урок по физике 8 класс

               Урок№1.Тепловое движение.  Температура. Внутренняя энергия

Цель урока. Сформировать представление о тепловом движении молекул, познакомить учащихся с основными характеристиками тепловых процессов, ввести понятие «внутренняя энергия».

Демонстрации. Принцип действия термометра. Наблюдение за движением частиц с использованием механической модели броуновского движения. Колебания нитяного и пружинного маятников. Падение стального и пластилинового шариков на стальную плиту.

Содержание нового материала. Характеристика разделов курса физики 8 класса. Примеры тепловых и электрических явлений. Особенности движения молекул. Связь температуры тела и скорости движения его молекул. Движение молекул в газах, жидкостях и твердых телах. Превращение энергии тела в механических процессах. Внутренняя энергия тела.

Закрепление материала. 1. Какое движение называется тепловым? 2. Что понимают под внутренней энергией тела? 3. В чем различие между механической и внутренней энергией? 4. Какие превращения энергии происходят при затачивании ножа ножеточкой?

Домашнее задание. § 1, 2. Упражнение 1. Выполнить задание в конце § 2 учебника, а также опыт

«Изменение со временем температуры остываю- щей воды» (тетрадь для лабораторных работ).

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о тепловом движении молекул, температуре, внутренней

энергии; понимать различие между исходными фактами и гипотезами о причинах изменения скорости молекул; овладеть регулятивными универсальными учебными действиями для объяснения превращения механической энергии во внутреннюю; уметь работать в группе; развивать монологическую и диалогическую речь.

Личностные: сформировать познавательный интерес и творческие способности при изучении тепловых явлений, уверенность в возможности познания природы на примере изучения различных форм движения материи — механической и тепловой, самостоятельность в приобретении знаний о температуре, внутренней энергии, развивать уважительное от- ношение друг к другу, к учителю.

Общие предметные: знать природу тепловых явлений, превращение одного вида энергии в другой, применять знания о температуре тела и внутренней энергии на практике, обнаруживать зависимость внутренней энергии тела от агрегатного состояния, анализировать зависимость скорости движения молекул от температуры тела, кратко и четко отвечать на вопросы.

Частные предметные: различать тепловые явления, движение молекул в газах, жидкостях и твердых телах, использовать знания о внутренней энергии и температуре тела в повседневной жизни.

Методическое руководство.

На этом уроке  познакомим учащихся с качественно новой формой движения материи — тепловым движением. Изложение нового материала  начнем с повторения основных положений молекулярной теории строения вещества (из курса 7 класса). Для этого учащимся необходимо ответить на вопросы: что такое молекула? Что доказывает броуновское движение? Что такое диффузия? Как протекает диффузия с изменением температуры? Как протекает диффузия в жидкостях, газах и твердых телах? Какие явления указывают на то, что между молекулами существует взаимное притяжение и отталкивание? В каких агрегатных состояниях встречаются вещества в природе? Одинаковы ли молекулы воды, пара и льда? Каково расположение и движение молекул в газах, жидкостях и твердых телах?

После этого  остановимся на особенностях и своеобразии теплового движения. Напомним, что движение отдельно взятой молекулы является механическим, а значит, к нему применимы такие понятия, как «путь», «скорость», «направление движения». Однако наблюдать движение от- дельной молекулы или измерить ее скорость в данный момент времени невозможно. Это подтверждаем примером из учебника или приводим следующие: в 1 см3 любого газа при нормальных условиях содержится 2,7 • 1019 молекул. Это очень большое число, поэтому и число столкновений огромное. Молекула кислорода за 1 с испытывает около 6,6 млрд столкновений, а водорода — 15 млрд столкновений. Это означает, что за 1 с молекула кислорода изменяет величину и направление  скорости  6,6  млрд  раз, а водорода — 15 млрд раз. Поэтому движение молекул называют беспорядочным или хаотичным.

