Исследовательская работа "Мир тепловых явлений" 8 класс


Урок-мозаика 8 класс
«Мир тепловых явлений»
Этот урок задуман с целью организовать интенсивную и интересную для всех учащихся
творческую работу.. Заданий предлагаю множество видов, чтобы каждый выбрал себе
дело по душе, чтобы никто не остался пассивным созерцателем происходящего и
каждому пришлось бы активно действовать: выступить с сообщением, провести
эксперимент, ответить на вопрос, принять участие в обсуждении.
Подготовка. Каждый ученик за 2-3 недели до урока получил конкретное задание,
наиболее соответствующее по индивидуальным способностям и склонностям. Совместно
с ребятами выбрали двух человек на роль ведущих; их задача: координировать действия
остальных учащихся; определили структуру урока ( его план) и главный исторических
«действующих лиц»( М.В. Ломоносов, Ньюкомен, Дж. Уатт), разработали темы и идеи
ярких наглядных пособий, «изобрели» оригинальные демонстрации, составили таблицы,
подобрали музыкальные фрагменты, стихи, придумали эстетические оформление
кабинета физики.
Отличительная черта задуманного урока – полная самостоятельность учащихся при его
проведении; и я 6е должна вмешиваться при его проведении; я не должна вмешиваться в
его ход – тем самым я предоставляю большую свободу для творчества.
В процессе подготовки ребята творили, приобретали навык реферативной и
экспериментаторской работы, учились грамотно и логично строить свои сообщения,
осваивали методику проведения эксперимента, закрепляли умение работать с
приборами. Не менее важно и то, что коллективное дело развивало коммуникативные
способности ребят, учило их преодолевать разного рода комплексы, учтиво обращаться
друг к другу. Элементы театрализованного, созданного самими представления
привносили в урок эмоциональность, зрелищность, делали его интересным и
запоминающим.
План урока
1. Вступительное слово учителя: объявление цели урока; знакомство с ведущими.
2. Слово ведущего.
3. Театрализованная сценка- миниатюра «Выступление М.В.Ломоносова с критикой
теории теплорода» и комментарий ведущих.
4. Опрос учащихся ( на понимания терминов темы «Тепловые явления».)
5. Показ слайд – фильма и опрос учащихся о способах изменения внутренней
энергией и видах теплопередачи.
6. Слайд – викторина «Тепловые явления в природе и в быту».
7. Выступление ведущих о роли теплового излучения в жизни.
8. Выступление учащихся: «Легенда об Архимеде», «Исторические факты и их
проверка».
9. Конкурс «Четыре портрета физической величины».
10. Сценка «Встреча с факиром»
11. Театрализованное обращение миниатюра обращение «М.В.Ломоносова к
учащимся 21 века»
Оборудование к уроку: самодельные плакаты, таблицы, слайды; магнитофон ,модель
паровой машины Ньюкомена, калькулятор, портреты ученых, стенд с литературой,
мультимедийный аппарат.
Сценарий урока
Ведущий. Сегодняшний урок – мозаику мы посвящаем тепловым явлениям,
поскольку эти явления играют роль в окружающем нас мире, в жизни человека,
растений, животных, а также в технике. Мозаикой мы назвали урок потому, что он
состоит из различных частей.
Ведущая. Для начала перенесемся в середину XVIII в.
Сценка 1.
( 1744, Санкт – Петербург. Научная лаборатория М. В. Ломоносова. На
лабораторном столе – химическое оборудование, модель паровой машины
Ньюкомена. Ученный работает над трактатом «Размышление о причине теплоты
и холода» Звучит музыка Вивальди из цикла «Времена года».)
М. В. Ломоносов. Как ученые могут утверждать, что теплород является причиной
нагревания и охлаждения тел? Они считают, что теплород – особая материя, которая
не может создаваться и уничтожаться , а только передается от одних тел к другим; при
нагревании теплород в тело поступает, при охлаждении – отдается. Значит, горячее
тело содержит больше теплорода, чем холоднее. Но тогда при нагревании вес тела
должен увеличиваться, но этого не наблюдается в моих опытах. Теория теплорода не
может объяснить нагревание тел при трении. Нет, здесь что – то не так! Я считаю, что
причина повышения температуры, т.е. степени нагретости тела, - движение молекул. И
все тепловые явления обусловлены изменениями именно в их движении.
Ведущая. М.В.Ломоносов в своем тракте « Размышление о причине теплоты и
холода» изложил все основные положения молекулярно кинетической теории и
причины теплоты.
Ведущий. М. В. Ломоносов правильно разграничивал понятия «температура» и
«количество теплоты» и дал им молекулярно – кинетическое толкование. Он близко
подошел к понятию абсолютного нуля температуры.
