Урок"Тепловий стан тіл. Температура та її вимірювання."

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Привітання вчителя. Знайомство учнів з вимогами до уроку, кількістю зошитів, структурою підручника.

ІІ. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності

У навколишньому світі протікає безліч різних фізичних явищ. Ви вжепознайомилися з механічнимиявищами, пов'язанимизізміноюположеннянавколишніх нас тіл. Тепер ми розглянемоявища, пов'язанізізміноювластивостейтіл.

Демонстрація  дослідів:

• Утворення туману в пляшці;
• Закипання води в стакані без вогнища (гаряча вода при контакті з предметами);
• Паперовий стаканчик (з водою та без) над вогнищем.

Питання до класу: - Що спільного між цими дослідами?

 -Назвіть коло фізичних явищ, які ми з вами будемо сьогодні

                           розглядати (теплові явища)

Погодьтеся теплові явища в нашому житті займають величезне і дуже важливе місце: починаючи з того, що кожен раз ми з вами стикаємося з прогнозом погоди (нагріванням та охолодженням повітря), виготовлення нових матеріалів, плавлення металів, згоряння палива, створення нових двигунів для ракет, літаків і автомобілів, нагрівання і випаровування води - все це теплові явища.

Знаючи фізику теплових явищ ми зможемо дати відповідь, наприклад, на такі запитання: (сл. 1- 7)

- Чомупіслясильнихснігопадівзавждистаєтепліше?

- Якщо в кулеметсистеми «Максим» зарядитинескінченну патрону стрічку (уявнийексперимент) і початибезупинностріляти, то тривалоїстрілянини не вийде. Її час буде обмежено. Чим і чому?

- Чомуполум'ясвічкивстановлюється вертикально, хочасірниквитримаєтепохило? Як підрахувати потужність палаючого сірника та порівняти її з потужністю електричної лампочки?

- Чому скривились рейки? Якими способами можнауникнутитакихнеприємностей?

- Щосталося з цимимильнимибульбашками?

- Як пояснити, з наукової точки зору, феномен ходіннябосоніж по розжареномувугіллю.

- Залізо і сталь для їхзміцнення і підвищеннятвердостіопускають, наприклад, в холодну воду. Чому сталь при цьомустаєміцнішою?

- Один сталевар розповідав, щоякщошвидко провести незахищену руку крізьцівкурозпеченогометалу, то вона не постраждає. ? Щоскажуть на цефізики?

- Чому при виході з теплого моря навітьбільш тепле повітрянаберезі в перший момент здаєтьсяхолодним?

- Нижня межа температури - мінус 273,16 ° С. ?Чиіснуєверхня межа? Якщо так, то чим вона визначена?

 -Тепле повітряпіднімаєтьсявгору. Чому ж на вершинах гірхолодніше?

- Людина з морозу зайшла в приміщення. Окуляризапітніли. Вона знялаїх, протерла, наділа. Зновузапітніли. Як довготриватимеце «неподобство»?

- В яку погоду утворилисябурульки: увідлигуабо в мороз?  Якщо у відлигу, то як могла замерзнути вода притемпературівище нуля?  Якщо в мороз, то звідки могла взятися вода на даху?

На сьогоднішньому уроці розпочнемо з найпростішого.

Повідомлення теми уроку. Разом з учнями формулюємо задачі уроку.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Пояснення вчителя з елементами евристичної бесіди

(Розповідь вчителя супроводжується презентацією. Учні роблять записи в зошиті.)

Отже, Теплові явища - явища пов'язані з нагріванням і охолодженням тіл, зміною їх агрегатного стану.

А що значить тіло нагрівається або охолоджується, чому це відбувається? (Тіло отримує або віддає теплоту).Що таке теплота?

Багато вчених минулого часу думали, що теплота - це речовина. Вони вважали її рідиною (флюїдом), яка може перетікати від одного тіла до іншого. Цей флюїд отримав назву теплорода. Коли тіло ставало теплим або гарячим, то вважалося, що теплород вливався в тіло, а при охолодженні витікав з нього.

Спостереження за групою теплових процесів (типу добування вогню тертям) змусили фізиків засумніватися в існуванні теплорода. І ще одне питання не давало фізикам спокою: Якщо теплота є речовина, то в гарячому стані тіло повинно важити більше, ніж в холодному. Досвід, однак, показує, що це не так.

