Открытый урок по физике на тему Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии (8 класс)

Урок физики в 8-м классе по теме: "Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии"

Гребенец Ирина Борисовна, учитель физики МОУ СОШ № 24 г.Волгограда

Цели урока:

• Формирование понятия «внутренняя энергия тела» на основе МКТ строения вещества.

• Ознакомление со способами изменения внутренней энергии тела.

• Формирование понятия «теплопередача» и умения применять знания МКТ строения вещества при объяснении тепловых явлений.

• Развитие интереса к физике через демонстрацию интересных примеров проявления тепловых явлений в природе и технике.

• Обоснование необходимости изучения тепловых явлений для применения этих знаний в быту.

• Развитие информационно - коммуникативных компетенций учащихся.

Тип урока. Комбинированный урок.

Вид урока. Урок - презентация

Форма проведения урока. Интерактивная беседа, демонстрационный эксперимент, рассказ, самостоятельная работа

Формы работы учащихся. Коллективная работа, индивидуальная работа, работа в группах.

Оборудование: электронная презентация «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии», компьютер, проектор, бутылка с водой, пробка, насос, спиртовка, монета.

Опыты:

1. Нагревание монеты при трении

2. Вылет пробки из трубки с водой при нагревании

3. Вылет пробки из бутылки при закачивании в неё воздуха и охлаждение водяных паров, что ведет к образованию в бутылке тумана.

Ход урока

Организационный момент. Приветствие. Проверка присутствующих и готовности к уроку. Сообщение цели урока.

Актуализация знаний.

• Повторение опорных понятий: энергия, кинетическая и потенциальная энергия. (Слайды 2,3)

• Демонстрация опыта 3. Почему в бутылке образуется туман?

Изучение нового материала.

Учитель. Давайте вместе попробуем выяснить причину образования тумана. Как вы думаете, почему пробка вылетела из бутылки?

Ученики. Её вытолкнул воздух. Он совершил работу, значит обладал энергией.

Учитель. Я с вами полностью согласна. Осталось только выяснить что это за энергия. Что вы можете сказать о механической энергии воздуха в момент вылета пробки?

Ученики. Она не изменилась, так как не изменились ни его скорость, ни положение относительно Земли. Наверное, это была какая - то другая энергия.

Учитель. Верно. Туман - это превратившийся в воду водяной пар. Такое превращение происходит при понижении температуры. Следовательно, температура воздуха в бутылке понизилась, изменилось состояние воздуха. Воздух совершил работу за счет своей внутренней энергии.

Что же такое внутренняя энергия тела? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним, из чего состоят все тела.

Ученики. Тела состоят из частиц, которые непрерывно хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом.

Учитель. А если они движутся и взаимодействуют, то они обладают кинетической и потенциальной энергией, которые и составляют внутреннюю энергию. (Слайд 4)

Ученики. Получается, что у всех тел внутренняя энергия одинаковая, а значит и температура должна быть одинаковой. А это не так.

Учитель. Конечно не так. Тела обладают различной внутренней энергией, и мы постараемся выяснить, от чего зависит и от чего не зависит внутренняя энергия тела. (Слайд 5)

Мы выяснили, что внутренняя энергия тела может изменяться. Рассмотрим способы изменения внутренней энергии тела. (Слайд 6)

С первым способом мы встречались при проведении опыта в начале урока. Внутренняя энергия воздуха уменьшалась при совершении им работы по выталкиванию пробки. Температура воздуха при этом понижалась. Можно проделать другой опыт (опыт 1 выполняют все учащиеся). Возьмите монетку и потрите её о рукав одежды. Что произошло с монеткой?

Ученики. Она нагрелась, значит увеличилась её температура, а следовательно и внутренняя энергия.

Учитель. Совершенно верно. Это произошло потому, что над монеткой вы совершили работу. Этот способ увеличения внутренней энергии тела при трении был известен людям с глубокой древности. Именно таким способом люди добывали огонь. (Слайд 7) Работая в мастерских, например, обтачивая детали напильником, что вы замечали? (Детали нагревались). Когда человеку холодно, он начинает непроизвольно дрожать. Как вы думаете, почему? (При дрожи происходят мышечные сокращения. За счет работы мышц внутренняя энергия тела увеличивается, становится теплее). Какой можно сделать вывод из сказанного?

Ученики. Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы. Если тело само совершает работу, его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается. (Слайды 8,9)

Учитель. В технике, промышленности, повседневной практике мы постоянно встречаемся с изменением внутренней энергии тела при совершении работы: нагревание тел при ковке, при ударе; совершение работы сжатым воздухом или паром (опыт 2) и др. (Слайд 10)

Давайте немного отдохнем, а заодно узнаем некоторые интересные факты из истории тепловых явлений (двое учащихся выступают с короткими сообщениями, приготовленными заранее).