Понятия траектории, пройденного пути, скорости движения неприменимы для множества движущихся частиц. Если называются скорости движения молекул (например, молекула кислорода при 0 °С движется со скоростью 425 м/с, а при 18 °С — 440 м/с), то под этим понимают среднюю скорость движения молекул. Если говорят о кинетической энергии, то под этим понимают среднюю кинетическую энер- гию. Скорость движения молекул зависит от темпе- ратуры, поэтому беспорядочное движение молекул называют тепловым. Непрекращающееся хаотическое движение множества молекул является характерным для теплового движения молекул. Это движение присуще всем телам, его нельзя описать с по- мощью таких физических величин, как скорость, направление движения, траектория, пройденный путь. Тепловое движение является одной из форм движения материи и отличается от  механическогодвижения, но может (как и механическое) передаваться от одного тела к другому. Вместе с классом обсуждаются примеры передачи механического и теплового движения.

Затем на примере рисунка 2 учебника вводим понятие «внутренняя энергия». Обратим внимание учащихся, что в результате удара шара о плиту изменилось состояние обоих тел: они деформировались и нагрелись. А если изменилось состояние тел, то изменилась и энергия частиц, из которых они состоят. Поскольку молекулы обладают массой и движутся, значит, они обладают кинетической энергией. Средняя кинетическая энергия будет тем больше, чем больше масса молекулы и ее средняя скорость. А чем больше средняя кинетическая энергия частиц, тем выше температура тела. Следовательно, температура — это физическая величина, которая характеризует тепловое состояние тела. Она является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул.

Поскольку   молекулы   взаимодействуют   друг  с другом, то они обладают и потенциальной энергией. Если предположим, что частицы находятся на таком расстоянии друг от друга, что силы отталкивания равны силам притяжения, то их потенциальная энергия будет минимальной. При увеличении или уменьшении расстояния между частицами их потенциальная энергия будет возрастать. Приводим примеры и сравниваем изменение потенциальной энергии тела, поднятого над землей или деформированного. После этого учащиеся, обсудив вопрос в паре, приводят  аналогичные  примеры.  Вместе с классом делаем вывод, что молекулы и атомы, из которых состоит тело, обладают как кинетической, так и потенциальной энергией (она не зависит от механического движения тела  и  его  положения  в пространстве). Далее  даем определение внутренней энергии тела. Перечислим, что включают в понятие «внутренняя энергия»: кинети- ческую энергию поступательного и вращательного движения, потенциальную энергию взаимодействия молекул, энергию колебательного движения атомов,энергию электронных оболочек атомов, внутриядер- ную энергию; энергию электромагнитного излучения, обеспечивающую тепловое равновесие между отдельными участками тела.

Поскольку в 8 классе изучаются тепловые процессы перехода тела из одного состояния в другое, изменение внутренней энергии связано лишь с изменением кинетической и потенциальной энергии его частиц. Так как движение и взаимодействие частиц никогда не прекращаются, то тела всегда обладают внутренней энергией. В различных процессах она может или увеличиваться, или уменьшаться. Вместе с классом делаем вывод: наряду с меха- нической энергией тела обладают еще и внутренней энергией, т. е. тепловому движению соответствует свой вид энергии — внутренняя энергия.

Еще раз обсуждаем опыт со свинцовым шариком. Затем один из учащихся проделывает опыт «Падение пластмассового шарика на стальную плиту». Параллельно с опытом на доске  показываем слайды с вопросами, ответы на которые обсуждаем вместе с классом.

Слайды-вопросы

1.   Какой энергией обладает шарик в начале движения?

2.   Как меняется скорость движения шарика при падении?

3.   Как при этом изменяется высота подъема шарика?

4.   Что происходит с кинетической энергией шарика; потенциальной?

5.   Происходит ли превращение энергии во время падения шарика?

6.   Какой энергией обладал шарик перед падением; после того, как шарик ударился о плиту, покрытую пластилином?

7.  Куда подевалась энергия шарика после удара? Далее один из учащихся проделывает опыты:

изгибание металлической проволоки; трение двух брусков друг о друга. В завершение опытов учащие- ся дают им объяснения.

В конце урока  поясним учащимся, что существует несколько форм движения материи: физическая, химическая, биологическая, социальная, механическая. Любая физическая форма движения материи характеризуется своим видом энергии. Изучая тепловое движение, мы рассматриваем внутреннюю энергию тела, являющуюся одной из форм материи.

Если представляется возможным, то  заслушаем на одном из последующих уроков 2—3 учеников, подготовивших викторину или сообщение по теме «Формы движения