shkolageo.ru 1

МОУ Новоберезовская СОШ учитель Тестова В. Л.



Урок: «Мир тепловых явлений»

Цель:

1) организация интересной творческой коллективной работы учащихся 8-11 классов обобщить и повторить полученные знания по данной теме;

приобретение навыков реферативной работы; умение пользоваться ТСО, применять ИКТ;

2) развитие коммуникативных способностей, преодоление разного рода комплексов, этикета, самостоятельности.

3) активизация познавательных интересов.


План урока

1. Организационный момент. Вступительное слово учителя.

2. «Выступление М. В. Ломоносова с критикой теории теплорода».

3. Работа класса с терминами по теме «Тепловые явления».

4. Слайд-фильм о способах изменения внутренней энергии и видах теплопередачи.

5. Слайд-викторина «Тепловые явления в природе и быту».

6. Конкурс « Четыре портрета» физической величины».

7. Историческая справка о первых тепловцх машинах.

8. Демонстрация действия паровой машины Томасом Ньюкоменом.

9.Сценка «Джеймс Уатт и Т. Ньюкомен (экспериментальное определение потерь энергии паровой машины Ньюкомена, исследование).

10. Реферативная рабога (презентация) «От паровых машин к двигателю внутреннего сгорания».

Ход урока


Сегодня урок (приуроченный к 300- летию М. В. Ломоносова) посвятим тепловым явлениям. Именно М. В. Ломоносов в 1744 г работал над трактатом «Размышления о причине геплоты и холода». Тепловые явления играют огромную роль в окружающем нас мире, в жизни человека, растений, животных, а также в технике.

Сценка 1.

1744 г. Санкт-Петербург. Научная лаборатория М. В. Ломоносова. На лабораторном столе- оборудование, модель паровой машины Ньюкомена. Ученый работает над трактатом «Размышление о причине теплоты и холода».

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 теплорода в тело поступает, при охлаждении – отдается. Значит горячее тело содержит больше теплорода, чем холодное. Но тогда при нагревании вес тела должен увеличиваться, но этого не наблюдается в моем опыте. 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 движения обусловлены изменениями в их движении.


Критические замечания по поводу высказывания Ломоносова (роль ведущего).

В своем трактате М. В. Ломоносов изложил все основные положения М.К.Т. и причины теплоты, правильно разграничил понятия «температуры» и «количество теплоты» и дал им молекулярно-кинетическое истолкование. Он понял, что температура тела или «степень теплоты « определяется скоростью движения частиц, тогда как количество теплоты зависит от общего количества движения частиц.

Теперь физики знают ответы на многие вопросы, связанными с тепловыми явлениями.


Слайд 1. Опрос учащихся (на понимание терминов темы «Тепловые явления».

Слайд 2. Показ слайд – фильмов и опрос учащихся о способах изменения внутренней энергии и видах теплопередач.

Слайд – викторина «Тепловые явления в природе и быту».

Конкурс «Четыре портрета» физической величины.


Каждая физическая величина имеет 4 облика, 4 лица: название, обозначение, единицу измерения, смысл.


Таблица 1


Теплота сгорания










Дж

Количество теплоты







Плотность










Дж/кг

Удельная теплота плавления








Дж(кг.С)









Таблица 2





Количество теплоты







Удельная теплота парообразования

Дж/кг







Дж/кг













С







теплоемкость

С

Дж/кгС

















Историческая справка о первых тепловых машинах


Задача науки – не только объяснение явлений, но и применение знаний для практических целей.

Как известно из исторических источников, приблизительно в 1-2 вв. н.э. в Александрии была создана паровая машина – эолипил. Ее создателем был хорошо известный древнегреческий ученый и инженер, прподаватель школы Герон Александрийский. Он знал о «движущей силе» нагретого воздуха и водяного пара. Что же представлял собой его эолипил?

Слайд. Это был металлический шар, из которого выходили две трубки с загнутыми концами. В шар наливали воду и разводили под ним костер. Когда образовавшийся пар начинал выходить из трубок, шар приходил во вращение.


Эта интересная игрушка приводила в восторг публику. Мысль о том, чтобы «приспособить пар к делу», использовать как двигатель, пока не возникала. Это и понятно; техника еще не была развита; к тому же имелась дешевая рабочая сила многочисленных рабов, домашних животных, воды и ветра; пока ее хватало.