Американський військовий Бенджамін Томсон, граф Румфорд перший піддав серйозному випробуванню теорію теплорода. Спостерігаючи за свердленням гарматних стволів, він помітив, що метал сильно нагрівається, тобтовиділяється велика кількість теплоти.

Щоб перевірити теоріютеплороду, Румфорд зважив ствол гармати до свердлення і після свердлення. Обидва зважування дали однаковий результат. Він застосував для охолодження ствола воду, але все одно ствол під час свердлення нагрівався. Румфорд зробив висновок - теплота, що отримуваласяце результат роботи свердлення. Іншими словами, він прийшов до висновку, що теплота - енергія.

Для подальшої перевірки гіпотези Румфорда, його сучасник Гемфрі Деві придумав дуже простий вирішальний досвід. Цей досвід полягав у терті двох шматків льоду на морозі. Виявилося, що і при цьому лід плавився. Звідси випливає, що теплота, яка розплавляє лід, отримувалася з роботи на подолання тертя шматків льоду.

Як ми вже зазначали всі теплові явища, в першу чергу, пов’язаніз нагріванням або охолодженням тіл.

Чи траплялося вам, виходячи з дому взимку на вулицю, вигукувати: «Сьогодні тепло!» І тільки через деякий час відчути, що в дійсності було холодно? Або чи доводилося вам в спекотний літній день, спустившись у підвал, подумати, що там холодно, в той час як в дійсності це не так?Словами «теплий», «холодний», «гарячий» ми висловлюємо свої відчуття і позначаємо тепловий стан тіл. Величиною, що характеризує тепловий стан тіл (міра нагрітості), є температура.

Температура -величина, яка характеризує тепловий стан тіла чи інакше міра «нагрітості» тіла.

Всім відомо, що температура гарячої води вище температури холодної. Взимку температура повітря на вулиці нижче, ніж влітку.

А що таке температура?

Питання про те, що таке температура, виявилося дуже складним. Чим, наприклад, гаряча вода відрізняється від холодної? Протягом довгого часу на це питання не було чіткої відповіді. Сьогодні ми знаємо, що при будь-якій температурі вода складається з одних і тих же молекул. Тоді що саме змінюється в воді при збільшенні її температури?

2. Робота в малих групах

(учні проводять експерименти в групах, дають відповіді на питання, роблять висновок)

1група: Спостереження розчинення однакових шматочків цукру в холодній та гарячій воді.

-Якийшматочок розчинитьсяшвидше?

- Як називається процес розчинення цукру у воді?

- Що є причиною дифузії?

- Як пов’язана швидкість протікання дифузії з температурою речовини?

- Чи існує зв'язок між температурою речовини та рухом молекул?

Висновок В гарячій воді цукор розчиняється значно швидше. Розчинення відбувається через дифузію. Дифузія при більш високій температурі відбувається швидше, ніж при низькій. Причиною дифузії є рух молекул. Значить, між швидкістю руху молекул і температурою тіла є зв'язок: у тілі з більшою температурою молекули рухаються швидше.

2 група:Спостереження розчинення шматочків цукру різної маси в холодній воді.

- Який розчиниться швидше?

Висновок Розчиниться швидше маленький шматочок. Температура речовини визначається не тільки середньою швидкістю руху його молекул, але і їх масою.

   Ми знаємо величину, яка залежать як від швидкості, так і від маси частинки. Це - кінетична енергія. Вченими встановлено, що саме кінетична енергія молекул визначає температуру тіла.

Температура є мірою середньої кінетичної енергії частинок тіла; чим більше ця енергія, тим вище температура тіла.

Отже, при нагріванні тіл середня кінетична енергія молекул збільшується, і вони починають рухатися швидше; при охолодженні енергія молекул зменшується, і вони починають рухатися повільніше.

Безладний хаотичний  рух молекул називається тепловим рухом.

Висновок - Температура-величина, яка характеризує тепловий стан тіла. Міра "нагрітості" тіла. Чим вище температура тіла, тим більшу в середньому енергію мають його атоми і молекули.

Температура фізична величина, отже, вона може і повинна бути виміряна.

Найчастіше, в повсякденному житті вимірюючи температуру, ми покладаємося на свої відчуття. Чи можна покладатися тільки на свої відчуття, що б судити про ступінь нагрітості тіла?

Завдання 3 групи: Доторкнутися однією рукою до дерев'яного предмета, а іншою до металевого. Порівняти відчуття.

Висновок: Хоча обидва предмети знаходяться при одній температурі, одна рука відчує холод, а інша тепло.

