під час уроку? (Механічний рух, швидкість, траєкторія  рух, звук, температура)

2. Чи  можна  стверджувати, що  довжина  траєкторії – пройдений  тілом  шлях?

3. У  яких  видах  спорту  вимірюють  час?  … довжину  шляху? … довжину  шляху  і  час?

• Чому взимку ми одягаємо теплий одяг? Можна сказати, що він зігріває наше тіло?
• Яка температура нашого тіла? А повітря?

Наше тіло має вищу температуру, ніж повітря, і тому віддає тепло, саме ж при цьому охолоджується. Але між одягом і тілом, між ворсинками одягу зберігається повітря, яке погано проводить тепло. Тож одяг не зігріває, а лише зберігає власне тепло тіла, не дає йому охолоджуватись. Але влітку температура повітря підвищується і, захищаючись від перегрівання, наш організм активно охолоджується. Що при цьому відбувається? Так, виділяється піт, який випаровується з поверхні тіла й сприяє його охолодженню.

 В природі, тепле повітря піднімається вгору, а його місце займає холодне повітря. Відбувається перемішування повітряних мас, що захищає Землю від різких перепадів температури, пом’якшує клімат.

Знання цих процесів люди широко використовують у побуті. Наприклад, радіатори опалення розташовують завжди ближче до підлоги, а кватирки — у верхній частині вікна.

Тварини теж уміють використовувати природне тепло. У тропічних лісах живуть дивні птахи — смітні кури. Вони не насиджують відкладені яйця, а закопують їх у купи листя, що гниє. Під час гниття ї листя виділяється тепло, яке й зігріває яйця; виходить, птахи просто використовують природний.

Прийом «Дивуй»

На Землі є багато спекотних і холодних місць. У Долині Смерті (Каліфорнія, США) зафіксована температура повітря плюс 56,7°С, але рекорд належить пустелі Сахарі (Африка) — плюс 68°С у тіні. Найхолоднішим місцем у Північній півкулі є північ материка Євразія, де температура повітря знижується до мінус 70°С. Найхолоднішим місцем на нашій планеті є материк Антарктида. В його центральних районах зафіксована температура мінус 92,1°С. На такому морозі метал стає крихким, гас перетворюється на густу тістоподібну масу і по спалахує навіть при контакті з полум’ям.

Виправте помилки в тексті

        Траєкторія - це пряма лінія, яка показує рух тіла. Вона характерна для штучно створених людиною засобів пересування. Наприклад, літак і  ракета рухаються  лише по прямій. У природі рух має набагато меншу швидкість, наприклад,  повільно   рухаються   черепахи,   змії і  т. д.              Швидкість              завжди можна визначити.  Для               цього потрібно поділити витрачений час на пройдений шлях. Швидкість  вимірюють               у год/км. Характеристиками  руху в природі є ще й температура довкілля, тому що в холодну пору року частина тварин (наприклад, риби) рухаються повільніше. Характеристикою руху в побуті людини є світло. У темряві людина  рухається повільніше. Отже, характеристики руху в природі та побуті               людини відрізняються між собою.

VІ. Підсумок уроку

Отже, наш урок добігає до кінця.

• Чи сподобався він вам?
• Що нового ви дізналися під час уроку?
• Де можна застосувати здобуті знання?

VІІ. Домашнє завдання

1. Опрацювати §11.