Cieplny przepływ energii oraz promieniowanie

1. Cele lekcji

a) Wiadomości

Uczeń:

• poznaje sposoby przekazywania energii cieplnej,

• rozróżnia pojęcia: promieniowanie, przewodnictwo cieplne, konwekcja,

• potrafi podać jak promieniują ciała czarne i białe i jakie ma to znaczenie w życiu codziennym,

• wyróżnia przewodniki i izolatory ciepła i potrafi wskazać ich zastosowanie.

b) Umiejętności

Uczeń:

• potrafi wyciągać wnioski z obserwacji,

• wskazywać zastosowanie zdobytych wiadomości w życiu codziennym.

2. Metoda i forma pracy

Praca z całą klasą, ćwiczenia, praca samodzielna.

3. Środki dydaktyczne

Karty pracy dla ucznia

Termometry

Palnik, kuchenka elektryczna, mała grzałka

Puszki aluminiowe (po napojach) jedna pomalowana na czarno a druga srebrna (lub owinięta folią aluminiową)

Kostki lodu, plastelina do przymocowania kostek na dnie naczynia

Zlewki żaroodporne, drobne kawałki pociętej folii aluminiowej

Pręt metalowy i szklany z naniesionymi wcześniej kroplami parafiny, statywy na których mocujemy pręty na takiej samej wysokości

4. Przebieg lekcji

a) Faza przygotowawcza

Nauczyciel zapoznaje uczniów z tematem lekcji i uświadamia im cele zajęć. Przedstawia zestawy do obserwacji i wskazuje na co uczniowie mają zwrócić uwagę (załącznik 1, załącznik 2, załącznik 3, załącznik 4, załącznik 5).

Przypomina zasady bezpieczeństwa przy wykonywaniu ćwiczenie (czas 10 minut).

b) Faza realizacyjna

Uczniowie wykonują obserwacje i wypełniają swoje karty obserwacji.

1. Do dwóch puszek – jednej matowej czarnej a drugiej srebrnej nalewamy gorącej wody i umieszczamy w nich termometry oraz mieszadełka. Wyznaczamy dwóch uczniów, aby co 10 minut sprawdzali temperaturę wody w puszkach i zapisywali obserwacje (załącznik 1).

2. W klasie włączamy na początku lekcji kuchenkę elektryczną. Prosimy, aby kilku uczniów (dwóch, trzech) kolejno podeszło do kuchenki i powiedziało pozostałym co odczuwają. Uczniowie na bieżąco wypełniają karty pracy. Powtarzamy to gdy kuchenka jest już wyłączona i nie jest czerwona (załącznik 2).

3. Na talerzu układamy kostki lodu. Prosimy aby uczniowie (kilku, jak w punkcie 1) zbliżyło policzek do talerza z lodem i przekazało swoje obserwacje innym (załącznik 3).

4. Obserwacje jak topią się krople parafiny umieszczone na prętach metalowym i szklanym (załącznik 4).

5. Obserwacje, jak topią się kostki lodu umieszczone na dnie wysokiej zlewki i zalane wodą, gdy gotujemy tę wodę przy pomocy małej grzałki umieszczonej nad kostkami (załącznik 5).

6. Obserwacje, jak zachowują się kawałeczki foli aluminiowej umieszczone w zlewce z wodą podczas podgrzewania wody za pomocą palnika (załącznik 5).

c) Faza podsumowująca

Zebranie informacji dotyczących poznanych sposobów przekazywania energii. Uzupełnienie obserwacji pojęciami podanymi przez nauczyciela (lub uczniów, jeśli znają pojęcia związane z przekazywaniem energii).

Ogrzane ciała są źródłem energii.

Cieplny przepływ energii może się odbywać:

• w ciałach stałych za pomocą przewodzenia ciepła

• w gazach i cieczach za pomocą konwekcji.

Ze względu na zdolność przewodzenia, dzielimy ciała na przewodniki i izolatory.

Najlepszym izolatorem ciepła jest próżnia.

Uzupełnienie kart pracy (załącznik 6)

5. Bibliografia

St. Elbanowska, J. Zamorska, W. Zamorski, Fizyka i astronomia Gimnazjum 2, Juka, Warszawa 2001.

6. Załączniki

Załącznik 1.

Doświadczenie 1.

Do dwóch puszek – jednej matowej czarnej a drugiej srebrnej nalewamy gorącej wody i umieszczamy w nich termometry oraz mieszadełka.

