Урок по физике "Внутреннее движение энергии"

МКОУ АСОШ

Открытый урок физики в 8-м классе

по теме:

"Внутренняя энергия.

Способы изменения внутренней энергии"

Учитель: Абдуразакова Х.М.,

учитель физики.

Цели урока: формирование понятия внутренней энергии как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.

Задачи урока:

образовательные: сформировать  понятие о внутренней энергии тела; отработка навыков применения знаний о строении вещества при объяснении изменений внутренней энергии тел; установить связь между температурой тела и скоростью движения его молекул; раскрыть понятие теплового движения как  беспорядочного движения молекул; сравнить его с механическим движением отдельной молекулы;

развивающие: 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;

воспитательные: формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации к учению, коммуникативных умений; способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Тип урока. Комбинированный урок.

Вид урока. Урок - презентация

Оборудование:  электронная презентация «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии», компьютер, проектор.

Ход урока

Организационный момент.   Добрый день! Сегодня на уроке мы познакомимся еще с одним видом энергии, узнаем от чего она зависит и как ее можно изменить.

Актуализация знаний.

Работа с вопросами в конце §1.

1. Явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, с изменением температуры, с изменением агрегатных состояний, называются тепловыми. К ним относятся, например, нагревание и охлаждение воздуха, таяние льда, замораживание воды, кипение и т.д.

2. Температура характеризует среднюю кинетическую энергию молекул.

3. Чем больше скорость движения молекул тела, тем выше температура тела.

4. В газах молекулы непрерывно и беспорядочно движутся с довольно большой скоростью, изменяя направления движение движения  при столкновении друг с другом или с перегородкой, со стенками сосуда. В жидкостях молекулы ограничены в движении, но могут колебаться, вращаться и перемещаться относительно друг друга. В твердых телах молекулы и атомы колеблются около некоторого среднего положения (положения равновесия).

Работа по экспериментальным заданиям к уроку №1.

1. В стакан с  холодной водой осторожно долить горячей воды. Измерить температуру воды у дна стакана, в середине, у поверхности. Какой можно сделать вывод? Как правильно измерить температуру жидкости?

2. Медную монету зажать  между двумя гвоздями, вбитыми в дощечку. Потереть монету пальцами или шерстяной тканью. Проверить проходит ли монета между гвоздями.

3. Опустить монету в горячую воду. Снова проверить, проходит ли монета между гвоздями. Сделать выводы.

Группа ребят работает по карточкам. (Приложение 1)

Изучение нового материала.

Учитель.  Кроме упомянутых понятий следует вспомнить и то, что два типа механической энергии могут превращаться (переходить) друг в друга, например, при падении тела . Рассмотрим свободно падающий шарик. Очевидно, что при падении его высота над поверхностью уменьшается, а скорость увеличивается, это означает, что уменьшается его потенциальная энергия, а кинетическая увеличивается. Следует понимать, что эти два процесса не происходят отдельно, они взаимосвязаны, и говорят, что потенциальная энергия переходит в кинетическую.

    Чтобы понять, что же такое внутренняя энергия тела, необходимо ответить на следующий вопрос, из чего состоят все тела?

Ученики. Тела состоят из частиц, которые непрерывно хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом.

Учитель. А если они движутся и взаимодействуют, то они обладают кинетической и потенциальной энергией, которые и составляют внутреннюю энергию.

Ученики. Получается, что у всех тел внутренняя энергия одинаковая, а значит и температура должна быть одинаковой. А это не так.

Учитель. Конечно не так. Тела обладают различной внутренней энергией, и мы постараемся выяснить, от чего зависит и от чего не зависит внутренняя энергия тела.

Определение.

Кинетическая энергия движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Внутреннюю энергию обозначают  и измеряется она, как и все другие виды энергии, в Дж (джоулях).

Следовательно, имеем формулу для внутренней энергии тела: . Где под  понимается кинетическая энергия частиц тела, а под  – их потенциальная энергия.

Вспомним предыдущий урок, на нем мы говорили о том, что движение частиц тела характеризует его температура, с другой стороны, внутренняя энергия тела связана с характером (активностью) движения частиц. Следовательно, внутренняя энергия и температура – взаимосвязанные понятия. При повышении температуры тела его внутренняя энергия тоже повышается, при понижении – уменьшается.

Мы выяснили, что внутренняя энергия тела может изменяться. Рассмотрим способы изменения внутренней энергии тела.