Завдання 4 групи: Є три посудини з гарячою, теплою і холодною водою. Опустити одну руку в посудину з холодною, а іншу в посудину з гарячою водою. Через деякий час обидві руки опустити в посудину з теплою водою. Порівняти відчуття.

Висновок:Рука, яка була в гарячій воді тепер відчуває холод, а рука, яка була в холодній воді тепер відчуває тепло, хоча обидві руки знаходяться в одній посудині.

Отже, ми переконалися, що за власними відчуттями людина не завжди може однозначно визначити тепловий стан тіла. Для цього необхідно знайти кількісну міру ступеня нагрітості тіла, тобто знайти спосіб об'єктивного  визначення яке з тіл і на скільки тепліше або холодніше іншого.

Прилади, щослужать для вимірюваннятемператури, називаються термометрами.

Можна запропонувати учням переглянути відео фрагмент фільму «Звичайна історія. Термометр.» https://www.youtube.com/watch?v=4NLCbSBNSWA, або використати доповідь учня (см. додаток))

ІV. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Ігровий прийом «Хто швидше?» Розв’язування  якісних задач.

1. Чому при вимірюванні температури контакт тіла з термометром повинен тривати кілька хвилин?
2.  Що показує термометр - температуру тіла або температуру самого термометра?
3. Чому трубка медичного термометра до низу звужується, а трубка лабораторного термометра - ні?
4. Як відбувається теплообмін, якщо окріп зі склянки перелити в відро з холодною водою? Коли цей процес припиниться?
5. Визначити ціну поділки шкали термометра.

V. Підсумок уроку.

Вправа «Сенкан»

Складіть сенкан зі словом «термометр».

Термометр

Рідинний, електронний

Показує, вимірює, допомагає

Прилад для вимірювання температури

Винахід людини

VI. Домашнє завдання

§1 опрацовати.стор10 впр. 1 (у); стор. 10 виконати експеримент.завдання, результати оформити в зошиті

Розпочати роботу над проектами

Екологічні проблеми теплоенергетики та тепло користування.

Енергозбережувальні технології мого будинку.

Додаток

    Сказати сьогодні, хто ж саме створив термометр - досить складно. Винахід термометра приписують відразу багатьом вченим - Галілею, Санторіо, лорду Бекону, Роберту Фладда, Скарпіа, Корнелію Дреббель, Порті і Соломону де Каус. Це обумовлено тим, що багато вчених одночасно працювали над створенням апарату, який би допоміг виміряти температуру повітря, грунту, води, людини.

     У самих творах Галілея немає опису цього приладу, але його учні засвідчили, що в 1597 році він створив термоскоп - апарат для підняття води за допомогою нагрівання. Термоскоп був невеликою скляною кулькою з припаяною до неї скляною трубкою. Різниця між термоскопом і сучасним термометром в тому, що у винаході Галілея замість ртуті розширювалося повітря. Також по ній можна було судити тільки про відносний ступень нагріву або охолодження тіла, так як шкали у нього ще не було. Сандро з Падуанського університету створив свій пристрій, за допомогою якого можна було вимірювати температуру людського тіла, але прилад був настільки громіздким, що його встановлювали у дворі будинку. Винахід Санторіо мав форму кулі і довгасту звивисту трубку, на якій були намальовані поділки, вільний кінець трубки заповнювали підфарбованою рідиною. Його винахід датований 1626 роком. У 1657 році флорентійські вчені вдосконалили термоскоп Галілео, зокрема забезпечивши прилад шкалою з намистин. Пізніше вчені намагалися вдосконалити прилад, але все термометри були повітряні, і їх покази залежали не тільки від зміни температури тіла, але і від атмосферного тиску. Перші термометри з рідиною були описані в 1667 році, але вони лопалися, якщо вода замерзала, тому для їх створення почали використовувати винний спирт. Винахід термометра, дані якого не обумовлювалися б перепадами атмосферного тиску, відбулося завдяки експериментам фізика Еванджеліста Торрічеллі, учня Галілея. В результаті термометр наповнили ртуттю, перевернули, додали в кулю підфарбований спирт і запаяли верхній кінець трубки.

Довгий час вчені не могли знайти вихідні точки, відстань між якими можна було б розділити рівномірно.Як вихідні дані для школи пропонувалися точки відтавання льоду і розтопленого вершкового масла, температура кипіння води і якісь абстрактні поняття на кшталт «значний ступінь холоду».

