§ 3. Способы изменения внутренней энергии тела
Внутренняя энергия тела не является какой-то постоянной величиной. У одного и того же тела она может изменяться.
При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, так как увеличивается средняя скорость движения молекул.
Следовательно, возрастает кинетическая энергия молекул этого тела. С понижением температуры, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается.
Таким образом, внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул.
Попытаемся выяснить, каким способом можно увеличить или уменьшить скорость движения молекул. Для этого проделаем следующий опыт. Укрепим тонкостенную латунную трубку на подставке (рис. 3). Нальём в трубку немного эфира и закроем пробкой. Затем трубку обовьём верёвкой и начнём быстро двигать её то в одну сторону, то в другую. Через некоторое время эфир закипит, и пар вытолкнет пробку. Опыт показывает, что внутренняя энергия эфира увеличилась: ведь он нагрелся и даже закипел.
Увеличение внутренней энергии произошло в результате совершения работы при натирании трубки верёвкой.
Нагревание тел происходит также при ударах, разгибании и сгибании, т. е. при деформации. Внутренняя энергия тела во всех приведённых примерах увеличивается.
Следовательно, внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу.
Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается.
Проделаем следующий опыт
В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, накачаем воздух через специальное отверстие в ней (рис. 4).
Через некоторое время пробка выскочит из сосуда. В момент, когда пробка выскакивает из сосуда, образуется туман. Его появление означает, что воздух в сосуде стал холоднее. Находящийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая пробку, совершает работу. Эту работу он совершает за счёт своей внутренней энергии, которая при этом уменьшается. Судить об уменьшении внутренней энергии можно по охлаждению воздуха в сосуде. Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путём совершения работы.
Внутреннюю энергию тела можно изменить и другим способом, без совершения работы. Например, вода в чайнике, поставленном на плиту, закипает. Воздух и различные предметы в комнате нагреваются от радиатора центрального отопления, крыши домов нагреваются лучами солнца и т. п. Во всех этих случаях повышается температура тел, а значит, увеличивается их внутренняя энергия. Но при этом работа не совершается.
Значит, изменение внутренней энергии может происходить не только в результате совершения работы.
Как можно объяснить увеличение внутренней энергии в этих случаях?
Рассмотрим следующий пример
Опустим в стакан с горячей водой металлическую спицу. Кинетическая энергия молекул горячей воды больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы горячей воды при взаимодействии с частицами холодного металла будут передавать им часть своей кинетической энергии. В результате этого энергия молекул воды в среднем будет уменьшаться, а энергия частиц металла будет увеличиваться. Температура воды уменьшится, а температура металлической спицы постепенно увеличится. Через некоторое время их температуры выравняются. Этот опыт демонстрирует изменение внутренней энергии тел.
Итак, внутреннюю энергию тел можно изменить путём теплопередачи.
- Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.
Теплопередача всегда происходит в определённом направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.
Когда температуры тел выравняются, теплопередача прекращается.
Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.
Теплопередача, в свою очередь, может осуществляться: 1) теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) излучением.
Вопросы
1. Пользуясь рисунком 3, расскажите, как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу.
2. Опишите опыт, показывающий, что за счёт внутренней энергии тело может совершить работу.
3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела способом теплопередачи.
4. Объясните на основе молекулярного строения вещества нагревание спицы, опущенной в горячую воду.
5. Что такое теплопередача?
6. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
Упражнение 2
1. Сила трения совершает над телом работу. Меняется ли при этом внутренняя энергия тела? По каким признакам можно судить об этом?
2. При быстром спуске по канату нагреваются руки. Объясните, почему это происходит.
Задание
Положите монету на лист фанеры или деревянную доску. Прижмите монету к доске и двигайте её быстро то в одну, то в другую сторону. Заметьте, сколько раз надо передвинуть монету, чтобы она стала тёплой, горячей. Сделайте вывод о связи между выполненной работой и увеличением внутренней энергии тела.
Источник
Конспект урока по физике в 8 классе «Способы изменения внутренней энергии тела»
Конспект урока составлен по учебнику физика 8 класс автора Перышкин А.В. Целью урока является: сформировать понятие о способах изменения внутренней энергии тела и ввести определение понятия теплопередачи.
