Країна «Температура».
Мета: сформувати поняття температури; дати уявлення про температуру, як фізичну величину; навчити вимірювати температуру тіл; розвивати вміння пояснювати навколишні явища: формувати навички колективної та самостійної праці; виховувати інтерес до навколишнього світу, до фізичних знань.
Обладнання: скляна колба, склянка з водою, штатив, термометри, нагрівник.
Оформлення дошки: портрет Галілео Галілея, карта подорожі, температурні шкали, карта України, карта світу.
Тип уроку: засвоєння нових знань та формування практичних умінь.
Форма проведення: урок-подорож.
Недостатньо тільки отримати знання.
Треба знайти їм застосування.
Недостатньо тільки бажати, треба діяти.
І. Ґете
ХІД УРОКУ
І. Організаційний момент
Психологічне налаштування учнів на продуктивну роботу (взаємне вітання вчителя та учнів, організація уваги, ; звернення до епіграфа).
ІІ. Мотивацій навчальної і пізнавальної діяльності
Учитель. З поняттями «температура», «вимірювання температури», «термометр» ми постійно стикаємося як при розгляді фізичних або хімічних процесів і у науці, у виробництві, так і в побуті, коли ставимо хворому градусник або дивимося на термометр за вікном, щоб дізнатися, чи надягати тепле пальто. Проте зазвичай під температурою ми розуміємо просто ступінь нагрітості і не замислюємося над тим, що таке температура з фізичної точки зору.
Проблемне питання: А що ж таке температура з погляду фізики? Хто перший сконструював прилад — прототип термометра? Як виміряти температуру?
ІІІ. Повідомлення теми, мети, завдань уроку
Стратегія «Асоціативний кущ».
У
читель на дошці записує слово «температура» та пропонує учням висловити всі асоціації, пов'язані з цим поняттям.Поступово складається послідовність, взаємозв'язок. На всі ваші асоціації, які пов'язані з температурою, на всі поставлені запитання ми дамо відповідь, здійснивши подорож до країни «Температура». Перед вами карта — схема подорожі, на ній показаний маршрут (див. карту). Рушаємо по зупинках.
IV. Вивчення нового матеріалу
Зупинка «Теоретична»
1 Знайомимося з поняттям «температура»,
2 Уводимо поняття теплової рівноваги.
Надаємо означення температури.
4 Фізичний зміст поняття температури.
5. Прилад для вимірювання температури.
Зупинка «Історична»
У нас є група істориків. Кожен з них досконало володіє інформацією стосовно одного із питань.
П
роблемне питання: Яка історія винайдення першого приладу для вимірювання температури — термоскопа?Учень. Давні вчені про температуру судили за безпосереднім відчуттям. Тільки в 1597 році Галілео Галілей сконструював прилад для вимірювання температури (прототип термометра) — термоскоп (від грецьких слів: «термо» — тепло, «скопео» — спостерігати, виявляти).
Термоскоп Галілея складався із тонкої скляної трубки з невеличкою колбою на верхньому кінці. Відкритий нижній кінець трубки опускали в посудину із водою, яка заповнювала і частину трубки. Коли повітря у колбі нагрівалось чи охолоджувалося, то стовпчик води у трубці опускався чи підіймався. Оскільки висота стовпчика залежала як від температури, так і від атмосферного тиску, то вимірювати температуру термоскопом було неможливо, проте він дозволяв порівняти температуру різних тіл в один і той же самий час і в одному й тому самому місці. Історія винайдення термометра є історією удосконалення термоскопа. Повітря замінили підфарбованим спиртом, а пізніше ртуттю. Повітря з трубки відкачали і запаяли кінець, виключивши дію атмосферного тиску. Але основним удосконаленням було створення шкали.
Проблемне питання: Які існують шкали для вимірювання температури і яка історія їх створення?
