Температура и способы ее измерения
Презентация к уроку
Загрузить презентацию (630 кБ)
Температура — одно из ключевых понятий физики, пронизывает весь школьный курс, наряду с такими понятиями как энергия, пространство, время.
Раскрытие содержания и смысла этого понятия на уроках физики начинается в 8-ом классе. Согласно планированию (по учебнику Перышкина А. В.), введение температуры как физической величины ложиться на самый первый урок в году и требует соответствующей подготовки учителя.
Чтобы введение понятия организовать оптимальным способом, мы используем заранее заготовленные планы описания для величины.
План описания величины:
- Название величины.
- Явление или свойство тел, характеризуемое данной величиной.
- Обозначение величины.
- Единицы измерения величины.
- Приборы для измерения величины.
Использование подобных планов позволяет структурировать материал, относительно запрашиваемой величины, организовывает логику изложения.
В соответствии с планом описания величины и составлена презентация к уроку (слайды №№ 1- 2)
В процессе фронтальной беседы мы выводим учащихся на три параметра, которые характеризует температура (слайд №3):
- степень нагретости тела;
- состояние теплового равновесия;
- направление теплообмена.
Разговор об обозначении температуры (слайд №5) приводит к разговору о единицах измерения (слайд №5) и соответственно различных температурных шкалах (слайд №6).
Раскрыть суть реперных точек, каждой температурной шкалы и взаимосвязь между температурными шкалами, позволят соответствующие слайды (слайды № 7 — 10).
Школьный курс физики основан на формировании умения производить измерения некоторых физических величин. И несмотря на то, что мы формируем умения измерять температуру только контактным способом, в классификационной схеме (слайд №11) мы даем и второй способ — бесконтактный. В 8 классе этот материал, как дополнительный, может быть использован с целью формирования интереса к предмету, если учитель охарактеризует область применения пирометров (приборов, измеряющих температуру бесконтактным способом).
Измерения температуры контактным способом осуществляется термометром (слайд №12). При нажатии на заголовок «Контактный способ» мы наблюдаем анимацию, отражающую привычную для учащихся ситуацию измерения температуры (слайд №13).
Однако, измерения могут осуществляться термометрами, в основе работы которых лежат разные принципы работы. Классификация видов термометров дана на слайде №12.
Переходя по соответствующим гиперссылкам, мы знакомим учащихся с разными видами термодинамических жидкостей в жидкостном термометре, и принципом работы термометров сопротивления, манометрического, жидкостного, биметаллического и термопары (слайды № 14 — 19). При этом, мы акцентируем, что в основе работы термометра лежит зависимость той или иной величины от температуры.
Повторно, в содержание образования понятие температуры включено в урок 10-го класса «Измерение температуры. Температура — мера средней кинетической энергии» в разделе «Молекулярная физика». Для эффективного повторения понятия температуры мы рекомендуем опять обратиться к данной презентации.
Предлагаемая презентация может быть использована не только на уроках введения нового материала, на уроках повторения, но и при контроле знаний. Ее можно использовать как опорный конспект для устного опроса. Особенно это целесообразно на уроках в 8 классе, когда еще идет формирование понятия. В старшей школе применение данной презентации для опроса может быть рекомендовано для учащихся со слабо сформированным теоретическим мышлением и коммуникативными навыками.
Сама форма подачи материала в виде презентации задает первоначальный образ, который лежит в основе лучшего запоминания темы. Использование классификационных схем способствует такому качеству знаний как системность.
Источник
Урок физики по теме «Температура». 8-й класс
Класс: 8
Презентация к уроку
Цели.
- Образовательные.
- Дать понятие температуры, как меры средней кинетической энергии; рассмотреть историю создания термометров, сравнить различные температурные шкалы; формировать умение применять полученные знания для решения задач и выполнения практических заданий, расширить кругозор учащихся в области тепловых явлений.
- Воспитательные.
- Развитие умения слушать собеседника, высказывать собственную точку зрения
- Развивающие.
- Развитие у учащихся произвольного внимания, мышления (умения анализировать, сравнивать, строить аналогии, делать умозаключения.), познавательного интереса (на основе физического эксперимента);
- формирование мировоззренческих понятий о познаваемости мира.