Вы уже знакомы с понятием механическая работа тела, она связана с перемещением тела при приложении к нему определенной силы. Если совершается механическая работа, то меняется энергия тела, аналогичное можно утверждать конкретно про внутреннюю энергию тела. Это удобно изобразить на схеме:

    Учитель.Сспособ увеличения внутренней энергии тела при трении был известен людям с глубокой древности. Именно таким способом люди добывали огонь. Работая в мастерских, например, обтачивая детали  напильником, что можно пронаблюдать ? (Детали нагревались). Когда человеку холодно, он начинает непроизвольно дрожать. Как вы думаете, почему?  (При дрожи происходят мышечные сокращения. За счет работы мышц внутренняя энергия тела увеличивается, становится теплее).                                                                                      Какой можно сделать вывод из сказанного?

Ученики. Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы. Если тело само совершает работу, его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.

Учитель. 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.

    Давайте немного отдохнем, а заодно узнаем некоторые интересные факты из истории тепловых явлений (двое учащихся выступают с короткими сообщениями, приготовленными заранее).

Сообщение 1.                 Как устраивались чудеса.

Еще одно понятие, применяемое при изучении тепловых явлений – внутренняя энергия тела.

Тема нашего урока «Внутренняя энергия тела».

Слайд 1

Поскольку молекулы обладают массой и движутся, то они обладают кинетической энергией. Так как скорость движения молекул связана с температурой тела, то кинетическая энергия тела связана с температурой. Молекулы тела взаимодействуют друг с другом, следовательно,  обладают потенциальной энергией. Потенциальная энергия зависит от расстояния между молекулами, следовательно, в разных  агрегатных состояниях молекулы обладают разной потенциальной энергией.  Суммарная потенциальная и кинетическая энергия всех молекул тела называется внутренней энергией тела. Следовательно, внутренняя энергия тела зависит от агрегатного состояния вещества и температуры  тела. Внутренняя энергия тела не зависит от его положения относительно других тел и движения тела.

Слайд 2

Итак,  подведем итоги:  

1. Всякое тело обладает внутренней  энергией, потому что состоит  из молекул.                                                                                                                              2. Внутренняя энергия тела не зависит ни от механического движения тела, ни от положения  тела относительно других тел.   

 3. Внутренняя энергия тела зависит от  его агрегатного состояния  и температуры.

Древнегреческий механик Герон Александрийский, изобретатель фонтана, носящего его имя, оставил нам описание двух остроумных способов, с помощью которых египетские жрецы обманывали народ, внушая ему веру в чудеса.
            На рисунке 1 вы видите пустотелый металлический жертвенник, а под ним скрытый в подземелье механизм, приводящий в движение двери храма. Жертвенник стоял снаружи его. Когда разводят огонь, воздух внутри жертвенника вследствие нагревания сильнее давит на воду в сосуде, скрытом под полом; из сосуда вода вытесняется по трубке и выливается в ведро, которое, опускаясь, приводит в действие механизм, вращающий двери (рис. 2). Изумленные зрители, ничего не подозревающие о скрытой под полом установке, видят перед собой “чудо”: как только на жертвеннике запылает огонь, двери храма, “внемля молитвам жреца”, растворяются словно сами собой...

Разоблачение “чуда” египетских жрецов: двери храма открываются действием жертвенного огня.

Закрепление изученного материала. Теперь давайте посмотрим, насколько хорошо вы усвоили новый материал сегодняшнего урока . Я буду задавать вопросы, а вы попробуете на них ответить.

Вопрос 1. В один стакан налита холодная вода, в другой – столько же кипятка. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией?  (Во втором, т.к. ее температура выше) .

Вопрос 2. Два медных бруска имеют одинаковую температуру, но масса одного 1 кг, а другого – 0,5 кг. Какой из двух данных брусков обладает большей внутренней энергией?   (Первый, т.к. его масса больше) .

Вопрос 3. Молоток нагревается,  когда им бьют, например, по наковальне, и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях.    (В первом случае совершение работы, а во втором - теплопередача) .

Вопрос 4. В металлическую кружку налита вода. Какое из перечисленных ниже действий приводит к изменению внутренней энергии воды?  (1, 3) 

1) Нагревание воды на горячей плите.

2) Совершение работы над водой, приведение ее в поступательное движение вместе с кружкой.

3) Совершение работы над водой перемешиванием ее миксером.

Рефлексия.

v Что нового, интересного вы узнали сегодня на уроке?

v  Как вы усвоили пройденный материал?

v  Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?

v  Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

Домашнее задание.

 § 2, Л № 923, 925

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.