Появление теплового двигателя связано с возникновением и развитием производства промышленного в начале 18 века.

Что называется тепловым двигателем? – вопрос классу.

Одной из действующих тепловых машин стала машина, созданная англичанином – изобретателем Томасом Ньюкоменом в 1705 году. Эта, по нынешним представлениям, весьма несовершенная машина применялась для откачки воды из шахт; она использовалась десятилетиями, потребляя огромное количество теплоты главным образом из-за необходимости периодически нагревать цилиндр после охлаждения его водой.

Модель этого устройства продемонстрирует сам сэр Ньюкомен, которого нам чудом, благодаря машине времени, удалось пригласить сюда.

Прошу вас, сэр.


Сценка: «Демонстрация опыта Томасом Ньюкоменом и его опрос

учащихся. (слайды с вопросами и модель тепловой машины ).

Перед вами, господа, модель моей паровой машины. Ее основная часть – цилиндр - стеклянная пробирка, в которую налита вода комнатной температуры. Внутри пробирки перемещается поршень, соединенный с помощью неполвижных блоков с крюком, который поднимает и опускает груз. Топливом служит сухое горючее. Пар, двигая поршень, совершает механическую работу. Схема такого опыта перед вами.

Слайд. Вопросы классу

Благодарю вас за ответы. Я хотел бы знать, насколько эффективна иоя машина, но не умею этого определить.

Сценка «Джеймс Уатт и Т. Ньюкомен».

Уатт. Добрый день! Я изобрел свою паровую машину почти через 70 лет после Вас, господин Ньюкомен. (слайд паровой машины Уатта).И так как наука за это время ушла вперед, я могу рассчитать КПД вашей машины.


Ньюкомен. Прежде чем решать задачу, хочу задать вам, господа учащиеся, еще несколько вопросов.


  1. Как рассчитать механическую работу?

  2. Как определить совершенную работу в нашем случае?

  3. Чему равна затраченная энергия?

  4. Что такое КПД?

  5. Как рассчитать КПД?

Уатт. Я предполагаю, что КПД очень мал. Проведем исследование.

Ньюкомен. Потери энергии на мой взгляд, невелики.


Уатт. Я думаю обратное: много энергии топлива расходуется впустую, в частности, на нагревание окружающего пространства, а также пробирки.

Уатт проводит эксперимент:

Доведем до кипения 5 мл воды и определим массу сгоревшего при этом топлива. Тогда, зная теплоту сгорания топлива и удельную теплоемкость воды, сможем рассчитать количество теплоты, выделевшееся при сгорании топлива, и количество теплоты, которое получила вода при нагревании до кипения. Разность между ними – это потери энергии.

Уатт проводит опыт, ассистент записывает данные эксперимента на доске, а учащиеся себе в тетради.

Уатт дает рассуждения, ассистент записывает в виде формул, записывает расчеты, которые Уатт сделал.


Уатт. Видите, как велики потери энергии; значит, много энергии расходуется впустую. Теперь можно найти КПД модели машины господина Ньюкомена.

Ньюкомен. Да, действительно, величина малая. Вы правы, мистер Уатт.

Выступление. «От паровых машин к ДВС.

Реферат. Презентация.


Сценка: «М. В. Ломоносов и Ньюкомен.


Ломоносов. Да! Все, что мы здесь сегодня увидели и услышали, весьма интересно. И оно свидетельствует об удивительной пытливости ума человеческого, которая привела к такому прогрессу в науке и технике.

Ньюкомен. Согласен. Но я хотел бы, чтобы люди 21 века, живущие в эпоху сильно развитой техники, не забыли, что основу молекулярно – кинетической теории тепловых явлений заложили в числе других Вы, Михаил Васильевич опытами , изложенными в трактате «Размышления о причине теплоты и холода», написанном 2,5 века назад

Ломоносов. Мои юные сограждане! Я вижу ваш интерес к науке и рад зтому. Скажу вам как исследователь: один опыт я ставлю выше, чем тысячи мнений, рожденных только воображением. Не забывайте о наиважнейшей роли эксперимента в естественных науках! Хочу вам пожелать: везде исследовать «всечастно, что есть велико и прекрасно, чего еще не видел свет».

Спасибо за внимание!