Temat: Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych

Materiał uzupełniający do wykorzystania na lekcjach w grupie przedmiotów przyrodniczych (przyroda, biologia, chemia, geografia, fizyka), zajęciach dodatkowych, kołach zainteresowań. Może służyć jako zasób poszerzający wiedzę, przygotowujący uczniów do konkursów przyrodniczych.

Adresat:

Uczniowie klasy VII szkoły podstawowej (fizyka).

Podstawa programowa

Klasa VII – fizyka

IV. Zjawiska cieplne. Uczeń:

5) analizuje jakościowo związek między temperaturą a średnią energią kinetyczną (ruchu chaotycznego) cząsteczek.

Ogólny cel kształcenia

Uczniowie wykazują rozszerzalność cieplną ciał stałych.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• wyjaśniać, na czym polega rozszerzalność cieplna ciał stałych;

• przeprowadzać doświadczenie ilustrujące rozszerzalność cieplną ciał stałych;

• opisywać przykłady wykorzystania rozszerzalności cieplnej ciał stałych w budownictwie.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery;

• metodniki.

Przebieg lekcji

Przed lekcją

• Uczniowie przeprowadzają w domu „Doświadczenie 1”. Jego przebieg dokumentują, kręcąc film, który przesyłają na adres e‑mail nauczyciela, w wyznaczonym przez niego terminie. Film powinien przedstawiać jedynie przeprowadzany eksperyment, a nie osoby biorące w nim udział.

Faza wstępna

• Nauczyciel prosi wybranego ucznia, aby wyjaśnił, na czym polega rozszerzalność cieplna substancji na przykładzie gazów oraz cieczy..

• Prowadzący lekcję określa cel zajęć i wspólnie z uczniami ustala kryteria sukcesu.

Faza realizacyjna

• Nauczyciel prezentuje dwa filmy zrealizowane przez uczniów. Nie zdradza nazwisk autorów. Jeden z filmów jest przygotowany zgodnie z instrukcją, a przedstawione doświadczenie jest przeprowadzone bezbłędnie lub z niewielkimi usterkami. Drugi ma najwięcej błędów. Uczniowie zapisują na kartkach informację zwrotną dla autorów obu filmów. Nauczyciel zbiera kartki, a po lekcji wręcza je autorom.

• Prowadzący lekcję zapowiada film „Jajko w słoiku”. Poleca podopiecznym, żeby w formularzu zamieszczonym w abstrakcie zapisali pytanie badawcze i hipotezę. Następnie wyświetla film, a uczniowie odnotowują swoje obserwacje i wnioski. Nauczyciel wskazuje osobę, która dzieli się swoimi spostrzeżeniami i wyjaśnia zasadność zanotowanych przez siebie wniosków.

• Nauczyciel prosi uczniów, aby wyszukali w abstrakcie przykłady wykorzystania rozszerzalności cieplnej ciał stałych w budownictwie.

Faza podsumowująca

• Nauczyciel prosi, aby uczniowie samodzielnie wykonali wskazane ćwiczenie interaktywne.

Praca domowa

• Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Thermal expansion of solids

As you already know, solids have a definite shape and a definite volume. A solid does not easily change its shape or its volume. Does this mean that they are not subject to thermal expansion? Let’s find out by performing an experiment.

Solids change their volume due to changes in their temperature. This phenomenon is much more visible in the case of metals. In the table below you will find some examples, if the length of the objects, which measure 1 m, are changed and are made of different materials, if we raise the temperature by 50°C.

The phenomenon of thermal expansion has a huge impact on our lives. Engineers have to take it into account when designing buildings and all metal structures: bridges, railway tracks or high‑voltage cables, as well as metal constructions of some buildings.

• Thermal (temperature‑induced) expansion is a change in the volume of bodies due to a change in their temperature.

• Thermal expansion of bodies is associated with an increased velocity of molecules and a rise in temperature.

• Gases expand the most while being heated, but the phenomenon of thermal expansion occurs in liquids and solids too.

• The phenomenon of thermal expansion must be taken into account when designing buildings and equipment.