Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение

Разделы: Физика


Цели:

  • повторить способы изменения внутренней энергии;
  • актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы;
  • способствовать развитию умения сопоставлять факты;
  • создавать условия для повышения интереса к изучаемому материалу;
  • развивать исследовательские и творческие навыки;
  • помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;
  • создавать условия для развития навыков общения и совместной деятельности.

Демонстрации:

  • №1. Перемещение тепла по металлическому стержню
  • №2. Перемещение тепла по стержням из разных металлов
  • №3. Шевеление бумаги электрического султана над включенной плиткой
  • №4. Нагревание марганца в колбе с водой
  • №5. Естественная и вынужденная конвекции
  • №6. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

Ход урока

1. Организационный момент. (подравнялись, здравствуйте, садитесь)

На столе: дневник, тетрадь, учебник, ручка, карандаш, линейка. Сели правильно, слушаем внимательно.

Цель  урока - повторить домашнее задание, познакомиться с видами теплообмена и объяснить их на основе молекулярно-кинетической теории(знаний о внутреннем строении вещества) и применить полученные знания на практике.

2. Проверка домашнего задания (фронтальный опрос).

1. Устно проверяется №921 Л.

2. Экспериментальное задание №1, стр.10.

3. Способы изменения внутренней энергии тела на примерах.

Учитель: Открыли тетради, записали число и тему урока “Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение”.

3. Изучение нового материала.

Итак, сегодня на уроке мы познакомимся с тремя видами теплообмена.

План изучения вида теплообмена.

1. Определение;

2. Особенности;

3. Где и как можно наблюдать;

4. Использование на практике, учет.

(На этапе актуализации знаний ставится проблемная ситуация.)

Учитель: (дает нескольким учащимся попробовать на ощупь ножницы и карандаш).

Они имеют одинаковую температуру, т.к. давно находятся в классе.

Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Ученик: (версий выдвигается много, но чаще неверные).

Учитель: Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?

Ученик: (на этот вопрос 1-2 учащихся дают верный ответ).

Учитель: Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?

Ученик: (версий тоже много, но редко - правильная).

Учитель: Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы обратимся к опытам. В тетради запишите первый вид теплообмена. Обратите внимание на план изучения видов теплообмена, который находится на экране.

Теплопроводность.

Демонстрация опыта №1: стальной стержень со спичками на пластилине нагреваем с одного конца.

Учитель: Что будет происходить? Как передается тепло? Меняется форма стержня?

Происходит бурное обсуждение этих вопросов и в результате учащиеся сами дают определение теплопроводности, записывают в тетрадь.

Теплопроводность - это вид теплообмена, при котором энергия передается частицами, имеющими большую энергию, частицам, имеющим меньшую энергию ( от нагретой части тела к холодной).

Учитель: Далее выясняем, как она происходит? (Учитель привлекает учащихся к выяснению этого вопроса с точки зрения внутреннего строения тел. Результат обсуждения: частицы передают энергию в результате теплового движения и взаимодействия частиц (записывается учащимися в тетрадь).

Демонстрация опыта № 2: нагреваем 2 стержня: стальной и медный одновременно.

Учитель: Вещества разные. Одинаково ли они передают тепло? В процессе опыта они видят, что медь нагревается быстрее, чем железо. Результат этих двух опытов позволяет вместе сформулировать особенности этого вида теплообмена, с записью в тетрадь.

Особенности:

1) само вещество не переносится;

2) разные вещества имеют разную теплопроводность

(у металлов – хорошая; у жидкостей – мала; у газов – почти нет)

Учитель: Давайте ответим на вопрос, прозвучавший в начале урока. Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Идет обсуждение вопроса и делается вывод.

Ученик: теплопроводность металла больше, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу.

Учитель: А где на практике используются полученные нами знания? Найдите ответ на стр.13.

Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью.

Учащиеся осмысливают практическую значимость, полезность приобретаемых знаний.

Учитель: записываем второй вид теплообмена.

2. Конвекция.

Демонстрация опыта №3: включенная электрическая плитка, сверху к которой подносят электрический султан.

Учитель: Почему бумага шевелится? В результате обсуждения – вывод: нагретый воздух поднимается вверх (всплывает по закону Архимеда) и шевелит бумагу.

Демонстрация опыта №4: колба с водой и крупинкой марганца нагревается снизу.

Учитель: Что наблюдаем? Учащиеся четко видят, что нагретые подкрашенные слои жидкости поднимаются вверх, и их место занимают холодные. Так что же такое конвекция?

Ученик: Конвекция – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Учитель: запишите в тетрадь.

Демонстрация опыта №5: одна колба с водой и крупинкой марганца нагревается сама, а другая нагревается и постепенно перемешивается.

Учитель: Чем они отличаются? В обоих происходит конвекция. Так чем? В результате обсуждения делается вывод, записывается в тетрадь.

Ученик: их 2 вида: естественная и вынужденная.

Учитель: Какие особенности вы увидели?

Ученик:

1) само вещество переносится;

2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах,

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Учитель: Запишите особенности в тетрадь. Мы с вами подошли к ответу на второй вопрос: “Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?”

Ученик: Нагревание воздуха в комнате происходит в результате конвекции, а чтобы она происходила, нагревать нужно снизу, значит, радиаторы отопления должны быть внизу, под окном, т.е. в самом холодном месте комнаты.

Демонстрация опыта №6: включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.

Учитель: Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре?

Ученик: Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась.

Учитель: Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? Есть здесь теплопроводность? Конвекция?

