Физика 8 класс — занятие 3

Маршрут занятия: 2 урока по 40 минут

15 минПроверка домашней работыЗадачи 4 и 6, энергетическая цепочка и механическая энергия

25 минПервая частьТепловое движение, температура, внутренняя энергия и способы её изменения

18 минВторая частьТеплопроводность, конвекция и излучение

22 минЗакреплениеСравнительная модель, задания и итоговая работа

Главный вопрос занятия. Куда переходит механическая энергия при трении и какими способами внутренняя энергия может передаваться от одного тела к другому?

Перед началом

Работы становятся доступны после сохранения имени и фамилии. Ответы сохраняются в браузере: после перезагрузки страницы работа продолжается.

Имя и фамилия:

1. Проверка домашней работы и повторение механической энергии

Задания 1–3 проверяют фактически заданную домашнюю работу. Остальные задания восстанавливают понятия о механической энергии, которые понадобятся для объяснения тепловых явлений.

Работа выполняется самостоятельно. Ответ можно менять до нажатия кнопки «Завершить работу».

3 страницы × 4 вопроса
00:00

Страница 1 из 3

2. Тепловое движение и температура

Частицы любого вещества непрерывно и беспорядочно движутся. В газах они свободно перемещаются между столкновениями, в жидкостях перемещаются относительно соседей, а в твёрдых телах в основном колеблются около устойчивых положений.

Тепловое движение — беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело.

Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его частиц. При охлаждении средняя скорость теплового движения уменьшается.

Не путайте. Температура характеризует состояние тела и связана со средней кинетической энергией частиц. Она не показывает, сколько внутренней энергии содержится во всём теле: большая масса более холодной воды может иметь больший запас внутренней энергии, чем маленькая масса горячей воды.

Модель движения частиц в твёрдом, жидком и газообразном состоянии вещества

3. Внутренняя энергия: связь с прошлым уроком

Механическая энергия тела
движение тела и его положение

→

Удар, трение, деформация
работа сил сопротивления

→

Внутренняя энергия
движение и взаимодействие частиц

Внутренняя энергия тела — сумма кинетической энергии теплового движения всех его частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

Что входит во внутреннюю энергию

кинетическая энергия беспорядочного движения частиц;
потенциальная энергия взаимодействия частиц;
изменения, связанные с температурой и агрегатным состоянием.

Что не определяет внутреннюю энергию

скорость движения тела как единого целого;
высота тела над Землёй;
положение тела относительно других внешних тел.

Одновременно возможно и то и другое. Летящий мяч обладает механической энергией и внутренней энергией. Если мяч остановить, механическая энергия движения изменится, но движение его частиц не прекратится.

4. Два способа изменить внутреннюю энергию

1. Совершение работы

Если над телом совершают механическую работу — например, растирают, сгибают или сжимают его, — его внутренняя энергия может увеличиться.

Если работу совершает само тело за счёт своей внутренней энергии, она уменьшается. Расширяющийся сжатый газ может совершить работу и охладиться.

2. Теплопередача

Внутренняя энергия изменяется без совершения макроскопической механической работы над телом — за счёт передачи энергии от более нагретого тела к менее нагретому.

После выравнивания температур направленная теплопередача между телами прекращается.

Теплопередача — процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

более высокая температура→ передача энергии →более низкая температура

Теплопередача осуществляется тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Перерыв

Остановите модели и сделайте короткий перерыв.

После перерыва сравним три механизма теплопередачи.

5. Три вида теплопередачи

Вид	Как передаётся энергия	Перенос вещества	Где возможен	Пример
Теплопроводность	Частицы передают энергию соседним частицам при взаимодействии	Нет	В твёрдых телах, жидкостях и газах; особенно заметна в металлах	Нагрев металлической ложки от горячей воды
Конвекция	Энергию переносят движущиеся слои жидкости или газа	Да	В жидкостях и газах; в твёрдых телах невозможна	Циркуляция воды при нагревании снизу
Излучение	Энергия переносится электромагнитным излучением	Нет	В среде и в вакууме	Передача энергии от Солнца к Земле

Сравнительная модель

Запустите модели одновременно и проследите, что именно переносит энергию. Измените материал стержня, положение нагревателя и поверхность приёмника.

