Каким способом и как изменяется внутренняя энергия продуктов положенных

Урок физики

Способы изменения внутренней энергии

(урок с использованием ИКТ)

Автор: Апросинкина Наталья Владимировна, учитель физики и информатики

МОУ СОШ №3 города Георгиевска Ставропольского края

Цель урока:

сформировать у учащихся понятие о внутренней энергии тела; знакомство со способами изменения внутренней энергии тела

Задачи:

Образовательные:

1. Сформировать понятия теплопередачи и изменения внутренней энергии путём совершения механической работы

2. Отработка и закрепление умений учащихся применять свои знания для объяснения конкретных явлений.

Развивающая:

1. Развивать интерес к физике, мотивировать необходимость изучения тепловых явлений, раскрывать на интересных и важных примерах их широкое проявление в природе, показывать применение знаний о тепловых явлениях в быту и технике.

2. Развитие умений применять полученные знания при решении расчетных и качественных задач.

3. Развитие логического мышления.

Воспитательная:

1. Развитие коммуникативных умений и навыков при работе в классе

2. Развитие информационных УУН

3. Воспитание добросовестного отношения к труду

по информатике:

Образовательные:

1. Обеспечить применение практических навыков для работы с ресурсами Интернет

https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7971-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_2.swf

Развивающие:

1. Развитие аналитико-синтезирующего мышления (формирование умений выделять существенные признаки и свойства объектов, формировать умение делать выводы).

2. Развитие умений применять знания на практике .

3. Развитие общетрудовых и политехнических умений (развитие операционно-контрольных умений – умение пользоваться мышью, клавиатурой; оценивать результаты выполненных действий; регулировать и контролировать свои действия).

Тип урока: урок получения новых знаний с интегрирированием знаний, умений и навыков по физике и информатике.

Межпредметные связи (с трудовым обучением) – нагревание инструментов и обрабатываемых деталей во время работы в школьных мастерских.

Оборудование:

Физика: Кусок проволоки, металлическая трубка с эфиром, шнур, стакан воды, термометр, цилиндр металлический (заранее нагретый),

Информатика: Сеть Интернет.

Наглядность и демонстрации. КП «Способы изменения внутренней энергии тела». Опыты:

1. Вылет пробки из металлической трубки с эфиром при натирании трубки.

2. Нагревание воды в стакане от металлического цилиндра.

Структура урока:

Организационный момент:

Этап подготовки учащихся к активной и сознательной работе по систематизации знаний, умений, навыков (постановка целей и задач).

Уважаемые друзья! Сегодня наш урок необычный.

Повторение изученного материала

Мы продолжаем изучать вопросы тепловых явлений. Сегодня рассматриваем способы изменения внутренней энергии. А прежде чем мы начнем говорить о способах изменения внутренней энергии, давайте вспомним материал предыдущего урока:

Физический диктант (заполнить пропуски): (слайд)

1. Нас окружают физические…

2. Они состоят из…

3. … движутся непрерывно.

4. Кинетическая энергия движущихся молекул и потенциальная энергия их взаимодействия образуют… энергию.

5. Об изменении внутренней энергии тела мы судим по…

Проверим ваши ответы (учащиеся обменивают своими ответами в парах и осуществляют взаимопроверку).

Пять правильных ответов это «5», четыре правильных ответа- «4» и так далее.

1. Нас окружают физические тела

2. Они состоят из молекул.

3. Молекулы движутся непрерывно.

4. Кинетическая энергия движущихся молекул и потенциальная энергия их взаимодействия образуют внутреннюю энергию.

5. Об изменении внутренней энергии тела мы судим по изменению температуры тела и деформации.

Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. 
Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией.
Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела.

(слайд)

Изучение нового материала

Поговорим подробнее о способах изменения внутренней энергии тела. Запишите тему урока.

Внутренняя энергия не является величиной постоянной.

Если температура тела увеличивается, увеличивается и внутренняя энергия тела. Это означает, что молекулы этого тела начинают быстрее двигаться, чаще взаимодействовать друг с другом, и, соответственно расстояние между частицами увеличивается. Следовательно, энергия этого тела тоже увеличивается.

