Поурочные разработки по физике 8 класс для УМК Пёрышкин Базовый уровень с 2023 года. Урок № 4 по теме «Температура. Внутренняя энергия (§ 4, 5)». Тематическое планирование составлено по Методическому пособию издательства Просвещение 2023 года (авторы О. А. Черникова, С. Н. Гладенкова, В. В. Кудрявцев) с учетом ПЭС новой ФОП ООО (приказ № 704). Цитаты из учебных пособий использованы в учебных целях. Код материалов: Физика 8 класс Урок 4.
Вернуться к Списку уроков Баз.уровня.
Физика 8 класс. Урок № 4.
Тема: Температура. Внутренняя энергия (§ 4, 5)
Ресурсы: учебник § 4, 5; Конспект § 4, Конспект § 5, Онлайн-тест по § 4, Онлайн-тест по § 5.
Организационный этап
(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие. Проверяется выполнение домашнего задания)
Мотивационный этап № 1
Задумывались ли вы, почему в мороз металлические предметы кажутся холоднее деревянных, хотя их температура одинакова? Дело в том, что металл быстрее отводит тепло от вашей руки. А знаете ли вы, что первый термометр — термоскоп Галилея — появился ещё в начале XVII века? Он был громоздким, неточным и использовал воздух и воду. В XVIII веке шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, где за 0 °C принял температуру таяния льда, а за 100 °C — кипения воды.
Сегодня мы можем измерить температуру за секунды, но за этим стоят столетия научных открытий. Удивительно, что температура — это не просто «тепло» или «холодно», а глубокая характеристика движения молекул. На этом уроке мы раскроем, что скрывается за этим знакомым словом, и научимся понимать тепловые явления на молекулярном уровне.
Изучение 1-й части новой темы — Температура
Температура — это физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Явления, связанные с нагреванием, охлаждением, плавлением, кипением, называются тепловыми.
Если привести в соприкосновение тела с разной температурой, через некоторое время их температуры выравниваются. Это состояние называется тепловым равновесием. Именно на нём основано измерение температуры термометром: термометр помещают в контакт с телом и ждут, пока его температура не станет равной температуре тела. Тогда по показаниям термометра судят о температуре тела.
Жидкостный термометр работает благодаря расширению жидкости при нагревании. Важная деталь: медицинский термометр — максимальный, потому что из-за сужения в капилляре столбик ртути фиксируется, и его можно вынимать из тела. Обычные термометры вынимать нельзя, иначе они покажут температуру окружающей среды.
Наиболее распространена шкала Цельсия (°C). Она основана на двух точках: температура таяния льда (0 °C) и кипения воды при нормальном давлении (100 °C). Промежуток между ними делится на 100 равных частей.
С молекулярной точки зрения, беспорядочное движение молекул называется тепловым движением. В отличие от механического движения, в тепловом участвует огромное число частиц, и нельзя точно описать траекторию каждой. При тепловом равновесии средние кинетические энергии молекул всех тел одинаковы.
Следовательно, температура характеризует среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. Это подтверждается, например, броуновским движением: при нагревании жидкости частицы движутся быстрее.
Минимально возможная температура, при которой тепловое движение полностью прекратилось бы, называется абсолютным нулём. По шкале Цельсия он равен -273 °C (точнее -273,15 °C). Абсолютный нуль — начало отсчёта шкалы Кельвина, используемой в науке. Связь температур: T = t + 273, где T — температура по Кельвину, t — по Цельсию. Единица кельвин (К), 1 К = 1 °C.
Физика 8 класс Урок 4
Мотивационный этап № 2
Задумывались ли вы, почему космический корабль, возвращаясь на Землю, раскаляется до такой степени, что нуждается в специальной тепловой защите? Это происходит потому, что огромная механическая энергия аппарата переходит во внутреннюю энергию при трении о воздух. Точно так же первобытные люди добывали огонь трением дерева о дерево — механическая энергия превращалась в тепло.