Просмотр содержимого документа
«Конспект урока по физике в 8 классе «Способы изменения внутренней энергии тела»»
Урок по физике в 8 классе по теме
«Способы изменения внутренней энергии тела»
Дербина Г.А., учитель физики и математики БОУ «Косковская средняя школа»
Технологическая карта урока.
Предмет: физика Класс: 8
Базовый учебник: А.В. Пёрышкин, физика 8 класс, 2013
Тема урока: Способы изменения внутренней энергии тела.
Цель урока: сформировать понятие о способах изменения внутренней энергии тела и ввести определение понятия теплопередачи.
Задачи урока: образовательные: продолжить формирование понятия о внутренней энергии тела, обеспечить усвоение учащихся двух способов изменения внутренней энергии, а также определения понятия теплопередачи;
Развивающие: развитие способности учащихся анализировать, обобщать, делать выводы, развивать интерес к предмету через выполнения разных заданий (практических и теоретических);
Воспитательные: продолжение развития компетентности учащихся — коммуникационной (обмен мнениями), информационной (приобретение нового знания), оценочной (соотнесение новой информации имеющихся знаний, выработка собственной позиции, оценка процесса).
Тип урока: изучение нового материала
Необходимое оборудование: компьютер, экран, проектор, стаканы с горячей водой, куски картона, алюминиевые проволоки, свечка, коробок спичек, спиртовка, ложка металлическая, железная спица, стеклянный сосуд, закрытый пробкой, насос .
СТРУКТУРА И ХОД УРОКА.
Организует деятельность по подготовке к уроку
Готовит рабочее место
Личностные (нравственно – этического оценивания)
Коммуникативные (умение слушать)
Организует индивидуальную работу с тестами, самопроверку и самооценку
Работает с листом самооценки, отвечая на вопросы теста, осуществляет самопроверку
Познавательные (анализируют, работаю самостоятельно)
Регулятивные (проводят самооценку, коррекцию)
Организует проведение проблемного эксперимента и обсуждение результатов; создаёт условия для формулировки темы и цели урока.
Выдвигают гипотезы, обсуждают их, проводят собственные опыты, анализируют их, формулируют выводы, проводят их коррекцию, формулируют тему и цель урока, записывают тему урока.
Личностные (умение ориентироваться в социальных и межличностных отношениях)
Регулятивные (определение последовательности промежуточных целей с учётом конечного результата, внесение необходимых дополнительных корректив)
Изучение нового материала
Организует исследовательскую работу в группах и обсуждение результатов, проводит демонстрационный опыт и организует его обсуждение, корректирует ответы, организует самостоятельную работу учащихся с учебником, задаёт вопросы
Проводят исследования, выполняя задания 1 – 2, анализируют результаты своих исследований, обсуждают, сравнивают, дополняют, озвучивают свои выводы, наблюдают демонстрационный эксперимент, рассуждают, выдвигают свои гипотезы, пытаясь объяснить результаты его, читают по учебнику объяснение опыта, формулируют вывод, находят в учебнике определение теплопередачи, заполняют таблицу, озвучивают общий вывод по изучению нового материала.
Коммуникативные (планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками, способов взаимодействия; умение выражать свои мысли в связи с задачами и условиями коммуникации, владение монологической и диалогической формами речи)
Познавательные (составление плана и последовательности действий, самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели
Закрепление полученных знаний
Предлагает задание на закрепление нового материала, создаёт условия для сотрудничества в парах, проводит фронтально проверку ответов
Отрабатывают действия, соответствующие мыслительным операциям анализа, сравнения, обобщения, работают в парах, слушают сообщение одноклассника
Личностные (построение логической цепи рассуждений)
Коммуникативные (умение участвовать в коллективном обсуждении проблем)
Организует обсуждение результатов по достижению цели урока
Определяют степень соответствия поставленной цели и результатов своей деятельности (называют тему и цель урока, отмечают наиболее трудные и понравившиеся эпизоды урока)
Коммуникативные (умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении)
Конспект урока физики в 8 классе по теме
«Способы изменения внутренней энергии тела».