Учень. Фаренгейт Габріель Даніель (1686-1736), німецький фізик і склодув із Голландії, працював у Великобританії і Нідерландах. 1709 року виготовив спиртовий термометр, а 1714 року — ртутний. Запропонував першу температурну шкалу, яка носить його ім'я — шкала Фаренгейта. Ця температурна шкала, один градус якої (1 °F)Дж
дорівнює 4200 — різниці температур кипіння води кг °С і плавлення льоду за атмосферного тиску. Секрет Фаренгейта полягав у тому, що він охайно наносив поділки на шкалу, використовуючи для цього декілька опорних точок. За 0 °F — першу фіксовану точку — Фаренгейт прийняв найнижчу температуру, яку він зміг одержати, — температуру плавлення суміші льоду, води, нашатирю (амоній хлориду 0,59103 Дж/кг). Другу точку — 32 °F — він отримав, занурюючи термометр у суміш води і льоду. А відстань між ними розділив на 32 частини. Свою шкалу Фаренгейт перевіряв, вимірюючи нормальну температуру тіла людини. Нова точка потрапляла на 96 °F. Пізніше він увів ще й четверту опорну точку – точку кипіння води за нормальних умов — 212 °Е Різні термометри Фаренгейта можна було звіряти один з одним, порівнюючи їхні показання в різних сталих точках шкали. Тому вони прославилися своєю точністю. Шкалою Фаренгейта дотепер користуються в Англії й США.
Учень. У 1730 році французький природодослідник, зоолог,іноземний почесний член Петербурзької Академії наук Росії Рене Реомюр (1683-1757) запропонував свою шкалу температур, яка носить його ім'я — шкала Реомюра. Це температурна шкала, один градус якої дорівнює 4,6-107 Дж/кг різниці температур кипіння води і плавлення льоду за атмосферного тиску 140 Дж/кг°С. Через декілька десятків років ця температурна шкала вийшла з використання.
Учень. Сучасна температурна шкала була запропонована в 1742 році шведським фізиком Андерсом Цельсієм (1701-1744), який у своїх ртутних термометрах запровадив 100-градусну шкалу. Йому не подобалися від'ємні значення температур, і він вирішив за потрібне перевернути стару шкалу і помістити 0 °С у точку кипіння води, а 100 °С — у точку її замерзання. Але «перевернута» шкала не набула популярності і незабаром на пропозицію шведського натураліста Карла Ліннея повернулися до звичайного розміщення опорних температур. На сьогодні прийнято, що одиниця температури 1 °С (один градус Цельсія) — це 1/100 частини інтервалу між температурами плавлення льоду й кипіння дистильованої води за нормального атмосферного тиску (101 325 Па).
Учень. На початку XIX століття англійський вчений Уільям Томсон, який одержав в 1866 році за наукові заслуги титул лорда Кельвіна (1827-1907), запропонував температурну шкалу, яка стала надалі основною для міжнародного стандарту сучасної термометрії. Одночасно Кельвін обґрунтував поняття абсолютного нуля температури, за якого припиняється тепловий рух. Від абсолютного нуля відраховується температура за шкалою Кельвіна.
0 °С – 273,15 К
100 °С – 373,15 К
1 Кельвін дорівнює 1 градусу Цельсія: 1 К = 1 °С. Шкалу Кельвіна називають абсолютною шкалою температур.
Учитель. Продовжуємо нашу подорож. Зверніть увагу на долину формул (див. карту). Розглянемо формули співвідношення температури за різними шкалами.
Зупинка «Технічна»
Проблемне питання: Які існують термометри?
Учень. Існує багато приладів для вимірювання температури: рідинні, металеві, електронні, термоелектричні, газові, термометри опору. У медицині використовують термометри ртутні, електронні, інфрачервоні.
Рідинний термометр, прилад для вимірювання температури, дія якого ґрунтується на тепловому розширенні рідини під час нагрівання. Залежно від температурної області застосування рідинні термометри заповнюють етиловим спиртом (від -80 °С до 100 °С) або ртуттю (від -35 °С до 750 °С). Спочатку термометри застосовували тільки для метеорологічних спостережень, пізніше — для вимірювання температури повітря в приміщеннях, у медицині, під час хімічних досліджень тощо. (Демонстрація різних видів термометрів.)