Попробуйте быстро согнуть несколько раз металлическую проволоку в одном месте — вы почувствуете сильное нагревание. А ещё удивительнее, что даже у льда или снега есть внутренняя энергия, ведь молекулы вещества никогда не прекращают своё движение. Сегодня мы узнаем, что такое внутренняя энергия, от чего она зависит и как превращается в механическую и обратно. Эти знания помогут объяснить множество явлений — от нагревания тормозных колодок поезда до плавления металлов.
Изучение 2-й части новой темы — Внутренняя энергия
Каждое тело состоит из молекул, которые находятся в непрерывном тепловом движении. Даже если тело покоится, его молекулы движутся, а значит, обладают кинетической энергией. Между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания, поэтому они обладают потенциальной энергией взаимодействия.
Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии теплового движения всех его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Обозначается буквой U, измеряется в джоулях (Дж).
Механическая энергия тела может переходить во внутреннюю. Например, если свинцовый шар уронить на свинцовую плиту, он деформируется и нагреется — значит, его внутренняя энергия увеличилась. При этом потенциальная и кинетическая энергия шара уменьшаются до нуля, но энергия не исчезает: она превращается во внутреннюю энергию шара и плиты. Другие примеры: сильное нагревание тормозных колодок при торможении поезда; нагрев космического аппарата при спуске в атмосфере.
Внутренняя энергия не зависит от механического движения тела и его положения относительно других тел. Она определяется внутренним состоянием тела: температурой (средняя кинетическая энергия молекул) и взаимным расположением молекул (потенциальная энергия взаимодействия).
При переходе вещества из твёрдого состояния в жидкое, а затем в газообразное внутренняя энергия увеличивается, потому что нужно совершить работу по преодолению сил притяжения между молекулами. При обратном переходе (из газа в жидкость, затем в твёрдое) внутренняя энергия уменьшается. Важно подчеркнуть: даже если температура не меняется, при изменении агрегатного состояния внутренняя энергия меняется за счёт изменения потенциальной энергии молекул.
Закрепление изученного материала
Ответим на вопросы в конце параграфа 4.
Вопрос 1. Приведите примеры тепловых явлений. Нагревание и охлаждение воды, образование льда, плавление парафина, кипение чайника, таяние снега.
Вопрос 2. Что такое тепловое равновесие? Это состояние системы тел, при котором температуры всех тел становятся одинаковыми и остаются неизменными.
Вопрос 3. Почему обычный термометр нельзя вынимать из среды? Потому что у него нет сужения в капилляре, и столбик жидкости сразу изменит свои показания, подстраиваясь под температуру окружающего воздуха.
Вопрос 4. Чем отличается тепловое движение от механического? Механическое движение совершает отдельная частица, и можно рассчитать её траекторию, положение и скорость. Тепловое движение — это беспорядочное движение огромного числа молекул, описать каждую невозможно, учитываются средние характеристики.
Вопрос 5. Что характеризует температура? Каковы её единицы? Температура характеризует среднюю кинетическую энергию молекул тела. Единицы: градус Цельсия (°C), кельвин (К).
Вопрос 6. Как связана температура тела со скоростью движения молекул? Чем выше температура, тем больше скорость теплового движения молекул и их средняя кинетическая энергия. Это доказывают броуновское движение, диффузия, расширение тел при нагревании.
Вопрос 7. Что такое абсолютный нуль? Это минимально возможная температура, при которой тепловое движение молекул прекращается. По шкале Цельсия — -273,15 °C.
1-й ВЫВОД УЧИТЕЛЯ: Сегодня мы выяснили, что температура — не просто ощущение тепла или холода, а важнейшая физическая характеристика, отражающая интенсивность теплового движения молекул. Мы узнали, как измерять температуру, как устроен термометр и какие существуют температурные шкалы. Главное — понять, что тепловое равновесие и температура связывают макромир с микромиром: большую величину, которую мы ощущаем, можно объяснить через энергию движения огромного числа частиц.
Ответим на вопросы в конце параграфа 5.
Вопрос 1. Что называют внутренней энергией тела?
Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии теплового движения всех его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия между собой.
Вопрос 2. Рассмотрите превращения энергии, которые происходят при подъёме шара и при его падении.