Ведущая. Он полагал, что температура тела, т.е. «степень теплоты», определяется
скоростью движения частиц, тогда как количество теплоты движения частиц.
Ведущий. Шло время…В конце XVIII в. По мере накопления экспериментального материала
(ученый Б. Румфорд наблюдал нагревание стружек при сверлении металла, а Г.Дэви показал
возможность нагревания при трении двух кусков льда) все резче выступала отмеченная
Ломоносовым неспособность теории теплорода объяснить тел при работе сил трения.
Ведущая. Теперь физики знают ответы на многие вопросы, связанные с тепловыми
явлениями, волновавшие ученых 2,5 века назад. Сейчас, уважаемые одноклассники, с
вашей помощью мы вспомним ответы на некоторые из них. Вот эти вопросы.
Опрос проводит учитель:
Что такое тепловые движение?
Какая энергия называется внутренней и какова единица ее измерения?
Каково определение термина «количество теплоты»?
Что такое теплопередача?
Какие способы теплопередачи существуют?
Ведущая. Уровень наших знаний выяснен. А теперь, уважаемые одноклассники,
мы предлагаем вашему вниманию слайды, на которых изображены различные
события. Я думаю, что вы не откажетесь ответить на вопросы, связанные с ними.
Показ слайд – фильма
Слайд
Вопрос. Что происходит с внутренней энергией тел и таков способ ее
изменения во всех этих случаях?
( Ответ. Внутренняя энергия увеличивается в результате совершения
механической работы.)
Слайд – картинки 1) таяние снега в руках человека, 2) нагревание
металлической пластины на огне, 3) нагревание воды в колбе на пламене
горелки.
Вопрос. Каковы способы изменения внутренней энергии в этих случаях?
( Ответ. В первом и втором случаях внутренняя энергия изменяется в
результате теплопроводности, в третьем случае – в результате
теплопроводности и конвекции. Кроме того, во втором и третьем случаях
определенный вклад в изменении внутренней энергии вносит излучение.)
Слайд
Вопрос. А каковы причины изменения внутренней энергии молота:
( Ответ. В первом случае он нагревается в результате совершения
механической работы, а во втором – благодаря излучению Солнца.)
Ведущий. Уважаемые одноклассник, мы предлагаем вам принять участие в еще
одном интересном деле.
«Тепловые явления в природе и в быту».
Ведущая. Будут представлены слайды с вопросами, а ваша задача – ответить на
них. Кто знает ответ, тот поднимает руку. Мы постараемся никого не оставить
без внимания.
Почему птицы в холодную погоду сидят нахохлившись?
(Ответ. Так между их перьями содержится больше воздуха, а воздух - плохой
проводник тепла.)
Почему зимой, когда погода холодная, многие животные спят, свернувшись
в клубок?
(Ответ. Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности,
отдающей тепло своего тела.)
Два человека живут в разных природных зонах: один на севере, другой в
пустыне – и оба тепло одеты: в ватные пальто или халаты. Почему?
(Ответ. И у того и у другого человека между волокнами одежды находится
воздух – плохой проводник тепла. Поэтому у северянина сохраняется тепло
тела и холодный воздух не поникает к нему; у жителя пустыни, благодаря
плохой теплопроводности одежды, тело нагревается слабо.)
Какое значение имеют двойные рамы?
(Ответ. Между рамами находится слой воздуха, а он – плохой проводник
тепла и замедляет передачу тепла из помещения на улицу.)
Жар костра мы ощущаем, находясь даже на значительном расстоянии от
огня. Как нам передается тепло?
(Ответ. Основную роль играет излучение. Теплопроводность мала, т.к. между
костром и человеком находится воздух, а воздух – плохой проводник тепла;
конвекционные же поверх.)
В солнечный день один человек одет в темную одежду , другой – в светлую.
Кому из них жарче и почему?
( Жарче человеку, одетому в темную одежду, т.к. темная ткань поглощает
солнечное излучение больше, чем светлая.)
Ведущий. Большое спасибо, мы довольны вашими ответами. ( Ведущие
награждают победителей конкурса.)
Ведущая. Мы хотим еще раз обратить ваше внимание на теплоизлучение.
Якобы, используя этот способ теплопередачи, известный древнегреческий
ученый Архимед спас город от неприятеля. Прослушайте легенду об этом.
Выступление «Легенда об Архимеде»
Докладчик 1. Во время нападения римлян на Сиракузы ( это случилось около
214 г.до н.э.) город спас Архимед. Он сжег римский флот солнечными лучами,
отраженными от полированных щитов. Как рассказывают, на берегу
выстроились множества солдат, которые одновременно направили солнечные
« зайчики» от своих щитов на корабли. Так был уничтожен весь флот
противника; об этом гласит легенда.
Ведущая. Мог ли Архимед уничтожить римский флот таким способом?
