Тип уроку: урок формування нових знань із елементами дослідження та практичного застосування.
Основна ідея уроку. Випромінювання — це спосіб теплопередачі за допомогою електромагнітних хвиль. На відміну від теплопровідності й конвекції, випромінювання може відбуватися у вакуумі. Саме завдяки йому енергія Сонця надходить до Землі.
1. Результати навчання у фокусі уроку
Група результатів | Результат, який формуємо |
|---|---|
1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження | Спостерігає за нагріванням тіл під дією випромінювання; порівнює результати дослідів із різними поверхнями; формулює висновки про поглинання випромінювання. |
2. Опрацювання, систематизація та використання інформації фізичного змісту | Пояснює поняття випромінювання; аналізує схеми поширення енергії; порівнює три способи теплопередачі; інтерпретує приклади з повсякденного життя. |
3. Усвідомлення закономірностей природи та застосування фізичних знань | Пояснює передавання енергії випромінюванням, зокрема у вакуумі; застосовує знання для пояснення нагрівання земної поверхні, роботи сонячних колекторів і теплового обміну між тілами. |
4. Розвиток наукового мислення, відповідальної поведінки та усвідомлення значення фізики для суспільства | Обґрунтовує вибір кольору й властивостей поверхонь у побуті та техніці; оцінює можливості використання сонячної енергії; дотримується правил безпеки під час дослідів із джерелами тепла. |
Очікувані результати: учень/учениця пояснює, що таке випромінювання, чим воно відрізняється від теплопровідності та конвекції, наводить приклади теплопередачі випромінюванням і пояснює, чому темні поверхні зазвичай краще поглинають сонячне випромінювання, ніж світлі.
2. Хід уроку
І. Актуалізація знань — 3 хв
Учитель пропонує пригадати попередні уроки:
Що таке теплопровідність?
Що таке конвекція?
Чим відрізняються ці два способи теплопередачі?
Проблемне запитання: Сонце нагріває Землю, хоча між ними немає безперервного шару повітря. Як енергія долає космічний простір?
Учні висловлюють припущення. Учитель підводить їх до третього способу теплопередачі — випромінювання.
ІІ. Створення проблемної ситуації — 5 хв
Учитель пропонує учням уявити два випадки:
Людина стоїть біля багаття й відчуває тепло, навіть не торкаючись полум’я.
Земля отримує енергію від Сонця через космічний простір.
Запитання для обговорення:
Чи передається енергія в обох випадках без безпосереднього контакту тіл?
Чи обов’язково між джерелом тепла й тілом, яке нагрівається, має бути повітря?
Який спосіб теплопередачі пояснює ці явища?
Очікуване припущення: енергія може поширюватися від джерела до тіла без контакту й без перенесення речовини.
ІІІ. Формування поняття випромінювання — 10 хв
1. Що таке теплове випромінювання?
Теплове випромінювання — це передавання енергії за допомогою електромагнітних хвиль, яке відбувається завдяки внутрішній енергії тіл.
Електромагнітне випромінювання може поширюватися у вакуумі, тому для передавання енергії від Сонця до Землі не потрібні ані повітря, ані інша речовина.
2. Як тіло поглинає випромінювання?
Коли випромінювання потрапляє на тіло, частина енергії може поглинатися, частина — відбиватися, а частина — проходити крізь нього. Поглинута енергія може збільшувати внутрішню енергію тіла та спричиняти його нагрівання.
Темні матові поверхні зазвичай краще поглинають видиме й сонячне випромінювання, ніж світлі блискучі поверхні. Водночас здатність випромінювати енергію залежить також від властивостей поверхні та її температури.
3. Приклади випромінювання
Нагрівання земної поверхні сонячними променями.
Відчуття тепла від багаття на відстані.
Поглинання сонячної енергії сонячним колектором.
Передавання енергії від нагрітого тіла до навколишніх тіл за допомогою інфрачервоного випромінювання.