При изучении механики нас интересовало движение тел. Теперь мы рассмотрим явления, связанные с изменением свойств покоящихся тел. Мы будем изучать нагревание и охлаждение воздуха, таяние льда, плавление металлов, кипение воды и т. д. Подобные явления называют тепловыми явлениями.
Мы знаем, что при нагревании холодная вода сначала становится теплой, а затем горячей. Вынутая из пламени металлическая деталь постепенно охлаждается. Воздух, окружающий батареи с горячей водой, нагревается и т. д.
Словами «холодный», «теплый», «горячий» мы обозначаем тепловое состояние тел. Величиной, характеризующей тепловое состояние тел, является температура.
Всем известно, что температура горячей воды выше температуры холодной. Зимой температура воздуха на улице ниже, чем летом.
Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся.
Беспорядочное хаотическое движение молекул называется тепловым движением.
— Скажите, в чём отличие теплового движения от механического?
В нём участвуют много частиц с разными траекториями. Движение никогда не прекращается. (Пример: броуновское движение)
Демонстрация модели броуновского движения
— От чего зависит тепловое движение?
- Опыт №1: Опустим кусок сахара в холодную воду, а другой в горячую. Какой растворится быстрее?
- Опыт №2: Опустим 2 куска сахара (один больше другого) в холодную воду. Какой растворится быстрее?
Вопрос о том, что такое температура, оказался очень сложным. Чем, например, горячая вода отличается от холодной? В течение долгого времени на этот вопрос не было ясного ответа. Сегодня мы знаем, что при любой температуре вода состоит из одних и тех же молекул. Тогда что именно изменяется в воде при увеличении ее температуры? Из опыта мы увидели, что в горячей воде сахар растворится значительно быстрее. Растворение происходит из-за диффузии. Таким образом, диффузия при более высокой температуре происходит быстрее, чем при низкой.
Но причиной диффузии является движение молекул. Значит, между скоростью движения молекул и температурой тела есть связь: в теле с большей температурой молекулы движутся быстрее.
Но температура зависит не только от средней скорости молекул. Так, например, кислород, средняя скорость движения молекул которого составляет 440 м/с, имеет температуру 20 °С, а азот при той же средней скорости молекул имеет температуру 16 °С. Меньшая температура азота обусловлена тем, что молекулы азота легче молекул кислорода. Таким образом, температура вещества определяется не только средней скоростью движения его молекул, но и их массой. Это же мы видим и в опыте №2.
Мы знаем величины, которые зависят как от скорости, так и от массы частицы. Это — импульс и кинетическая энергия. Учеными установлено, что именно кинетическая энергия молекул определяет температуру тела: температура является мерой средней кинетической энергии частиц тела; чем больше эта энергия, тем выше температура тела.
Итак, при нагревании тел средняя кинетическая энергия молекул увеличивается, и они начинают двигаться быстрее; при охлаждении энергия молекул уменьшается, и они начинают двигаться медленнее.
Температура- величина, которая характеризует тепловое состояние тела. Мера “нагретости” тела. Чем выше температура тела, тем большую в среднем энергию имеют его атомы и молекулы.
— Можно ли только полагаться на свои ощущения, что бы судить о степени нагретости тела?
- Опыт №1: Дотронуться одной рукой до деревянного предмета, а другой до металлического.
Хотя оба предмета находятся при одной температуре, одна рука ощутит холод, а другая тепло
- Опыт №2: возьмём три сосуда с горячей, тёплой и холодной водой. Опустить одну руку в сосуд с холодной, а другую в сосуд с горячей водой. Через некоторое время обе руки опустить в сосуд с тёплой водой
Рука, которая была в горячей воде теперь ощущает холод, а рука, которая была в холодной воде теперь ощущает тепло, хотя обе руки находятся в одном сосуде
Мы доказали, что наши ощущения субъективны. Необходимы приборы, подтверждающие их.
Приборы, служащие для измерения температуры, называются термометрами. Действие такого термометра основано на тепловом расширении вещества. При нагревании столбик используемого в термометре вещества (например, ртути или спирта) увеличивается, при охлаждении уменьшается. Первый жидкостный термометр был изобретен в 1631 г. французским физиком Ж.Реем.
