Температура и ее измерение (открытый урок в 10 классе 17.11.2011 в рамках недели естественных наук).
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

                                          Температура и ее измерение

                (открытый урок в  10 классе 17.11.2011 в рамках недели естественных наук).

"Разум с помощью науки проникает в тайны вещества, указывает, где истина"   М.В.Ломоносов.                                                                                                                            

Форма проведения: урок с использованием педагогической диалоговой технологии.

Цели урока:  Образовательные:

1. Сформировать понятие температуры, абсолютной температурной шкалы, абсолютного нуля .

1. Сформировать умения перевода температуры из шкалы Кельвина  в шкалу Цельсия .

Развивающие:

1.  Развивать практические умения учащихся  слушать и выделять   главную мысль.  

2.   Развивать умения учащихся управлять своим вниманием.

Воспитательные:

1.Расширить мировоззрение учащихся по истории создания температурных шкал, вкладу  ученых в становление молекулярно- кинетической теории газов.

       Оборудование:

компьютер, экран, тексты диктанта, тексты раздаточные, три кольца от пирамидки разного цвета и размера, виды термометров,  термоскопы, часы песочные , презентация "Температура и ее измерение"

1.Организационный момент

Приветствие учащихся .

Ознакомление учащихся с  целями урока.

2. Активизация учащихся, проверка домашнего задания.

 Из эпиграфа к уроку понятно, что мы продолжаем разговор о строении вещества .

А теперь вам предлагается традиционный диктант по этой теме. На диктант отводится 8 минут.                              Основы МКТ. Молекулы, их характеристики. Идеальный газ

3. Мотивация учащихся на изучение нового материала.

                   Нам всем хорошо известны термины: тепло, холодно, с ними связаны вполне конкретные ощущения.  Понятием «температура» мы часто пользуемся в обыденной жизни. «Какова температура воздуха? Сколько градусов на улице?»,  – говорим мы. Или: «Какова температура тела?». И все мы  понимаем, что означают эти слова. Сегодня мы попытаемся более подробно ответить на вопрос «Что такое температура».

4. Объяснение нового материала.  Вопросы и задания учащимся:

1. Что произойдет, если привести в соприкосновение 2 тела, нагретых по разному?

2. Почему степень нагретости их станет одинаковой? Чем обмениваются  тела?

             В 17-18 веках ученые физики причисляли тепло к  числу неощутимых жидкостей, будто бы находящихся в порах материальных тел или, наоборот отсутствующих в них. Называли их эфиром, теплородом. В 1744 году в диссертации "Размышления о причине теплоты и стужи" М.В.Ломоносов рассуждает : "Многие животные никогда не едят горячей пищи, и, однако, так теплы, что даже нас согревают. Поборники и защитники теплотворной материи, истолкуйте, какой дорогою входит она в  животных? Или она при этом становится холодной?Но"теплота студеная"-такая же нелепость , как темный свет, мокрая сухость, мягкая жесткость, или четырехугольная круглость..."  

 Прочитайте первый отрывок текста в раздаточном материале:

М.В.Ломоносов писал: "Мы можем целый ввек возить дрова на  телеге, и не одно полено не нагреется ни на один градус. Но оно быстро нагреется, если начать тереть полено о другое полено. Очевидно, что поленья, крепко прижатые друг к другу, при трении приводят в движение расположенные  на поверхности  и цепляющиеся друг

за друга те мельчайшие частички, из которых они построены .Точно также и молот,  ударяясь о железо, заставляет быстрее двигаться  частички железа. Внешнее движение всего тела превращается во внутреннее движение

частичек, из которых оно состоит. Это то движение частичек и есть теплота." Рассматривая различные формы движения материи и ее частиц, Ломоносов делил их на три вида: поступательное движение, колебательное и коловратное (вращательное) . Тепловое движение частиц материи он относил к категории вращательного:

"Теплота состоит во внутреннем коловратном движении связанной материи".

1.Какое отношение к теме нашего урока имеет этот текст?

2..Какой вывод о связи энергии движения частиц и температуры тела можно сделать?

3.Сформулируйте  определение температуры, используя современные термины.

Идем далее.  Будьте внимательны и делайте необходимые записи в тетради по мере объяснения, это нам пригодится при подведении итогов урока. У нас есть три разных кольца А, В, С. Кольца А и В на ощупь одинаково нагреты.  Кольца С и В тоже . Что можно сказать о «нагретости»  колец А и С ? То есть мы можем назвать  кольцо В  эталоном, с которым сравниваем  нагретости» различных тел - термометром.                                        В 1592 году Галилео Галилей изобретает   термоскоп                                                  

 Попробуем и мы создать термоскоп: нагреем стеклянную колбу, перевернём её, опустим в стакан с водой открытым концом. Термоскоп готов. По высоте столбика воды в горлышке колбы можно судить об изменениях температуры: при охлаждении воздуха в колбе столбик воды поднимается вверх, а при нагревании – опускается. Термоскопу 419 лет, но он работает.                     

