Конспект урока в 8 классе.Тепловое движение. Температура

Урок №1                                                                                           Дата______

Тема урока: «Тепловое движение. Температура».

Цели урока:

1.     объяснить тепловое движение частиц;

2.     ввести понятие температура;

3.     установить связь температуры тела и скорости движения его молекул;

4.      познакомить учащихся с основными характеристиками тепловых процессов, с тепловым движением как особым видом движения.

5.     продемонстрировать визуальный ряд приборов, измеряющих температуру

Приборы и материалы:

1.     три сосуда с водой – горячей, теплой, холодной

2.     ножницы и карандаш

3.     компьютерная презентация

Ход урока.

I.      Объяснение нового теоретического материала.

Слайд 1. «Физика – древнейшая наука»

Здравствуйте ребята! Мы продолжаем изучать курс физики. Нам понадобятся: учебник, сборник задач по физике, 2 рабочие тетради, одна из которых на печатной основе, а также 2 тетради для контрольных и лабораторных работ.

Приступая к изучению нового предмета в 7 классе, мы говорили о том, что слово «физика» происходит от греческого фюзис, что означает «природа». Первыми физиками были древнегреческие философы, жившие ещё до нашей эры. (Слайд 2) Самым известным был Аристотель (IV век до н.э.), он ввёл термин «физика» в научный обиход. (Слайд 3) В русский язык это слово ввёл Ломоносов (XVIII век).

Слайд 4 “Физика – наука о природе и тех изменениях, которые в ней происходят»

Изменения, происходящие в природе - физические явления. К ним относятся: механические, электрические, магнитные, оптические, звуковые, тепловые. (Слайды 5-10)

Именно о тепловых явлениях мы и будем говорить в течение 24 часов. Запишите число и тему урока: «Тепловое движение. Температура». (Слайд 11)

Вам известно, что мир физики занимателен и многообразен. Живя в среде научно-технического прогресса, мы имеем возможность исследовать мир природы и сравнивать свои наблюдения с научными фактами. Чем неожиданнее наши открытия, тем интереснее для нас наука. Так давайте попробуем самостоятельно открыть нечто новое для Вас. И быть может это заинтересует вас настолько, что вы не остановитесь на достигнутом и откроете что-то новое для всего человечества.

А сейчас посмотрите на экран (Слайд 12), перед вами картинки с изображением таяния льда, кипения воды, снегопада или по-другому образования снега, действия электронагревательных приборов, плавления металлов.

1.     Что объединяет все эти картинки?

Ответ: Это все - тепловые явления.

2.     По каким признакам вы это определили?

Ответ: все эти явления, связанны с изменением температуры тел.

3.     Какие тепловые явления происходят на кухне в вашей квартире?

Из того, что вы перечислили, я надеюсь вы поняли, что теперь поняли тепловые явления происходят вокруг нас постоянно. Для них характерно изменение температуры или агрегатного состояния тел.

Говоря о тепловых явлениях, мы часто употребляем слова: «холодный», «теплый», «горячий» …. Тем самым, на бытовом языке, указываем на различную степень нагретости тел, подразумевая при этом разную температуру.

От температуры зависят свойства тел. Состояние воды, льда изменение времени года. Фетр либо мягкий (шляпы), либо хрупкий. Стекло либо твёрдое, либо жидкое. (Слайд 13) Запишите:

Слайд 12. Температура – величина, характеризующая тепловое состояние тел, степень его нагретости.

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Температура связана с субъективными ощущениями «тепла» и «холода», связанными с тем, отдаёт ли живая ткань тепло или получает его.

Возьмите в руки ножницы и карандаш. Чувствуете? Ножницы на ощупь кажутся холоднее, чем карандаш. На самом деле температура их одинакова.

Чтобы окончательно убедиться в том, что температура понятие субъективное проведем небольшой эксперимент.

 Эксперимент:

Перед вами три сосуда с водой – горячей, теплой, холодной. Опустите одну руку в сосуд с горячей водой, а другую в сосуд с холодной водой. Подержите несколько минут. Опустите теперь обе руки в сосуд с теплой. Опиши свои ощущения.

(учащиеся описывают свои ощущения)

 Как видите две руки ощущают температуру по-разному. Поэтому для измерения температуры необходимы приборы.

(Слайд 15) Термометр —   прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее.