Температура тела будет изменяться, пока не придёт в тепловое равновесие со средой.
Закон теплового равновесия: у любой группы изолированных тел через какое-то время температуры становятся одинаковыми, т.е. наступает состояние теплового равновесия.
Следует помнить, что любой 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. При изменении температуры среды будет изменяться и температура термометра.
Несколько иначе действует медицинский термометр, предназначенный для измерения температуры тела человека. Он относится к так называемым максимальным термометрам, фиксирующим наибольшую температуру, до которой они были нагреты. Измерив свою собственную температуру, вы можете заметить, что, оказавшись в более холодной (по сравнению с человеческим телом) среде, медицинский термометр продолжает показывать прежнее значение. Чтобы вернуть столбик ртути в исходное состояние, этот термометр необходимо встряхнуть.
С лабораторным термометром, используемым для измерения температуры среды, этого делать не нужно.
Использующиеся в быту термометры позволяют выразить температуру вещества в градусах Цельсия (°С).
А. Цельсий (1701-1744) — шведский ученый, предложивший использовать стоградусную шкалу температур. В температурной шкале Цельсия за нуль (с середины XVIII в.) принимается температура тающего льда, а за 100 градусов — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.
— Об истории развития термометров послушаем сообщение (Презентация Сидоровой Е.)
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды. Недостаток: различные жидкости расширяются по-разному, поэтому показания термометров различаются: Ртутный -50 0 С; глицериновый -47,6 0 С
Мы попробовали сделать жидкостный термометр в домашних условиях. Посмотрим, что из этого получилось. (Видеосюжет Брыкиной В. Приложение 1)
Мы узнали, что существуют различные шкалы температур. Помимо шкалы Цельсия широко распространена шкала Кельвина. Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином). Шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой.
Единица абсолютной температуры — кельвин (К).
Абсолютный ноль — наиболее низкая возможная температура, при которой ничего не может быть холоднее и теоретически невозможно извлечь из вещества тепловую энергию, температура, при которой прекращается тепловое движение молекул
Абсолютный ноль определен как 0 K, что приблизительно равно 273.15 °C
Один Кельвин равен одному градусу T=t+273
Вопросы из ЕГЭ
Какой из приведенных ниже вариантов измерения температуры горячей воды с помощью термометра дает более правильный результат?
1) Термометр опускают в воду и, вынув из воды через несколько минут, снимают показания
2) Термометр опускают в воду и ждут до тех пор, пока температура перестанет изменяться. После этого, не вынимая термометра из воды, снимают его показания
3) Термометр опускают в воду и, не вынимая его из воды, сразу же снимают показания
4) Термометр опускают в воду, затем быстро вынимают из воды и снимают показания
На рисунке показана часть шкалы термометра, висящего за окном. Температура воздуха на улице равна
- 18 0 С
- 14 0 С
- 21 0 С
- 22 0 С
Решите задачи № 915, 916 (“Сборник задач по физике 7-9” В.И.Лукашик, Е.В. Иванова)
Слайд 18.
- Задание на дом: Параграф 28
- №128 Д “Сборник задач по физике 7-9” В.И.Лукашик, Е.В. Иванова
Источник
Урок физики в 8 классе по теме: «Тепловое состояние тела. Температура. Измерение температуры»
по теме: «Тепловое состояние тела. Температура. Измерение температуры»
Учитель физики ДОШ №2
Сформировать представление о тепловом состоянии тела. Ввести понятие «температура». Ознакомить с основными способами измерения температуры.
Формировать умение наблюдать и анализировать явления природы.
Вырабатывать внимание, ответственность и аккуратность.
Оборудование: лабораторные термометры, макет шкалы Цельсия, комнатный термометр, безжидкостный термометр.
Тип урока: комбинированный.
Проверка домашнего задания.
Изучение нового материала.
Закрепление нового материала.
Проверка домашнего задания:
На доске решаются задачи домашнего задания из упражнений 26-28:
Ответ: 6,4 
.