 Если же температура понижается, тело остывает, то это означает, что молекулы начинают двигаться медленнее, их кинетическая энергия и расстояние между ними уменьшается, и, следовательно, энергия тела тоже убывает.

Можно сказать, что температура является главной характеристикой внутренней энергии тела.

Итак, от каких величин зависит внутренняя энергия тела?

  Когда мы говорим об изменении внутренней энергии тела, то необходимо отметить, что не сразу сложилась теория, связывающая внутреннюю энергию и движение частиц. Почти до конца 19 века считалось, что существует так называемая субстанция – теплород, которая, втекая в тело, увеличивает его внутреннюю энергию, температуру; течением этой жидкости считалась его внутренняя энергия. А если тело остывает, то этот теплород вытекает из тела, соответственно, внутренняя энергия его уменьшается.

Демонстрация: опыт по сгибанию и разгибанию медной проволоки. Место сгиба быстро становится теплым.

– Почему проволока в месте сгиба нагревается?

Обсуждая ответ на поставленный вопрос, учащиеся приходят к выводу, что, сгибая и разгибая кусок проволоки, мы совершаем механическую работу. Так как температура сгиба увеличилась, то увеличилась и средняя кинетическая энергия молекул, а значит и внутренняя энергия. Следовательно, механическая работа превратилась во внутреннюю энергию.

Рассмотрим опыт, описанный в учебнике на стр.8 (рис.4). (слайд)

Что мы совершали, натирая трубку шнуром? (Механическую работу). Как при этом изменилась внутренняя энергия жидкости внутри трубки? (Увеличилась). За счет чего увеличилась внутренняя энергия пара? (За счет совершения механической работы при натирании трубки верёвкой).

Этот способ увеличения внутренней энергии тела при трении был известен людям с глубокой древности. Именно таким способом люди добывали огонь.

Сделаем общий вывод: как можно увеличить внутреннюю энергию тела? (Совершая над ним механическую работу).

В своей жизненной практике вы также не раз сталкивались с увеличением внутренней энергии тела при совершении над ним механической работы. Работая в мастерских, например, обтачивая детали напильником, что вы замечали? (Детали нагревались).

Если  мы будем совершать работу, то тем самым будем изменять энергию тела.

То же самое можно сказать о внутренней энергии: если мы будем совершать работу над телом какими -либо внешними силами, то соответственно, внутренняя энергия этого тела будет изменяться. Если само тело будет совершать работу, например, газ, расширяясь, то будет меняться внутренняя энергия самого газа.

(слайд)

Первые опыты по изменению внутренней энергии провел английский инженер и физик Румфорт, который в 18 веке при изготовлении пушек занимался сверлением ствола. Когда происходило сверление, Румфорт заметил, что и сверло, и сам ствол очень сильно нагреваются. В результате эксперимента он убедился, что при движении-вращении сверла можно нагреть даже воду, т.е. на вершине сверла укрепляли ведро с водой, которое в результате движения сверла, закипало, выделялась огромная энергия. Это доказывало, что внутренняя энергия тела может быть изменена при помощи совершения работы.

В технике, промышленности, повседневной практике мы постоянно встречаемся с изменением внутренней энергии тела при совершении работы: нагревание тел при ковке, при ударе; совершение работы сжатым воздухом или паром и др. (слайд)

Демонстрация: Проведём еще один опыт. В стакан с водой, имеющей температуру 20⁰С опустим цилиндр с температурой 100⁰С. Через некоторое время температура воды станет равна 60⁰С. Но и температура цилиндра также станет 60⁰С. За счёт чего повышается температура воды в стакане? (Цилиндр передаёт часть тепла воде. При этом температура (внутренняя энергия) воды становится выше, а температура (внутренняя энергия) цилиндра уменьшается). Такое явление, когда одно тело отдает энергию, а другое принимает, называется теплообменом. При теплообмене температура взаимодействующих тел становятся одинаковой. (слайд)

Совершается ли работа над телом при теплообмене? (Нет). Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Изменение внутренней энергии способом теплопередачи: нагревание чайника на плите, или, если вы вдруг опустили ложку чайную в стакан с чаем, то увидите, что эта ложка нагревается, т.е. как происходит этот нагрев, без совершения работы.