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 г. он использовал термоскоп. (Слайд 17) Термоскоп представлял собой колбу с длиной ножкой. В нее наливали воду, затем переворачивали в стакан ножкой вниз. Часть воды выливалась, но часть воды оставалась в ножке. Если нагревать колбу, в которой находится воздух, то уровень воды будет опускаться, а если охлаждать, то повышаться. Объясняется это тем, что при нагревании вещества расширяются, а при охлаждении сжимаются.

Из-за отсутствия шкалы термоскоп лишь позволял судить о степени нагретости тела. Кроме того, точно измерить температуру таким термоскопом нельзя, так как его показания будут сильно зависеть от атмосферного давления.

Но несмотря на это, изобретение термоскопа было важным шагом в термометрии.

Воздушный (или газовый) термоскоп Гийома Амонтона, созданный в 1702г., был похож на термоскоп Галилея и принцип его действия был тот же, только вместо воды он использовал воздух. А сам термоскоп представлял собой сифонный барометр, открытое колено которого было продолжено кверху, наполнено сначала крепким раствором поташа (это сухой остаток, выпаренный из раствора древесной золы), сверху нефтью и оканчивалось запаянным резервуаром с воздухом.

Преимущество термометра Амонтона над термометром Галилея заключалось в том, что он не зависит от атмосферного давления. С небольшими изменениями этот термометр дошел и до наших дней. (Слайд 18)

На слайде слева жидкостные   термоскопы постоянного объема. Термометры с жидкостью описаны в первый раз в 1667 г. Сначала их наполняли водой, но они лопались, когда она замерзала, позже в них стали добавлять спирт или ртуть. Употреблять для этого винный спирт начали по мысли великого герцога тосканского Фердинанда II. Флорентийские термометры сохранились в нескольких экземплярах до нашего времени в музее Галилея во Флоренции (Слайд 19).

Справа термометр Галилея, который чаще используется в качестве сувенира.

Он представляет собой запаянный стеклянный цилиндр, наполненный жидкостью, в которой плавают стеклянные сферические сосудики-буйки (от 3-х до 11-ти). К каждому такому поплавку прикреплена снизу золотистая или серебристая бирка с выбитым на ней значением температуры. Поплавки по-разному наполнены жидкостью для того, чтобы их средняя плотность была различна: самая маленькая плотность у верхнего, самая большая – у нижнего, но у всех близка к плотности воды. С понижением температуры воздуха в помещении, понижается температура воды в сосуде, вода сжимается, и плотность её становится больше, шарики поднимаются вверх один за другим, при повышении - опускаются. Диапазон температур, измеряемых термометром: 16°С -28°С, шаг - 1 °С. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших шаров. (Слайд 19)

(Слайд 20) Современную форму термометру придал Фаренгейт. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начинающегося замерзания воды» он ставил 32°, а 96° при температуре здорового человеческого тела, во рту или под мышкой. Впоследствии он нашёл, что вода кипит при 212° и эта температура была всегда одна и та же при постоянном атмосферном давлении. шкала Фаренгейта по сей день пользуется в Англии, США, Франции, Латинской Америке и некоторых других странах.

(Слайд 21) Работы Реомюра хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, к употреблению неудобный, а его способ разделения на градусы неточный и неудобный. После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки мастеровых, так как термометры стали предметом торговли.

(Слайд 22) Окончательно установил обе постоянные точки (тающего льда и кипящей воды), шведский физик Цельсий в 1742 г., но, чтобы избежать отрицательных чисел, первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. Обратное обозначение он принял по совету шведских учёных: ботаника Линнея и астронома М. Штремера.

(Слайд 23) В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.

Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C.

Температура кипения воды равна 373 К, температура таяния льда 273 К.

Число градусов Цельсия и кельвинов между точками замерзания и кипения воды одинаково и равно 100. Поэтому градусы Цельсия переводятся в кельвины по формуле  

Т= t °C + 273,15.

На следующих слайдах приведены сравнения шкал Фаренгейта, Цельсия Реомюра и Кельвина. (Слайды 24 - 26)

(Слайд 27) Существует несколько видов термометров: жидкостные, механические, электрические, оптические.

 Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр, при изменении температуры окружающей среды. Среди самых различных термометров – глицериновых, спиртовых, ртутных, наибольшую популярность в нашем стане, как и во всем мире, получили ртутные термометры. Основным преимуществом ртути, стоит считать её непрозрачность – это позволяет определить температуру с высокой точностью. Высокая результативность обусловлена и великолепной теплопроводностью ртути.