Учень. Сьогодні використовують термометри, дія яких ґрунтується на інших фізичних явищах. Це дозволило збільшити точність вимірювань і розширити область, застосування приладів. Електронний термометр більш точний, ніж звичайний кімнатний або вуличний. Він з точністю до десятих показує температуру в приміщенні і на вулиці. Термометр опору — прилад для вимірювання температури, зі зміною температури змінюється сила електричного струму в колі. Дія газового термометра ґрунтується на залежності тиску і об'єму газу від температури. Заповнюючись гелієм, азотом або воднем, балон з'єднується за допомогою капіляра з манометром, поміщають у середовище, температуру якого вимірюють. Металевий термометр — це біметалева пластинка, яка, з'єднана зі стрілкою термометра, вигинається в результаті нагрівання.
Учень. Пам'ятайте! Термометри повинні зберігатися в спеціальній картонній або пластмасовій упаковці (футлярах) у місцях, що виключають можливість їх пошкодження. З розбитих ртутних термометрів витікає ртуть, випаровування якої є сильною отрутою. Тому при пошкодженні ртутних термометрів їх осколки і краплі ртуті, що розлилася, повинні бути ретельно зібрані, поміщені в банку з кришкою, що щільно закривається, і здані в найближчу аптеку для подальшої утилізації або знешкодження. Але в жодному випадку не можна викидати зібрану з розбитого термометра ртуть в сміття, оскільки її пари представляють велику небезпеку для оточуючих людей і тварин.
Учитель. Ми ознайомилися з різними видами термометрів і продовжуємо подорож.
Зупинка «Експериментальна»
Проблемне питання: Як виміряти температуру?
Учень. Спробуємо і ми створити термоскоп: нагріємо скляну колбу, перевернемо її, опустимо в склянку з водою відкритим кінцем. Термоскоп готовий. За висотою стовпчика води в шийці колби маємо можливість судити про зміну температури: при охолодженні повітря в колбі стовпчик води підіймається вверх, а при нагріванні — опускається вниз. Термоскопу 417 років і він працює.
У
чень. Звернемо увагу на таку обставину. Термометр завжди показує свою власну температуру, отже, під час вимірювання температури рідинним термометром слід дотримуватись таких правил: треба помістити колбу термометра в те середовище, температуру якого вимірюють; зачекати певний час, поки стовпчик рідини в трубці термометра зупиниться, тобто поки не встановиться теплова рівновага між колбою і середовищем; не виймаючи термометр із середовища, визначити за шкалою значення його температури (демонстрація досліду: вимірювання температури води). Температура води 18 °С.Учитель. Ми навчилися вимірювати температуру тіл і рушаємо далі.
Зупинка «Інформаційна»
Проблемне питання: Які цікаві факти відомі про температуру з різних наук?
Учень (фізик). У XIX столітті англійські фізики Благден і Чентрі проводили на собі досліди з визначення найбільшої температури повітря, яку може витримати людина. Вони проводили цілі години в натопленій печі хлібопекарні. Виявилось, що при поступовому нагріванні в сухому повітрі людина може витримати не тільки температуру кипіння води, а й набагато більшу — 160 °С.
Учень (біолог). Змії знаходять здобич за тепловим випромінюванням. Природний термометр гримучої змії, розташований у неї між очима, уловлює зміну температури до 0,001 °С.
Учень (хімік). У німецького фізико-хіміка Вальтера Нернста в робочому кабінеті на письмовому столі завжди лежав своєрідний термометр — запаяна ампула з органічною речовиною дифенілметаном С6Н5 -СН, — С6Н5. Температура плавлення цієї сполуки близько +27 °С.
Якщо літньої пори починалася спека і дифенілметан плавився, це означало, що роботу в лабораторії треба припиняти. Тоді Нернст наказував усім співробітникам негайно залишити лабораторію і йти купатися.