Тип урока: изучение нового материала по теме.
Цель: сформировать понятие о способах изменения внутренней энергии тела и ввести определение понятия теплопередачи.
Задачи: образовательные: продолжить формирование понятия о внутренней энергии тела, обеспечить усвоение учащихся двух способов изменения внутренней энергии, а также определения понятия теплопередачи;
Развивающие: развитие способности учащихся анализировать, обобщать, делать выводы, развивать интерес к предмету через выполнения разных заданий (практических и теоретических);
Воспитательные: продолжение развития компетентности учащихся — коммуникационной (обмен мнениями), информационной (приобретение нового знания), оценочной (соотнесение новой информации имеющихся знаний, выработка собственной позиции, оценка процесса).
Форма организации учебной деятельности: сочетание фронтальной работы, индивидуальной, работы в парах и малых группах.
Технология: элементы критического мышления и проблемного обучения, индивидуальные опережающие задания.
Оборудование: компьютер, экран, проектор, стаканы с горячей водой, куски картона, алюминиевые проволоки, свечка, коробок спичек, спиртовка, ложка металлическая, железная спица, стеклянный сосуд, закрытый пробкой, насос.
Предметные результаты: определять способы изменения внутренней энергии тела.
Метапредметные результаты: планировать и организовывать свою деятельность по учебной задаче, анализировать, обобщать, вести наблюдение и формулировать выводы.
Личностные результаты: формирование творческих способностей учащихся, самостоятельное приобретение новых знаний и практических умений.
Мини тест с инструкцией по заполнению и самооценке в листе самооценки.
Кинетическая и потенциальная энергия – это виды… энергии
2. Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют … энергию тела.
3. Внутренняя энергия тела …. от механического движения тела и от положения этого тела относительно других тел.
4. Кинетическая и потенциальная энергии… превращаться друг в друга.
5. В один стакан налита холодная вода, а в другой – столько же горячей. Одинакова ли внутренняя энергия воды в этих стаканах?
А) в стакане с холодной водой больше
Б) в стакане с горячей водой больше
В) в обоих стаканах одинакова
Ответы: 1 – А, 2 – Б, 3 – Б, 4 – А, 5 – Б.
После самопроверки, по предложенной шкале проводится оценка с выставлением отметки в лист самооценки.
Самооценка: Отметить + ( — ) ответы при совпадении (неправильном ответе) на вопрос теста; сосчитать количество « +» и поставить отметку:
«5» — 5 правильных ответов,
«4» — 4 правильных ответа,
«3» — 3 правильных ответа,
«2» — менее 3 правильных ответов.
Обратная связь фронтально (поднятием руки показать количество ошибок), коррекция.
Изучение нового материала.
На каждый стол выдаётся стакан горячей воды, монета, кусок картона (работа в парах)
Проблема: Как можно изменить температуру монеты, используя картон и стакан с горячей водой?
Предложить свои способы и проверить их опытным путём.
Ответить на вопрос: «Что произошло с внутренней энергией монеты в каждом из проделанных опытов?»
Возможные варианты ответов: монету можно потереть о картон; подержать у стенок стакана; подержать над стаканом; опустить в стакан с горячей водой.
Учащиеся проводят эксперимент, обсуждают и делают вывод.
Вывод: внутренняя энергия зависит от температуры тела: при повышении температуры тела – внутренняя энергия увеличивается, а при понижении температуры тела – уменьшается, т.е. внутреннюю энергию тела можно изменить.
Учитель предлагает сформулировать тему урока. Ребята обсуждают, озвучивают (коррекция, дополнение).
Слайд 1. Объявляется тема урока. Запись в рабочих тетрадях.
Слайд 2. Учитель предлагает проанализировать проделанные опыты и сформулировать цель урока.
Учитель: Сейчас каждый из вас выступит в роли исследователя. Вам предлагается провести работу « Выяснение способов изменения внутренней энергии тела»
(работа в малых группах).
Группа получает необходимые приборы и лист с инструкцией.
Потрите монету о картон 20 раз.