IV. Дослідницька діяльність — 8 хв
Дослід «Яка поверхня краще поглинає випромінювання?»
Обладнання: дві однакові посудини — чорна й біла, лампа як джерело випромінювання, термометри або температурні датчики.
Хід досліду
Учитель демонструє дві однакові посудини з однаковою початковою температурою.
Посудини розміщують на однаковій відстані від лампи.
Через однакові проміжки часу вимірюють температуру поверхні або води в посудинах.
Учні порівнюють результати й формулюють висновок.
Запитання для дослідження:
Яка посудина нагрівається швидше?
Чому важливо, щоб посудини були однаковими й перебували на однаковій відстані від лампи?
Чи можна стверджувати, що чорна поверхня завжди нагрівається швидше за білу, незалежно від умов?
Очікуваний висновок: у типових умовах чорна матова поверхня поглинає більше падаючого випромінювання, ніж біла. Результат залежить також від джерела випромінювання, властивостей поверхні та умов досліду.
Правила безпеки: не торкатися гарячої лампи, не дивитися безпосередньо на інтенсивні джерела світла та не використовувати нагрівальні прилади без контролю вчителя.
V. Застосування знань — 7 хв
Учитель пропонує пояснити практичні ситуації.
Ситуація 1. Одяг улітку
Чому в сонячну погоду люди часто обирають світлий одяг?
Очікувана відповідь: світлі поверхні зазвичай відбивають більшу частину видимого сонячного випромінювання й поглинають менше енергії, ніж темні.
Ситуація 2. Сонячний колектор
Як сонячний колектор може нагрівати воду?
Очікувана відповідь: поверхня колектора поглинає сонячне випромінювання, перетворює його енергію на внутрішню енергію, а далі теплота передається воді.
Ситуація 3. Багаття
Чому людина відчуває тепло багаття, навіть не торкаючись полум’я?
Очікувана відповідь: багаття випромінює енергію, зокрема в інфрачервоному діапазоні, яку поглинає тіло людини.
VI. Узагальнення способів теплопередачі — 5 хв
Учні заповнюють таблицю.
Спосіб | Як передається енергія? | Приклад |
|---|---|---|
Теплопровідність | Через взаємодію частинок і, у металах, вільних електронів; без перенесення речовини як цілого | Нагрівання металевого стрижня |
Конвекція | Потоками рідини або газу | Рух нагрітої води |
Випромінювання | Електромагнітними хвилями | Нагрівання Землі Сонцем |
Завдання: визначте основний спосіб теплопередачі в кожній ситуації:
Сонячні промені нагрівають асфальт.
Нагріта вода рухається в каструлі.
Металева ручка нагрівається від гарячої частини предмета.
Людина відчуває тепло від інфрачервоного обігрівача.
Зауваження: у реальних ситуаціях кілька способів теплопередачі часто діють одночасно, але в кожному прикладі можна визначити основний.
VII. Підсумок уроку — 2 хв
Учні завершують речення:
«Випромінювання — це…»
«На відміну від конвекції, випромінювання…»
«Енергія від Сонця до Землі передається завдяки…»
Перехід до наступної теми.
Учитель ставить проблемне запитання: «Чому однакові за масою порції води й олії за однакових умов можуть нагріватися по-різному? Від чого залежить кількість енергії, потрібної для нагрівання тіла?»
Це підводить до наступного уроку — «Кількість теплоти, що поглинається тілом під час нагрівання або виділяється під час охолодження. Питома теплоємність речовини».
3. Домашнє завдання
Обов’язкове:
Опрацювати матеріал підручника про випромінювання.
Навести три приклади теплопередачі випромінюванням.
Порівняти теплопровідність, конвекцію та випромінювання за механізмом передавання енергії.
Творче завдання на вибір: намалювати схему «Як Сонце передає енергію Землі» та пояснити, чому для цього не потрібне повітря.
Немає коментарів:
Дописати коментар