Термометр сучасної форми, найбільш придатний для побутового застосування, з точною шкалою вимірювання створив німецький фізик Габріель Фаренгейт. Він описав свій спосіб створення термометра в 1723 році. Спочатку Фаренгейт створив два спиртових термометра, але потім фізик прийняв рішення застосувати в термометрі ртуть. Шкала Фаренгейта базувалася на трьох відправних точках:

- перша точка дорівнювала нулю градусів - це температура складу води, льоду і нашатирю;

- друга, позначена як 32 градуси, - це температура суміші води і льоду;

- третя - температура кипіння води, дорівнювала 212 градусам.Але остаточно встановивобидві постійні точки - танучого льоду і киплячої води - шведський астроном, геолог і метеоролог Андерс Цельсій в 1742 році. Він поділив відстань між точками на 100 інтервалів, цифрою 100 була відзначена точка танення льоду, а 0 - точка кипіння води.Сьогодні шкала Цельсія використовується в перевернутому вигляді, тобто за 0 ° стали приймати температуру плавлення льоду, а за 100 ° - кипіння води.За однією з версій, шкалу «перевернули» сучасники і співвітчизники, ботанік Карл Лінней і астроном МартенШтремер, вже після смерті Цельсія, але за іншою - Цельсій сам перевернув свою шкалу за порадоюШтремер.Сьогодні найпоширенішою є шкала Цельсія, шкалою Фаренгейта донині користуються в США і Англії, а шкала Кельвіна використовується в наукових дослідженнях.

У 1848 році англійський фізик Вільям Томсон (лорд Кельвін) довів можливість створення абсолютної шкали температур, де точкою відліку служить значення абсолютного нуля: -273,15 ° С - при цій температурі вже неможливо подальше охолодження тіл.

Вже в середини XVIII століття термометри стали предметом торгівлі, і виготовлялися вони ремісниками, але в медицину термометри прийшли набагато пізніше, в середині XIX століття.

Градусні перетворення.

n °C = ((4/5) · n ) °R = ((9/5) · n + 32) F = ( n + 273,15 ) °К

n °R = ((5/4) · n ) °C = ((9/4) · n + 32) °F = ((5/4) · n + 273,15 ) °К

n °F = ((5/9) · ( n - 32)) ° C = ((4/9) · ( n - 32)) °R = ((5/9) · ( n - 32 ) + 273,15 ) °К

n °К = ( n - 273,15 ) °C = ((4/5) · ( n - 273,15 )) °R = ((9/5) · ( n - 273,15 ) + 32 ) °F

Слід пам'ятати, що будь-який термометр завжди показує свою власну температуру. Для визначення температури середовища термометр слід помістити в цю середу і почекати до тих пір, поки температура приладу не перестане змінюватися, прийнявши значення, рівне температурі навколишнього середовища. При зміні температури середовища буде змінюватися і температура термометра.

Дещо по-іншому діє медичний термометр, призначений для вимірювання температури тіла людини. Він відноситься до так званих максимальних термометрів, фіксуючи найбільшу температуру, до якої вони були нагріті. Вимірявши свою власну температуру, ви можете помітити, що, опинившись у більш холодної (в порівнянні з людським тілом) середовищі, медичний термометр продовжує показувати колишнє значення. Щоб повернути стовпчик ртуті в початковий стан, цей термометр необхідно струсити. З лабораторним термометром, використовуваним для вимірювання температури середовища, цього робити не потрібно.

Екологічніпроблемитеплоенергетики та теплокористування.

Теми робіт:

         Споживаннякисню та викидишкідливихречовину атмосферу.

         Тепловезабруднення.

         Шумовезабруднення.

         Запобіганнявпливутеплових машин на природу:

а)використаннявисокоефективногопалива;

б) забезпеченнясприятливих умов для зго­ряннясумішей. Реконструкціястарих та ство­ренняновихвидівдвигунів;

в) удосконаленнясистемиуправлінняміськимтранспортом (беззупинковийрух).

         Соціологічнеопитування (скластизапитання до респондентів та провести опитування).

         Дослідженнявпливутепловихдвигунів на режим міста:

а)тепловезабруднення;

б)шумовезабруднення.

Енергозбережувальнітехнології.

Енергозбережувальні технології опалення

Веб-квестЕнергозбережувальні технології

Використання методу проектів в екологічному вихованні учнів під час вивчення фізики