Отпустите ложку в стакан с горячей водой.
Согните и разогните алюминиевую проволоку несколько раз.
Зажечь свечку и поднести к ней ладони.
Потереть ладонь друг о друга.
Нагрейте спицу над спиртовкой.
Объясните, за счёт чего изменилась внутренняя энергия в каждом случае 1-3.
Сделайте вывод о способе изменения внутренней энергии.
Объяснить, каким способом изменилась внутренняя энергия в случае 1-3.
Проанализируйте задания 1- 2, выводы из них и сформулируйте способы изменения внутренней энергии тела.
Учитель предлагает озвучить вывод (дополняет, корректирует).
Демонстрация (проводит учитель).
Опыт: В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, накачивают воздух через специальное отверстие в ней. Через некоторое время пробка выскочит из сосуда. В момент, когда пробка выскакивает из сосуда, внутри сосуда образуется туман.
Вопрос: Как изменилась внутренняя энергия воздуха после вылета пробки и каким способом это произошло?
Совместное обсуждение проделанного опыта и вывод.
Вывод: Внутренняя энергия воздуха уменьшилась, т.е. внутренняя энергия тела уменьшается, когда работу совершает само тело.
Туман на улице образуется чаще всего, когда после тёплой погоды наступает резкое похолодание. Пары воды, содержащиеся в воздухе, при понижении температуры воздуха переходят в жидкое состояние, в воздухе образуются мелкие капельки воды, и поэтому виден туман.
Т.к. в сосуде наблюдается туман, то воздух в сосуде стал холоднее. Внутренняя энергия газа при этом уменьшилась.
Находящийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая пробку, совершает работу. Эту работу он совершает за счёт своей внутренней энергии, которая при этом уменьшается.
Если учащиеся затрудняются объяснить опыт, то им предлагается прочитать его объяснение в учебнике «Физика – 8» на стр.8.
На стр. 9 учебника учитель предлагает найти, как по другому называется процесс изменения внутренней энергии без совершения работы?
Учащиеся находят, озвучивают.
Учитель: Назовите, какие два способа изменения внутренней энергии мы узнали? (теплопередача и совершение работы).
По ходу выполнения опытов учащиеся заполняют таблицу.
Слайд 3. Тема: Способы изменения внутренней энергии тела.
Внутренняя энергия тела увеличивается, когда совершается над телом работа.
Внутренняя энергия тела уменьшается, когда тело само совершает работу.
Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.
Отработка учебных действий.
(закрепление полученных знаний).
Слайд 4. Ответить на вопросы:
Имеет ли внутреннюю энергию тело, температура которого 0 ºС?
Как изменяется внутренняя энергия детали при обработке её напильником?
Каким способом – совершением работы или теплопередачей – изменялась внутренняя энергия детали при её нагревании в печи перед закалкой? При сверлении в ней отверстия? При быстром охлаждении детали в воде?
Совместное обсуждение результатов по достижению целей урока. Оценивание учащихся.
Вопрос: А где в современном производстве используется внутренняя энергия?
(учащиеся высказывают свои мнения).
Сообщение учащегося, который заранее получил задание.
Все тепловые машины (тепловая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель и др.) работают за счёт внутренней энергии. Технологические процессы при плавке, ковке, штамповке, закалке связаны с нагреванием и охлаждением, т.е. тоже с использованием внутренней энергии. Электроэнергия на тепловых электростанциях вырабатывается за счёт использования внутренней энергии. Таким образом, внутренняя энергия – один из видов энергии, используемых в народном хозяйстве. Поэтом вопрос о способах изменения внутренней энергии является одним из главных для современной энергетики и производства.
Учитель: Вот насколько важна тема сегодняшнего урока.
Учитель предлагает высказать своё мнение по следующим вопросам:
Что сегодня узнали новое для себя на уроке?
Что понравилось на уроке выполнять?
А что не понравилось?
В чём встретили затруднения?
Слайд 5. Домашнее задание: §3, вопросы, задание 1 (стр. 10)
Подготовить доклад об образовании снега и льда.
Собрать коллекцию «Хорошие и плохие проводники тепла».
Источник