Учень (географ). На Землі є багато спекотних і холодних місць. У Долині Смерті (Каліфорнія, США) зафіксована спека +56,7 °С, але рекорд належить пустелі Сахара (Африка) — +63 °С у тіні. Найхолоднішими місцями у Північній півкулі є Якутія і Гренландія, де температура досягає -70 °С. Але найхолодніше місце на нашій планеті — це Антарктида. У серпні 1960 році на радянській станції «Восток» була зафіксована температура повітря -88,3 °С, а в 1983 році - температура -89 °С. В її глибинних районах зафіксована температура -94,5 °С. На такому морозі метал стає крихким, гас перетворюється на густу желеподібну масу і не спалахує навіть при контакті з полум'ям.
Учень (лікар). Нормальна температура тіла для кожної людини індивідуальна. Для одних нормальною вважається температура 36,2 °С, для інших 37,2 °С. Кожна людина повинна сама визначити свою нормальну температуру, використавши термометр. Проведіть вимірювання температури протягом декількох діб вранці і ввечері, коли самопочуття добре. Врахуйте, що температура, як правило, нижча вранці. Доки температура менше 37,5 °С, не треба перейматися, а якщо при цьому з'являються інші симптоми, краще звернутися до лікаря. Під час грипу температура тіла може досягти 40 °С. Для дорослих саме тривалість жару найнебезпечніша, ніж сама температура. Температуру до 38 °С збивати не треба, оскільки за підвищеної температури до 38 °С виробляється інтерферон — захисний білок, який допомагає організму самостійно боротися з вірусною інфекцією. Якщо, температура підвищується, негайно її збивайте і викликайте лікаря.
Правильно вимірюйте температуру за допомогою термометра. Найбільш розповсюджений спосіб — це аксилярний. Помістіть наконечник термометра в пахвову (аксилярну) западину, щоб датчик мав тісний контакт зі шкірою. Тримайте термометр паралельно до тіла, притиснувши руки до грудей, щоб виключити доступ до датчика навколишнього повітря. Ртутний термометр тримайте 5-10 хв, електронний — 1-2 хв.
Учень (метеоролог). За даними Гідрометцентру, у найближчі три доби в північній частині України буде мінлива хмарність з проясненням, температура вночі від -3 °С до 0 °С, вдень 2 °С — 5 °С, можливий сніг, відносна вологість складає 98 %.
Від чого залежить погода?
Від місця, де знаходишся ти.
Від його широти, висоти.
Від місця його положення.
А також від вашого настрою.
Учитель. Відомості про стан тропосфери, від якої залежить характер погоди, звісно, дуже важливі але незалежно від цього важливіша за все погода вдома, а так само і в душі. Сонячної, душевної вам погоди!
V. Закріплення вивченого матеріалу
Зупинка «Кмітлива» Робота в групах.
У ч и т е л ь. Ми всі любимо розгадувати кросворди і ребуси, тож, аби не сумно було повертатися назад, пропоную кожній групі розгадати кросворд на швидкість.
З
апитання до кросвордаНайхолодніше місце на нашій планеті. (Антарктида)
Назва температурної шкали, якою користуються в Англії, СЩА. (Фаренгейта)
Прилад-прототип термометра, який сконструював Г. Галілей. (Термоскоп)
Фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги системи тіл. (Температура)
Шкала, якою на практиці користувалися у Франції. (Реомюра)
Розділ фізики, який вивчає методи вимірювання температури. (Термометрія)
Назва сучасної температурної шкали. (Цельсія)
Прізвище вченого, який одержав за наукові заслуги титул лорда Кельвіна. (Томсон)
Загальне найменування різної одиниці температури. (Градус)
Якщо всі слова в кросворді розгадані правильно, то у виділених клітинках ви прочитаєте назву приладу для вимірювання температури. (Термометр)
VI. Підсумок уроку, рефлексія
Учитель. Ось і добігла кінця наша подорож. Перевіримо правильність відгадування кросворда й підіб'ємо підсумки.
Вправа «Мікрофон».
Учитель. Які ваші враження від подорожі?
(Учні передають одне одному уявний «мікрофон» і виголошують свої враження.)
Отже, друзі, настав час прощатися. І я хочу вам побажати завжди з бажанням вчитися, завжди з бажанням трудитися і ніколи не сумувати.
VII. Домашнє завдання
Опрацювати §1.
Провести домашнє дослідження: записати прислів'я та приказки про температуру.