Ответ: 200 Дж , 100 Дж , 100 Дж.
Изучение нового материала.
Постановка учебной проблемы. Комментарии учителя:
Ученые довольно долго не могли определиться, что понимать под словом «температура» и что она характеризует. Возможно, она характеризует степень нагревания тела? Но из собственного опыта мы знаем, что 0 о С в январе – это тепло, а такая же температура в мае – это холодно. В ванной комнате поверхность ванной кажется нам холодной, а полотенце – тёплым, хотя температура этих тел одинакова. Долгое время в физике существовало понятие теплорода. Теплород представляли в виде бесцветной жидкости, заполняющей пространство. Любое тело рассматривали как смесь вещества и теплорода. Когда тело поглощало теплород – оно нагревалось, утрачивало теплород – охлаждалось. «Температура» в переводе с латинского означает «надлежащее смешивание», «нормальное состояние». Температура понималась как крепость этой смеси: чем больше теплорода имеет вещество – тем выше «градус» температуры. С этого времени началась традиция измерять крепость спиртовых напитков и температуру одинаково – градусами. Однако в результате экспериментов и данных натуралистов эта теория была отвергнута. Например, английский учёный Дэви (1778-1829 г.г.) расплавил два кусочка льда при температуре -2 о С, просто натирая их один о другой. В этом опыте тела нагрелись вследствие механической работы, а значит, температура является мерой энергии.
Ученики записывают в тетрадь: Тело воспринимается как горячее, если оно передает нам энергию, и как холодное, если оно забирает энергию нашего тела. Такой процесс передачи энергии происходит до тех пор, пока температуры тел не сравняются: тогда говорят, что настало тепловое равновесие.
Учитель задает вопросы, ученики отвечают:
Что станет с горячим чайником, если его оставить на выключенной плите?
Что станет с соком, если его поставить в холодильник?
Что станет с холодильником, если его выключить от электросети?
Вывод записывается в тетрадь: более нагретые тела отдают тепло, охлаждаясь, а менее нагретые – поглощая тепло, нагреваются. Процесс происходит до достижения теплового равновесия. Таким образом, температура характеризует тепловое состояние тела.
Как называется прибор для измерения температуры?
Какие бывают термометры?
Учитель демонстрирует термометры классу:
Принцип действия лабораторных термометров одинаковый: изменение температуры приводит к изменению объёма жидкости в тонкой трубке, капилляре. Это можно зафиксировать, если снабдить трубку соответствующей шкалой. В разных странах используются разные температурные шкалы. В странах Европы используют шкалу Цельсия. Андре Цельсий (шведский учёный) в 1742 г. предложил нулём температуры считать температуру таяния льда, а 100 градусами температуры – температуру кипения воды. В Америке используют шкалу Фаренгейта, во Франции долгое время использовали температурную шкалу Реомюра. В системе СИ пользуются абсолютной шкалой температур Уильяма Томпсона (лорда Кельвина): за ноль берётся температура, при которой прекращается тепловое движение атомов и молекул, оно соответствует -273 о С – это абсолютный ноль температур. Один градус Кельвина равен одному градусу Цельсия:
1 о К=1 о С, T = t +273 K ,
Где T – температура по шкале Кельвина, t – по шкале Цельсия.
Например, температура в классе 20 о С. При решении задач это записывается так:
t=20 o C, T=20+273=293K.
Когда удобнее пользоваться спиртовым, а когда – ртутным термометром? (замерзают: спирт -112 о С, ртуть -39 о С, кипят: спирт +78 о С, ртуть +360 о С).
Почему при измерении температуры контакт тела с термометром должен продолжаться несколько минут?
Что показывает термометр – температуру тела или температуру самого термометра?
Почему трубка медицинского термометра к низу сужается, а трубка лабораторного термометра – нет?
Как происходит теплообмен, если кипяток со стакана перелить в ведро с холодной водой? Когда этот процесс прекратится?
Домашнее задание: §§48-49 – учить, по желанию подготовить небольшие сообщения с наглядными материалами о разных температурных шкалах, или предложить свою температурную шкалу и обосновать выбор реперных точек.
Источник