Выступление на тему «Исторические факты и их проверка».
Докладчик -2. В 1973 г. Один греческий инженер попытался повторить то, что
сделал Архимед. С помощью 70 зеркал размерами 1 x 1,5 м солнечные лучи
были направлены на шлюпку, которая стояла в 50 м от берега. Как только все
лучи сфокусировали точно на шлюпке, она почти тотчас вспыхнула и вскоре
была охвачена пламенем. Видимо, Архимед и вправду мог сжечь флот.
Учащийся. Позвольте мне добавить. Группа французских студентов тоже
проверила эту легенду на опыте. Из сухого дерева была изготовлена
миниатюрная копия старинного корабля, просмолена и загружена резаной
шерстью. Тридцать студентов, взяв карманные зеркала, с расстояния 20 м
навели солнечные « зайчики» на борт корабля. Через 1,5 мин он уже пылал,
подожженный лучами света – своеобразным оружием, изобретенный великим
Архимедом!
Ведущая. Мы с вами на уроках говорили о физических величинах, в частности
таких, как величество теплоты, температура. Каждая имеет как бы 4 блика, 4
лица: название, обозначение, единицу измерения, смысл. Сейчас мы
предлагаем вам поучаствовать в конкурсе, который называется «Четыре
«портрета» физической величины». Приглашаем двух участников.
Конкурс
(времена года(музыка))
Перед вами два плаката, посвященные физическим величинам. У каждой здесь
2 «портрета», расположенные в произвольном порядке, но не достает еще
двух. Ваша задача: восстановить недостающие «портреты» и быстро заполнить
пустые клетки таблицы. На выполнение задания дается 3 мин. Справившегося с
работой первым награждают медалью «Лучший знаток физических
величин».(Во время выполнения задания звучит негромкая музыка.)
Q
Количество
теплоты
Удельная теплота
парообразования
Дж/кг
Дж/кг
t
° С
Удельная
теплоемкость
с
Теплота
сгорания
q
Дж
Количество
теплоты
Плотность
м
𝑚
𝑉
Дж/кг
Удельная теплота
плавления
с
Дж/(кг ·°С)
Ведущий(обращаясь к участникам конкурса). Благодарим вас. Пройдите на своим места.
А сейчас посмотрите, какой мы приготовим вам сюрприз.
Сценка «Встреча с факиром».
(выходит факир.)
Ведущий (продолжает). О, досточтимейший Ильнар-ибн-Рафит!
Мы с нетерпением ожидали вашего появления и рады приветствовать Васв стенках нашей
школы.
Факир. О, юные отроки! Я из далекого Багдада привез вам удивительный фокус. Лучшие
ученые мужи древнего Востока, как говорят, ломали головы над ними, но так и не смогли
объяснить. Может быть, это удастся вам.
Сейчас я силой своего взгляда заставлю двигаться вверх столбик окрашенной жидкости,
находящейся в стеклянной трубке. И это произойдет вопреки силам земного пртяжения,
благодаря которым все тела падают вниз. Внимание, смотрите и думайте!
Я беру в руки колбу, произношу заклинание, пристально смотрю на столбик, и
окрашенная жидкость поднимается по стеклянной трубке. А теперь попробуйте объяснить
мой фокус.
Учащийся. Все очень просто: в результате теплопроводности тепло рук передается колбе,
вследствие теплопроводности и конвекции воздух в ней нагревается, его объем
увеличивается и воздух толкает вверх столбик окрашенной жидкости.
Факир. О горе, горе! Вы же раскрыли секрет моего фокуса, который я всюду показываю. Я
вижу, что вы действительно мудрейший из мудрых.
Ведущий. Колба от рук нагревалась? Но почему же?
Учащийся. Человек – теплокровное существо. Средняя нормальная температура тела
равна 36,6° С. Когда колбу взяли в руки, то через некоторое время ее температура
поднялась до 36,6 °С и воздух в ней нагрелся до такой же температуры; установилось
тепловое равновесие.
Ведущая. В таком случае, какие-то живые организмы смогли бы повторить фокус факира.
Но какие? Как вы думаете?
Учащиеся. Я считаю, что все живые существа, имеющие температуру выше комнатной ,
т.е. выше 20 – 25 °С могут это сделать, если конечно, они имеют руки.
Ученица. Позвольте мне добавить. В результате эволюции каждое живое существо может
жить при определенной температуре тела. Из-за свойств цитоплазмы клеток большинство
способно существовать в интервале 0-50° С. Однако имеются бактерии и сине-зеленые
водоросли, населяющие источники с температурой выше 85°С. Личинки многих
двукрылых могут жить при температуре около 50 °С. Для того сохранить температуру
тела постоянной, животное должно либо уменьшить потери тепла эффективной
теплозащитой, либо увеличить своё « производство» тепла.