Теплопроводность

Материал

вещество не переносится

Конвекция

Положение нагревателя

контуры — условные объёмы жидкости

Излучение

Поверхность приёмника

среда не обязательна

Модели остановлены.

Условность моделей. Скорости процессов и размеры частиц не соответствуют реальному масштабу. В модели теплопроводности цвет показывает распространение нагрева; в модели конвекции контуры обозначают условные объёмы жидкости, а не отдельные частицы; волны справа показывают перенос энергии излучением, а не движение вещества.

Теплопроводность

Металлы проводят тепло хорошо. Дерево, воздух, шерсть и многие пористые материалы — плохо. В вакууме теплопроводность невозможна, потому что там почти нет частиц.

Конвекция

При естественной конвекции нагретые, менее плотные слои поднимаются, а более холодные опускаются. Поэтому жидкость и газ для равномерного прогрева нагревают снизу.

Излучение

Все тела излучают энергию. Более горячие — интенсивнее. Тёмные матовые поверхности обычно лучше поглощают и излучают, а светлые блестящие сильнее отражают.

Почему выражение «шуба греет» неточно? Одежда не создаёт энергию. Воздух между волокнами плохо проводит тепло, поэтому одежда замедляет передачу энергии от тела к окружающей среде.

6. Задания для обсуждения и тетради

Выполните задания 1–3 письменно. Задания 4–5 обсудите устно, используя названия физических процессов.

1После скольжения брусок остановился, а его механическая энергия уменьшилась на 60 Дж. На сколько увеличилась внутренняя энергия бруска и поверхности, если другими потерями можно пренебречь? Объясните переход энергии.

2Металлическая и деревянная линейки долго лежали рядом в комнате. Их температуры одинаковы, но металлическая кажется руке холоднее. Объясните наблюдение.

3Для каждого случая укажите основной вид теплопередачи: а) нагревается ручка металлической ложки; б) тёплый воздух поднимается от радиатора; в) Земля получает энергию от Солнца.

4Почему радиатор отопления обычно устанавливают у пола, а вентиляционное отверстие для выхода тёплого воздуха — ближе к потолку?

5Почему в термосе используют вакуумный промежуток и блестящие поверхности? Какие способы теплопередачи ослабляет каждое решение?

Краткие ответы для самопроверки

На 60 Дж: механическая энергия перешла во внутреннюю.
Металл быстрее отводит энергию от руки благодаря большей теплопроводности.
а) теплопроводность; б) конвекция; в) излучение.
Так поддерживается естественная циркуляция воздуха: нагретый воздух поднимается.
Вакуум резко ослабляет теплопроводность и исключает конвекцию; блестящие поверхности уменьшают поглощение и излучение.

7. Итоговая работа

Проверьте понимание материала §§1–6. Завершать работу следует после ответа на все вопросы; после завершения под каждым заданием показываются пояснения.

3 страницы × 4 вопроса
00:00

Страница 1 из 3

8. Сводка занятия и домашнее задание

Работа по ДЗещё не завершена

Итоговая работаещё не завершена

Сохранение. Каждая работа сохраняется отдельной кнопкой в своём разделе в виде отдельного ZIP-архива. При наличии интернета результаты работ также автоматически отправляются в облачный журнал.

Домашнее задание

Прочитать §§1–6 и сверить определения в конспекте с текстом учебника.
Письменно ответить: §2 — вопрос 3; §3 — вопрос 6; §4 — вопрос 5; §5 — вопрос 6; §6 — вопрос 3.
Безопасное наблюдение. Оставьте металлический и деревянный предметы в одной комнате не менее чем на 20 минут. Осторожно прикоснитесь к ним и запишите: какой кажется холоднее и почему это не доказывает различие их температур.
Сдать: одну фотографию письменных ответов и вывода из наблюдения.

Что должно быть в выводе. Используйте слова «внутренняя энергия», «теплопередача» и «теплопроводность». Нагревать предметы для наблюдения не нужно.