Урок физики в восьмом кассе с использованием измерительной системы «L-микро»

Тема: Способы изменения внутренней энергии

Урок № 3.

Тип урока: Комбинированный

Цель урока:

Рассмотреть способы изменения внутренней энергии.

Задачи урока:

1. Образовательные задачи:

- Познакомить с двумя способами изменения внутренней энергии – работой и теплопередачей.

- Познакомить с понятием количество теплоты, обозначением, единицей измерения

- Напомнить понятия кинетической и потенциальной энергий

Учить:

- Понимать, читать графики, диаграммы, полученные в результате опытов

- Правильно объяснять увиденное, делать выводы, опираясь на полученные знания.

2. Воспитательные задачи:

- Относиться с уважением  к одноклассникам и к учителю – не перебивать во время объяснения и ответов.

- Прививать уважение к ученым-физикам.

3. Развивающие задачи:

- Развивать исследовательский подход к изучаемым явлениям.

- Развивать умение правильно и полно отвечать на поставленные вопросы

- Развивать умение делать правильные выводы, сравнивать, анализировать, обобщать.

Оборудование к уроку:

- Компьютер

- Измерительная система «L-микро»

- Датчик температуры (0-1200 С)

- Рабочее поле

- Лабораторный штатив с держателем

План урока: 

Домашнее задание: §3 учебника, вопросы к параграфу, задание 1.

Ход урока:

I. Повторение. Проверка домашнего задания.

Вопросы для повторения:

Учитель:

Какие превращения энергии происходят при подъеме шара и при его падении?

Предполагаемые ответы учащихся:

При подъеме шара потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая – уменьшается, а при опускании шара - наоборот.

Учитель:

Как изменяется состояние свинцового шара и свинцовой плиты в результате их соударения?

Предполагаемые ответы учащихся:

В результате соударения свинцового шара и свинцовой плиты они деформировались и нагрелись.

Учитель:

Какую энергию называют внутренней энергией тела?

Предполагаемые ответы учащихся:

Внутренняя энергия – это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело.

Учитель:

Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?

Предполагаемые ответы учащихся:

Внутренняя энергия тела не зависит от его движения и положения относительно других тел.

Учитель:

Может ли тело, обладая внутренней энергией, не иметь механическую энергию? Приведите примеры.

Предполагаемые ответы учащихся:

Тело, обладая внутренней энергией, может не иметь механическую энергию, например учебник, лежащий на столе.

Учитель:

Может ли тело иметь механическую энергию, но не иметь внутренней?

Предполагаемые ответы учащихся:

Тело не может обладая механической энергией, не иметь внутреннюю.

Учитель:

Всегда ли выполняется закон сохранения механической энергии? Полной энергии?

Предполагаемые ответы учащихся:

Закон сохранения механической энергии выполняется не всегда. Закон сохранения полной энергии выполняется всегда.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Демонстрация опытов.

2. Механическая работа как причина изменения внутренней энергии.

3. Изменение внутренней энергии путем теплообмена.

1. Демонстрация опыта:

Эксперимент состоит из двух опытов: в первом изменение внутренней энергии термочувствительного элемента производится непосредственно путем теплопередачи, а во втором – путем совершения работы (сил трения). Для демонстрации опытов на лабораторном столе учитель собирает установку, как показано на рис 2.1, располагая рабочее поле вертикально лицевой поверхностью к ученикам.

1. Учитель касается чувствительным элементом датчика поверхности руки и отмечает повышение температуры на графике. Объясняет, что при контакте с более горячим объектом путем теплопередачи можно увеличить внутреннюю энергию чувствительного элемента датчика.

2. Прикоснувшись чувствительным элементом датчика к поверхности листа убеждается, что температура листа совпадает с комнатной. Медленно перемещая датчик по поверхности листа, наблюдает слабое изменение температуры (рис 2.2). Таким образом,  добивается такого же результата, что и в первом случае (нагрев датчика), но при совершенно других действиях. Делаем вывод о возможности изменения внутренней энергии тела путем совершения механической работы.

Далее рассматривает факторы, влияющие на величину совершаемой работы и, соответственно, на величину изменения внутренней энергии термодатчика. При увеличении скорости перемещения и силы нажатия на датчик температура в месте контакта заметно увеличивается. Капаем на поверхность машинного масла, температура резко падает, что говорит об уменьшении работы сил трения. На рисунке 2.2 приведена характерная кривая изменения температуры чувствительного элемента датчика в зависимости от скорости перемещения, силы давления, свойств трущихся поверхностей.

Данный опыт показывает, что внутреннюю энергию можно увеличить за счет совершения механической работы над телом.

Именно такой способ добычи огня использовали наши предки. За счет трения при быстром вращении сухой кусок дерева нагревался более чем на 2500С, и загорался.

Если тело само совершает работу, то при этом его внутренняя энергия уменьшается.

3. Есть еще один способ изменения внутренней энергии.

Нагревание чашки, в которую налили горячую воду, камня, брошенного в огонь – все это увеличивает внутреннюю энергию тел. Работа при этом не совершается. Изменение внутренней энергии тел без совершения над телами работы, называется теплопередачей.

Физика этого процесса проста. При взаимодействии молекул горячей воды с молекулами стенок холодной чашки молекулы воды при ударах передают часть своей кинетической энергии. При этом скорость молекул увеличивается, а скорость молекул воды падает.

Как только температуры чашки и воды станут равными, теплообмен прекращается.

Следует обратить внимание на тот факт, что при теплопередаче (теплообмене) энергия всегда передается от горячего тела к холодному, то есть от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой. Обратный процесс сам собой никогда не происходит.

Чтобы количественно оценивать изменение внутренней энергии, вводят понятие количества теплоты Q.

Та энергия, которую тело отдает или получает в результате теплообмена, называется количеством теплоты.

Количество теплоты Q измеряется как и энергия, в Джоулях. (Дж).

III. Подведение итогов.

Учитель:

Сделаем вывод: существует два способа изменения внутренней энергии:

- за счет совершения механической работы;

- за счет теплообмена.

Эти способы равноправны. Таким образом, изменение внутренней энергии тела всегда происходит за счет энергии других тел: либо при теплопередаче (за счет изменения внутренней энергии), либо при совершении работы (за счет механической энергии).

Домашнее задание:

§3 учебника, вопросы к параграфу, задание 1.