Такой термометр позволяет показывать температуру в самых разных диапазонах – ртуть сохраняет свои свойства и остается жидкой и при минус пятидесяти, и при плюс тридцати. (Слайд 28)

Перед вами разные жидкостные термометры.

Поскольку термометр всегда показывает свою собственную температуру, для определения температуры среды: термометр следует поместить в эту среду и подождать до тех пор, пока температура прибора не перестанет изменяться, приняв значение, равное температуре окружающей среды.  В быту нашли применение не только ртутные термометры, но также цифровые, и электронные. (Слайд 29)  

Их применение отличается невероятным удобством. Цифровой термометр позволяет измерять температуру не с помощью ртути, а посредством электронно-цифровых встроенных датчиков. Принцип их работы основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.

Следует отметить, что на таких термометрах температуру тела можно посмотреть на дисплее, где она уже будет выводиться в виде цифр, а потому присматриваться и считать градуированные деления уже не стоит. Основными достоинствами цифрового термометра стоит назвать его высокую надежность, ведь чтобы разбить такой термометр, вам придется изрядно постараться. Более того, цифровые термометры не содержат ртути, что также говорит о безопасности их использования.  Измерить с помощью них температуру можно в кратчайший срок – на это затрачивается всего лишь 30-60 секунд. О результате вас возвестит звуковой сигнал термометра.

Помимо часто используемых нами термометров, существуют механические   термометры. (Слайд 30) Они работают по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла.

Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных параметров при изменении температуры.  (Слайд 31)

И наконец, газовые термометры. (Слайд 32) Их действие основано на зависимости давления или объёма газа от температуры. Давление газа, как и его температура зависят от одной и той же величины — от скорости молекул газа.  Именно поэтому показания газового термометра   считаются самыми точными.

Научившись измерять температуру, люди все же долгое время не понимали, что же именно они измеряют. Давайте и мы попробуем ответить на этот вопрос.

Для начала вспомним, что при изменении температуры тела изменяются его линейные размеры (при нагревании тело расширяется, при охлаждении – сужается). Это связано с поведением молекул. При нагревании увеличивается скорость движения частиц, соответственно, они начинают чаще взаимодействовать и объем увеличивается. (Слайд 33)

Из этого можно сделать вывод, что температура связана с движением частиц, из которых состоят тела (это относится и к твердым, и к жидким, и к газообразным телам).

Движение частиц в газах является беспорядочным (так как молекулы и атомы в газах практически не взаимодействуют). (Слайд 34, а)

Движение частиц в жидкостях является «скачкообразным», то есть молекулы ведут «оседлый образ жизни», но способны «перепрыгивать» с одного места на другое. Этим определяется текучесть жидкостей. (Слайд 34, б)

Движение частиц в твердых телах называется колебательным. (Слайд 34, в)

Таким образом, все частицы находятся в непрерывном движении. Это движение частиц называется тепловым движением (беспорядочное, хаотическое движение). Запишите,

(Слайд 35) Тепловое движение - беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела.

Это движение никогда не останавливается (пока у тела есть температура). Подтвердил наличие теплового движения в 1827 году английский ботаник Роберт Броун по имени которого данное движение называют броуновским движением.

 А теперь попробуйте ответить на вопрос. Чем горячая вода отличается от холодной? (Слайд 36) Ничем.

А теперь проведем еще один эксперимент.

Возьмем два куска сахара и один из них бросим в холодную воду, а другой – в кипяток. В горячей воде сахар растворится быстрее, в холодной медленнее. Диффузия при более высокой температуре происходит быстрее, чем при низкой.  Почему?

Таким образом, можно сделать следующий вывод:

У горячей и холодной воды молекулы одинаковые,

но у них разная скорость движения молекул.

Таким образом, температура тела зависит от скорости движения молекул, а значит и от их массы. (Слайд 37)

В качестве примера скажу, что

Ø скорость молекул кислорода при 0ºС – 425 м/с, 20ºС градусов – 440м/с;

Ø средняя скорость молекул азота при 16 ºС – 440 м/с.

Ну и в заключении следует отметить, что от скорости движения зависит кинетическая энергия частиц. Таким образом, запишите,

Слайд 38. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц тел.

II.          Домашнее задание.

•      §1

•      Р.Т. §1

•      Ответить на вопросы теста (ссылка в дневнике)

•