Внутренняя энергия тела изменяет свою энергию и за счет теплопередачи, и за счет совершения работы.

(слайд)

Внутренняя энергия изменяется при помощи работы и теплопередачи. Необходимо отметить, что теплопередача может происходить тремя способами, это:

1) Процесс конвекции;

2)Процесс излучения;

3) Процесс теплопроводности.

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами.

Об этом мы будем говорить на последующих уроках.

Закрепление.

(слайд)

Вопрос 1. Если кусок алюминиевой проволоки расклепать на наковальне или быстро изгибать в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается. Объясните явление.

Ответ:Над проволокой совершается механическая работа. Механическая энергия превращается во внутреннюю.

Вопрос №2. Чем объясняется сильный нагрев покрышек автомобиля во время длительной езды?

Ответ.Покрышки нагреваются а счёт работы трения при частичном проскальзывании из по полотну дороги, и за счёт работы деформации покрышки при качении.

Вопрос №3. Когда автомобиль расходует больше горючего: при езде без остановки или с остановками? Почему?

Ответ: При остановке кинетическая энергия автомобиля превращается во внутреннюю энергию тормозных колодок. Чтобы каждый раз после остановки приобрести необходимую скорость, в двигателе должно быть израсходовано дополнительно некоторое количество горючего.

Самостоятельная работа:

Ответьте на вопросы:

1. Почему при обработке детали напильником деталь и напильник нагреваются?
2. Каким способом и как изменяется внутренняя энергия продуктов, положенных в холодильник?
3. Молоток будет нагреваться, когда им забивают гвозди, а также когда он лежит на солнце. Каким образом меняется внутренняя энергия молотка в каждом случае?
4. Как древние люди добывали огонь? Как сегодня в походных условиях получают огонь?
5. Каким образом происходит нагревание двигателя и его охлаждение при движении автомобиля?

Тестирование https://bocharova.ucoz.ru/index/sposoby_izmenenija_vnutrennej_ehnergii_tela/0-50

Домашнее задание

(слайд)

§ 3; задание.1(стр.10)

Домашние опыты:

1 ряд:

Возьмите новый целый полиэтиленовый пакет. Ополосните пакет внутригорячей водой так, чтобы остались капли. Герметично привяжите его к наконечнику велосипедного насоса или большой резиновой груши. Энергично накачайте воздух в пакет, чтобы он лопнул. В воздухе появится туман. Объясните наблюдаемое явление.

2 ряд:

Измерьте домашним термометром температуру воды, налитой в банку или бутылку.
Плотно закройте сосуд и 10–15 мин интенсивно встряхивайте его, 
после чего вновь измерьте температуру. 
Чтобы исключить передачу тепла от рук, наденьте варежки или заверните сосуд в полотенце. Какой способ изменения внутренней энергии вы использовали? Поясните.

3 ряд:

Возьмите резиновую ленту, связанную кольцом, приложите ленту ко лбу и запомните ее температуру. Удерживая резину пальцами руки, несколько раз энергично растяните и в растянутом виде снова прижмите ко лбу. Сделайте вывод о температуре и причинах, вызвавших изменение.

Подведение итогов урока

Итак, внутренняя энергия тела – это суммарная потенциальная и кинетическая энергия всех молекул тела. Молекулы обладают потенциальной энергией, т.к. взаимодействуют друг с другом. Потенциальная энергия молекул зависит от расстояния между молекулами. Расстояние между молекулами можно изменить деформацией или нагреванием. При нагревании и охлаждении расстояние между молекулами изменяется не очень сильно. Значительно расстояние между молекулами изменяется при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Молекулы обладают кинетической энергией, т.к. находятся в непрерывном движении. Кинетическая энергия молекул зависит от скорости движения молекул. Скорость движения молекул зависит от температуры. Следовательно, внутренняя энергия тела изменяется при деформации и изменении температуры тела.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая над телом механическую работу и способом теплопередачи. Теплопередача также совершается также несколькими способами.

– Выставление оценок за работу на уроке