Zbliż do puszek dłonie (zewnętrzną stroną) na odległość 2 – 5 cm. Co czujesz? Co 10 minut notuj temperaturę wody w każdej puszce. Przed pomiarem wodę dobrze wymieszaj.

Załącznik 2.

Doświadczenie 2

W klasie włączamy na początku lekcji kuchenkę elektryczną. Prosimy, aby kilku uczniów (dwóch, trzech) kolejno podeszło do kuchenki i powiedziało pozostałym co odczuwają. Powtarzamy to, gdy kuchenka jest już wyłączona i nie jest czerwona.

Załącznik 3.

Doświadczenie 3

Na talerzu układamy kostki lodu. Prosimy aby uczniowie (kilku, jak w punkcie 1) zbliżyło policzek do talerza z lodem i przekazało swoje obserwacje innym.

Załącznik 4.

Doświadczenie 4.

Na statywach na tej samej wysokości umieszczamy pręty metalowy i szklany z kroplami parafiny. Ogrzewamy je jednocześnie tym samym palnikiem Obserwacje jak topią się krople parafiny.

Załącznik 5.

Doświadczenie 5.

Na dnie wysokiej zlewki umocuj kawałki lodu, wlej wodę, umieść małą grzałkę tak, aby znajdowała się ona nad lodem. Zagotuj wodę przy pomocy grzałki. Co dzieje się z kostkami lodu?

Do zlewki kawałeczki z wodą wrzuć kawałki foli aluminiowej i podgrzej wodę przy pomocy palnika. Obserwuj jak zachowują się umieszczone w zlewce kawałki foli.

a) Karta pracy ucznia

Załącznik 6.

Od rozgrzanej do czerwoności kuchenki bardzo szybko dociera do nas energia.

Czy energie dociera do nas gdy płyta kuchenki przestaje świecić światłem widzialnym? ……………………………………………………………………………………………………………..

Niewidzialne światło od gorącej, ale już nie świecącej kuchenki nazywamy …………………………………………….

Czy wiesz, z jaką prędkością w przestrzeni (w powietrzu) biegnie takie promieniowanie?

…………………………………………………………………………………………………………

Gdy zbliżymy twarz do lodu odczuwamy ……………………………..

Wnioski dotyczące promieniowania ciał.

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

Jak promieniują ciała?

Do dwóch puszek – jednej matowej czarnej a drugiej srebrnej nalewamy gorącej wody i umieszczamy w nich termometry oraz mieszadełka. Co 10 minut sprawdzamy temperaturę wody w puszkach.

Co czujesz, gdy zbliżasz do pusze dłonie?

…………………………………………………………………………………………………………

Uzupełnij tabelkę.

Wnioski o promieniowaniu ciał ciemnych i jasnych.

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

Na statywach na tej samej wysokości umieszczamy pręty metalowy i szklany z kroplami parafiny.

Jak zachowują się punkty z parafiny umieszczone na każdym z prętów?

…………………………………………………………………………………………………………

Taki rodzaj przekazywania energii nazywamy ………………………………………………………

Materiały, które dobrze przewodzą ciepło nazywamy ………………………………………………, a materiały, które słabo przewodzą ciepło ………………………………………………………… .

Szkło jest …………………………………………., a metal……………………………………………. ciepła.

Na dnie wysokiej zlewki umocuj kawałki lodu, wlej wodę, umieść małą grzałkę tak, aby znajdowała się ona nad lodem. Zagotuj wodę przy pomocy grzałki. Co dzieje się z kostkami lodu?

Do zlewki kawałeczki z wodą wrzuć kawałki foli aluminiowej i podgrzej wodę przy pomocy palnika. Obserwuj jak zachowują się umieszczone w zlewce kawałki foli.

Jak zachowują się kostki lodu?

…………………………………………………………………………………………………………

Jak zachowują się kawałki foli?

…………………………………………………………………………………………………………

Taki rodzaj przekazywania energii nazywamy …………………………………………………….

Wnioski dotyczące przekazywania energii za pomocą konwekcji.

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

b) Praca domowa

Załącznik 7.

Podaj przykłady zastosowania:

• konwekcji,

• przewodnictwa ciepła,

• promieniowania.

7. Czas trwania lekcji

45 minut

8. Uwagi do scenariusza

Uczniowie uzupełniają karty pracy po wykonaniu każdego doświadczenia.

Podają inne przykłady ilustrujące każdy rodzaj przekazywania energii.