Сообщение 1. Как устраивались чудеса.

Древнегреческий механик Герон Александрийский, изобретатель фонтана, носящего его имя, оставил нам описание двух остроумных способов, с помощью которых египетские жрецы обманывали народ, внушая ему веру в чудеса.
На рисунке 1 вы видите пустотелый металлический жертвенник, а под ним скрытый в подземелье механизм, приводящий в движение двери храма. Жертвенник стоял снаружи его. Когда разводят огонь, воздух внутри жертвенника вследствие нагревания сильнее давит на воду в сосуде, скрытом под полом; из сосуда вода вытесняется по трубке и выливается в ведро, которое, опускаясь, приводит в действие механизм, вращающий двери (рис. 2). Изумленные зрители, ничего не подозревающие о скрытой под полом установке, видят перед собой "чудо": как только на жертвеннике запылает огонь, двери храма, "внемля молитвам жреца", растворяются словно сами собой... (Слайд 11)

Рис.1 Разоблачение "чуда" египетских жрецов: двери храма открываются действием жертвенного огня.

Рис. 2 Схема устройства дверей храма, которые сами открываются, когда на жертвеннике пылает огонь.

Сообщение 2. Как устраивались чудеса.

Другое мнимое чудо, устраивавшееся жрецами, изображено на рис. 3. Когда на жертвеннике запылает пламя, воздух, расширяясь, выводит масло из нижнего резервуара в трубки, скрытые внутри фигур жрецов, и тогда масло чудесным образом само подливается в огонь... Но стоило жрецу, заведующему этим жертвенником, незаметно вынуть пробку из крышки резервуара - и излияние масла прекращалось (потому что избыток воздуха свободно выходил через отверстие); к этой уловке жрецы прибегали тогда, когда приношение молящихся было слишком скудно. (Слайд 12)

Рис. 3 Другое мнимое чудо древности: масло само подливается в жертвенное пламя.

Учитель. Как всем нам знакомо утреннее чаепитие! Так приятно заварить чай, насыпать в чашку сахарку и пить понемножечку, маленькой ложечкой. Только одно плохо - уж больно ложка горячая! Что же произошло с ложкой? Почему повысилась ее температура? Почему увеличилась ее внутренняя энергия? Мы работу над ней совершали?

Ученики. Нет, не совершали.

Учитель. Давайте выясним, почему произошло изменение внутренней энергии.

Вначале температура воды выше, чем температура ложки, а следовательно и скорость молекул воды больше. Это значит, что молекулы воды обладают большей кинетической энергией, чем частицы металла, из которого сделана ложка. При столкновении с частицами металла молекулы воды передают им часть своей энергии, и кинетическая энергия частиц металла увеличивается, а кинетическая энергия молекул воды уменьшается. Такой способ изменения внутренней энергии тел называется теплопередачей. (Слайд13). В нашей повседневной жизни мы часто сталкиваемся с этим явлением. Например, в воде, при лежании на земле или в снегу организм охлаждается, что может привести к простудным заболеваниям или обморожениям. В сильный мороз утки охотно лезут в воду. Как вы думаете, почему? (В сильный мороз температура воды значительно выше температуры окружающего воздуха, поэтому в воде птица будет охлаждаться меньше, чем на воздухе).Теплопередача осуществляется несколькими способами, но об этом мы поговорим на следующем уроке.

Таким образом, возможны два способа изменения внутренней энергии. Какие? (Слайд 14)

Ученики. Совершение работы и теплопередача.

Закрепление изученного материала. Теперь давайте посмотрим, насколько хорошо вы усвоили новый материал сегодняшнего урока (Слайд 15). Я буду задавать вопросы, а вы попробуете на них ответить.

Вопрос 1. В один стакан налита холодная вода, в другой - столько же кипятка. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией? (Во втором, т.к. ее температура выше) (Слайд 16)

Вопрос 2. Два медных бруска имеют одинаковую температуру, но масса одного 1 кг, а другого - 0,5 кг. Какой из двух данных брусков обладает большей внутренней энергией? (Первый, т.к. его масса больше) (Слайд 17)

Вопрос 3. Молоток нагревается, когда им бьют, например, по наковальне, и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях. (В первом случае совершение работы, а во втором - теплопередача) (Слайд 18)

Вопрос 4. В металлическую кружку налита вода. Какое из перечисленных ниже действий приводит к изменению внутренней энергии воды? (1, 3) (Слайд 19)

1. Нагревание воды на горячей плите.