Ученик: Теплопроводности нет, т.к. между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.

Учитель: Это действительно новый вид теплообмена- излучение (лучистый теплообмен).

Примером являются солнечные лучи и тепловые лучи, испускаемые нагретыми телами. Записали в тетрадь третий вид теплообмена.

Излучение - это теплообмен, при котором энергия переносится   электромагнитными лучами.

Особенности:

1) излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),

2) происходит в вакууме,

3) зависит от цвета поверхностей (темная поверхность лучше излучает и поглощает тепло, светлая- наоборот).

Теперь мы с вами можем ответить на вопрос, поставленный в начале урока:

“Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?”

Идет обсуждение вопроса и делается вывод.

Ученик: Одежда светлого цвета меньше нагревается в жаркий солнечный летний день, и нам не так жарко.

Учитель: А где на практике используются полученные нами знания? Найдите ответ на стр.17, последний абзац и далее.

Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью.

Учащиеся осмысливают практическую значимость, полезность приобретаемых знаний.

3. Домашнее задание.

П.4-6 читать, тетрадь учить, №956, 960.970 из сборника задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой.

Желающие ученики могут подготовить к следующему уроку небольшие сообщения о применении теплообмена в природе и технике (“Виды теплопередач в быту, в авиации, в сельском хозяйстве” и др.); №979 из сборника задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой.

4. Закрепление изученного материала.

Учитель: Закрепление изученного материала (упражнение 1(1) , 2(1), 3(1) по учебнику А.В Перышкина).

Подведение итогов работы на уроке:

  • Все ли было на уроке понятно?
  • Было ли на уроке интересно?
  • Усвоена ли тема урока?

Учитель: Если вопросов нет, то решаем тест.(3 вариант- “3”)

Тест по теме: “Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение”

1 вариант.

Часть 1.

1. Передача энергии от Солнца к Земле осуществляется в основном

1) теплопроводностью

2) излучением

3) конвекцией

4) работой

2. Зимой в меховой шубе человеку тепло потому, что

1) в шубе большой массы сохраняется много тепла и она отдает его понемногу человеку

2) в мехе много воздуха с большой теплоемкостью; имеющееся в мехе тепло передается человеку

3) в мехе много воздуха с малой теплопроводностью; это способствует сохранению тепла, выделяемого телом человека

4) мех обладает способностью повышать температуру любого тела, находящегося внутри него

3. При обогревании комнаты радиатором центрального отопления энергия от батареи распределяется по всей комнате

1) только за счет явления теплопроводности

2) только путем конвекции

3) только излучением

4) теплопроводностью и излучением передается холодному воздуху у ее поверхности, затем конвекцией распределяется по всей комнате

Часть 2.

4. Зачем на нефтебазах баки для хранения топлива красят “серебристой” краской?

Часть 3.

5. Какие тела- твердые, жидкие или газообразные – обладают лучшей теплопроводностью? Почему?

Тест по теме: “Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение”

2 вариант.

Часть 1.

1. Конвекция играет наиболее важную роль в процессе передачи энергии от

1) нагретой поверхности Земли верхним слоям атмосферы

2) пламени костра человеку, греющемуся у костра

3) горячего утюга разглаживаемой рубашке

4) Солнца к Земле

2. Зачем используют в окнах рамы с двойными стеклами?

1) Чтобы в дом входило меньше солнечного излучения летом и больше зимой

2) Слой воздуха между стеклами имеет меньшую теплопроводность, чем тонкое твердое стекло; это уменьшает теплоотдачу из дома зимой и теплопередачу в дом летом

3) При двойных стеклах в окнах тепловое излучение свободно входит в дом, но не может выходить; это дает дополнительный обогрев зимой

4) Двойные стекла нужны для прочности

3. В жаркий солнечный день на открытом пространстве нужно сохранить от таяния как можно дольше большой кусок льда. Имеется тонкая белая ткань. Белая шуба и черная шуба. Чем накрыть лед для лучшего сохранения?

1) Только белой тканью

2) Только белой шубой

3) Только черной шубой

4) Черной шубой, белой шубой и белой тканью

Часть 2.

5. Где необходимо держать термометр для определения температуры воздуха – в тени или на солнце?

Часть 3.

6.  В каких телах – жидкостях, твердых телах, газах – наблюдается конвекция? Почему?

Тест по теме: “Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение”

3 вариант.

1. Конвекцией называют вид теплообмена, при котором энергия…

1) Передается от нагретого тела с помощью лучей.

2) От нагретого конца тела к холодному без переноса вещества.

3) Переносится самими частицами вещества.

2. Каков способ передачи тепла от костра?

1). Излучение.

2). Теплопроводность.

3). Конвекция.

3. Ложка, помещенная в стакан с горячей водой, нагревается. Каким способом происходит теплообмен?

1).Излучение

2). Теплопроводность

3). Конвекция.

4. Какое вещество обладает наибольшей теплопроводностью?

1). Шерсть

2). Железо

3). Бумага.

5. Какое вещество обладает наименьшей теплопроводностью?

1).Серебро

2). Воздух

3). Алюминий.

Вывод: постановка проблемы в начале урока и опыты, при проведении которых учащиеся самостоятельно или вместе с учителем делают выводы, вызывают интерес, заставляют учащихся обмениваться точками зрения, вырабатывать верное решение, развивает учебную самостоятельность, дает возможность закрепить изученный материал. Учащиеся осмысливают практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений.

Презентация.

Приложение

27.11.2010