При подъёме шара вверх его потенциальная энергия увеличивается, кинетическая равна нулю. При падении потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая — возрастает. После остановки на плите механическая энергия становится равной нулю, превратившись во внутреннюю энергию шара и плиты.
Вопрос 3. Что свидетельствует об изменении состояний свинцового шара и свинцовой плиты (см. рис. 9) в результате их соударения?
Об изменении состояний свинцового шара и плиты свидетельствуют их деформация (изменение взаимного расположения молекул, а значит, и потенциальной энергии) и нагревание (увеличение средней кинетической энергии молекул).
Вопрос 4. Приведите примеры перехода механической энергии тела в его внутреннюю энергию.
Примеры перехода механической энергии во внутреннюю: нагревание тормозных колодок при торможении поезда; нагревание деталей при трении; разогрев космического аппарата при входе в атмосферу; нагревание проволоки при её сгибании.
Вопрос 5. От чего зависит внутренняя энергия тела?
Внутренняя энергия тела зависит от температуры тела (средняя кинетическая энергия молекул) и от расстояния между молекулами (потенциальная энергия взаимодействия), то есть от агрегатного состояния вещества. Она не зависит от движения тела и его высоты над землёй.
Вопрос 6. Объясните, почему при переходе вещества из жидкого состояния в газообразное внутренняя энергия тела увеличивается, даже если его температура не меняется.
При переходе вещества из жидкого состояния в газообразное необходимо преодолеть силы притяжения между молекулами, для этого совершается работа. Расстояние между молекулами увеличивается, потенциальная энергия их взаимодействия возрастает, поэтому внутренняя энергия увеличивается, даже если температура тела не меняется (средняя кинетическая энергия молекул остаётся прежней).
2-й ВЫВОД УЧИТЕЛЯ: Сегодня мы выяснили, что внутренняя энергия — это энергия движения и взаимодействия молекул. Она существует у любого тела и не зависит от его механической энергии. Внутренняя энергия может изменяться при совершении работы и теплопередаче. Понимание этого понятия необходимо для объяснения тепловых явлений, которые мы будем изучать дальше.
Физика 8 класс Урок 4
Домашнее задание
- Повторить § 4-5 или прочитать Конспект § 4 и Конспект § 5.
- Письменно выполнить УПРАЖНЕНИЕ № 2. на с. 18 учебника.
- Устно выполнить ЗАДАНИЕ № 3. на с. 18 учебника.
- Ознакомиться с текстом § 6.
- * Практические задания на дополнительную отметку: … (на усмотрение учителя)
Примеры заданий на дополнительную отметку
Задача 1 (базовая). Переведите температуру 37 °C (нормальная температура тела) в шкалу Кельвина.
Решение: По формуле T = t + 273. T = 37 + 273 = 310 К.
Ответ: 310 К.
Задача 2 (повышенной сложности). Температура нагревателя по шкале Кельвина равна 400 К. По шкале Цельсия она составляет? На сколько градусов Цельсия отличается температура 40 °C от температуры 300 К?
Решение: 400 К = 400 — 273 = 127 °C. Для второго вопроса: 300 К = 300 — 273 = 27 °C. Разница: 40 °C — 27 °C = 13 °C.
Ответ: Первая часть — 127 °C; разница температур — 13 °C.
Задача 3. Свинцовый шар массой 2 кг падает с высоты 5 м на свинцовую плиту и после удара останавливается. Считая, что вся механическая энергия шара перешла во внутреннюю энергию, определите, на сколько джоулей увеличилась внутренняя энергия шара и плиты. (Принять g = 10 м/с².)
Решение: Потенциальная энергия шара в верхней точке равна mgh = 2 кг × 10 м/с² × 5 м = 100 Дж. После удара механическая энергия обращается в нуль, поэтому изменение внутренней энергии равно 100 Дж.
Ответ: 100 Дж.
Дополнительный материал для учителя
Если нет учебника под рукой (параграфы 4-5 учебника).
Вы смотрели: Урок по физике 8 класс Пёрышкина §4. ТЕМПЕРАТУРА. Тематическое планирование по Методическому пособию изд-ва Просвещение 2023 года. Код материалов: Физика 8 класс Урок 4.
Вернуться к Списку уроков Баз.уровня