 Постепенно воздух заменили подкрашенным спиртом, а позднее ртутью . Откачав из  трубки воздух и запаяв открытый конец, исключили влияние атмосферного давления.       В 1632 появляется  слово «Термометр». 

(Слайд 1) В 1709  Фаренгейт сделал к термоскопу шкалу: за  "О" он принимает самую низкую на ощупь  

температуру смеси воды, снега, соли  и нашатыря. За вторую главную точку своего термометра он берет

 температуру тела своей жены 1000 F. А позже ввел третью главную точку -212 0F  - точку кипения воды.

 У А.Гайдара есть повесть"Комендант снежной крепости":                                                                                           Нянька показывает доктору на больного ребенка--

-Вот, батюшка, у него температура.

-У каждого человека есть температура

- А у него 100 градусов температура

- Да, это не у каждого! Соглашается доктор. Смешно или страшно?

А вот дети  США и Англии  смеяться не будут, потому что до сих пор в этих странах используют шкалу Фаренгейта., в переводе на нашу шкалу  это  37,8 0С

(Слайд 2). В 1730 году французский натуралист Реомюр ввел другую шкалу, взяв за О0 R  -смесь воды и спирта, температуру кипения воды принял за 80 0R.

 Удивительный факт: Россия до 1918 года пользовалась именно этой  температурной шкалой. Вот перед вами образец такого термометра, переданного нам одним бывшим учителем 

(Слайд 3 ) В1742 году Швед Цельсий ввел 100 градусную шкалу, но за 00 C принял   температуру кипения воды, а за 1000 C- температуру таяния льда.                                                    

 (Слайд 4)  Ботаник Карл Линней "перевернул"ее. Т.Е.,по  большому счету,  сегодня мы пользуемся шкалой Линнея.  

Надо заметить, что существовало более 20 различных шкал, но это наиболее известные.  Все эти шкалы имели положительные и отрицательные  значения температур, причем все разные , жидкости в них  использовались тоже разные, а значит и показания этих термометров при одинаковых условиях были разными. Например,  при 500 С по ртутному термометру , спиртовой показывал 430 С , с оливковым маслом 490 С, а с чистой водой  25,50С.

(Слайд 5)Выход нашел англичанин Лорд Кельвин в 1848 году. Он предложил использовать термодинамическую  шкалу, у которой нет отрицательных температур. Только через 120 лет,  в 1968 году ,была принята международная практическая температурная шкала, единицу ее назвали К(Кельвин) и установили связь со всеми шкалами. Например со шкалой Цельсия: Т=273 +t0  C   и за 0К приняли -2730 С. 

Обратимся ко 2 фрагменту на раздаточных листах:

"Нельзя представить себе такую большую скорость движения, что мысленно нельзя было бы представить себе другую еще большую. Это по справедливости относится, конечно,и к теплотворному движению, поэтому невозможна высшая и последняя степень теплоты как движения. Наоборот, то же самое движение может настолько уменьшиться, что тело достигнет  наконец состояния совершенного покоя и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно. Следовательно, по необходимости, должна существовать наибольшая и  последняя ступень холода, которая должна состоять в полном прекращении коловратного движения частиц. Однако, высшей степени холода на земном шаре нигде не существует, Все, что кажется нам холодным, лишь  менее тепло,  чем наши органы чувств. Так, самая холодная вода еще тепла, так как лед, в который вода замерзает, холоднее ее, т.е. менее тепел" М.В.Ломоносов.   Как вы думаете, о чем идет речь? 

           Т.Е. Ломоносов  высказал мысль о существовании абсолютного нуля ,температуры, при которой полностью прекращается тепловое движение частиц материи. Молекулярно -кинетическую теорию теплоты  Ломоносов распространил также на внеземные объекты, объяснив ее на основе процесса передачи тепла  от Солнца на Землю. Он заложил первые камни в основании науки о тепле.  Однако, потребовалось еще 100 лет, чтобы идеи Ломоносова были приняты официальной наукой и получили дальнейшее развитие.

 (Слайд 6,7) Давайте посмотрим некоторые примеры  низких и высоких температур .

Сегодня температуру необходимо измерять в различных областях, а следовательно и  с помощью различных термометров. Я представляю вам некоторые из них:  Электронный, металлический(термопара), медицинские , метеорологические(демонстрация).

 (Слайды 8.9,10) Ну,и наконец,посмотрите слайды, представляющие разнообразные термометры и их применение.

Домашнее задание. № 66,67,68(до постоянной Больцмана)                                                          

 Сообщение  «Где и зачем необходимо учитывать температуру»