2. Совершение работы над водой, приведение ее в поступательное движение вместе с кружкой.

3. Совершение работы над водой перемешиванием ее миксером.

Учитель. А сейчас я предлагаю вам поработать самостоятельно. (Учащиеся делятся на 6 групп, и дальнейшая работа будет осуществляться в группах ). Перед вами лежит листок с тремя заданиями. (Слайд 20) (Приложение 1)

Задание 1. Стальной шар падает на землю с некоторой высоты и углубляется в нее. Какие превращения энергии происходят при этом?

Ответ. Механическая энергия шара превращается во внутреннюю энергию шара и земли.

Задание 2. Что является причиной изменения внутренней энергии тел в приведенных ниже явлениях:

1. нагревание воды кипятильником;

2. охлаждение продуктов, положенных в холодильник;

3. возгорание спички при чирканье ею о коробок;

4. сильное нагревание и сгорание искусственных спутников земли при вхождении их в нижние плотные слои атмосферы;

5. если быстро изгибать проволоку в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается;

6. приготовление пищи;

7. если быстро скользить вниз по шесту или канату, можно обжечь руки;

8. нагревание воды в бассейне в жаркий летний день;

9. при забивании гвоздя его шляпка нагревается;

10. спичка вспыхивает при внесении ее в пламя свечи.

Совершение работы

Теплопередача

3, 4, 5, 7, 9

1, 2, 6, 8, 10

Задание 3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы при: трении, ударе, сжатии.

При трении

При ударе

При сжатии

Для двух групп - при трении; других двух групп - при ударе и еще двух групп - при сжатии.

Рефлексия.

• Что нового, интересного вы узнали сегодня на уроке?

• Как вы усвоили пройденный материал?

• Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?

• Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

• Оцените, как прошел урок.

Подведение итогов урока. Сегодня мы с вами познакомились с основными понятиями раздела «Тепловые явления» внутренней энергией и теплопередачей и ознакомились со способами изменения внутренней энергии тел. Полученные знания помогут вам объяснить и предсказать протекание тепловых процессов, с которыми вы встретитесь в своей жизни.

Домашнее задание. § 24, 25. Задание 23 (1,2), 24 (1,5). (Слайд 21) Экспериментальные задания (по желанию):

1. Измерьте домашним термометром температуру воды, налитой в банку или бутылку.
   Плотно закройте сосуд и 10-15 мин интенсивно встряхивайте его, после чего вновь измерьте температуру.
   Чтобы исключить передачу тепла от рук, наденьте варежки или заверните сосуд в полотенце.
   Какой способ изменения внутренней энергии вы использовали? Поясните.

2. Возьмите резиновую ленту, связанную кольцом, приложите ленту ко лбу и запомните ее температуру. Удерживая резину пальцами руки, несколько раз энергично растяните и в растянутом виде снова прижмите ко лбу. Сделайте вывод о температуре и причинах, вызвавших изменение.

Информационные источники:

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 - 9 классов общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2003.

2. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Физика. Тесты. 7 - 9 классы: Учебно - методическое пособие. - М.: Дрофа, 1997.

3. Пурышева Н.С. Физика. 8 кл.: Тематическое и поурочное планирование / Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. - М.: Дрофа, 2003.

4. Кирик Л.А. Физика - 8. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. - 5 - е изд., перераб. - М.: Илекса, 2008.

5. Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. Физика - 8: учебник. - М.: Дрофа, 2003.

6. Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. Физика - 8: Рабочая тетрадь. - М.: Дрофа, 2003.

7. files.school-collection.edu.ru

8. class - fizika.narod.ru/8_class.htm

Приложение 1

1. Стальной шар падает на землю с некоторой высоты и углубляется в нее. Какие превращения энергии происходят при этом?

2. Что является причиной изменения внутренней энергии тел в приведенных ниже явлениях? Заполните таблицу, записав номера правильных ответов в соответствующие столбцы.

1. нагревание воды кипятильником;

2. охлаждение продуктов, положенных в холодильник;

3. возгорание спички при чирканье ею о коробок;

4. сильное нагревание и сгорание искусственных спутников земли при вхождении их в нижние плотные слои атмосферы;

5. если быстро изгибать проволоку в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается;

6. приготовление пищи;

7. если быстро скользить вниз по шесту или канату, можно обжечь руки;

8. нагревание воды в бассейне в жаркий летний день;

9. при забивании гвоздя его шляпка нагревается;

10. спичка вспыхивает при внесении ее в пламя свечи.

Совершение работы

Теплопередача

3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы при: трении, ударе, сжатии.

При трении

При ударе

При сжатии

.