Тепловые процессы · урок 16 из 21 · практикум

Практикум: температура

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R02 · PHY8-023

Паспорт: R02 «1.2 Тепловые процессы» (21 ч), урок 16/21, тип П (практикум). Единицы R02.1 «Температура», R02.2 «Связь температуры со скоростью теплового движения частиц». Это продолжение урока PHY8-008: там понятия вводились, здесь — отработка типов заданий.
Хронометраж: цели и разминка 5 мин (сл. 2–3) · тип 1 «показания термометра» 7 (сл. 4–5) · тип 2 «шкалы Цельсия и Кельвина» 6 (сл. 6–7; сл. 8 «Дополнительно» можно пропустить) · тип 3 «график t(τ)» 7 (сл. 9–10) · тип 4 «исследование» 6 (сл. 11–12) · тип 5 «объясните» 3 (сл. 13) · ошибки 2 (сл. 14) · самостоятельная 4 (сл. 15) · рефлексия и ДЗ 5 (сл. 16).
Оборудование: 2–3 лабораторных термометра с разной ценой деления, стакан с тёплой водой; для сл. 11 — колба с подкрашенной водой и пробкой с трубкой, линейка, сосуды с водой разной температуры (не выше 60 °C).

R02.1–R02.2

Цели урока

Сегодня вы потренируетесь

Снимать показания термометра

цена деления и погрешность (REQ-1.10)

Переводить °C ↔ К

и находить изменение температуры (REQ-1.4)

Читать и строить графики

t(τ) и длины столбика l(t) (REQ-1.11)

Объяснять явления

через скорость движения частиц (REQ-1.6)

REQ-1.10: «выполнять прямые измерения с использованием аналоговых приборов и датчиков физических величин, сравнивать результаты измерений с учетом заданной абсолютной погрешности». REQ-1.4: «описывать… физические явления, используя физические величины… обозначения и единицы физических величин».
REQ-1.11: «проводить исследование зависимости одной физической величины от другой… фиксировать результаты… в виде таблиц и графиков, проводить выводы». REQ-1.6: «объяснять физические процессы… строить объяснение из 1–2 логических шагов». Элементы EL-6.6, EL-6.17 (проверка гипотезы о линейной зависимости длины столбика от температуры), EL-6.19 (жидкостный термометр, датчик температуры).

повторение: R02.1–R02.2

Разминка

Величина, обозначение, единица

величина	обозначение	единица
температура по Цельсию	$t$	$^{\circ} C$
абсолютная температура	$T$	$К$
изменение температуры	$Δ t$	$^{\circ} C$
прибор для измерения	термометр

Чем выше температура…

…тем быстрее в среднем движутся частицы

Ниже какой температуры не бывает?

абсолютный нуль: $- 273^{\circ} C = 0 К$

R02.1 · тип 1

Тип 1 · образец

Показание термометра ниже нуля

1 соседние числа: $0$ и $- 10$

2 $цена = \frac{0 - ( - 10 )}{10} = 1^{\circ} C$

3 от $0$ вниз на $7$ делений: $0 - 7 \cdot 1 = - 7$

t = (- 7 \pm 1)^{\circ} C

погрешность — цена деления

Алгоритм (повторение PHY8-008): 1) взять два соседних оцифрованных штриха; 2) разность чисел разделить на число промежутков между ними — это цена деления; 3) от ближайшей отметки отсчитать деления до верха столбика.
Новое по сравнению с прошлым уроком: столбик ниже нуля. Отсчитываем от 0 вниз, значит, значения отрицательные: −7 °C, а не +7 °C и не −13 °C (отсчёт от −20 вверх даёт то же: −20 + 13 = −7).
В ОГЭ погрешность обычно принимают равной цене деления (иногда — половине; так всегда сказано в условии). В бланк ОГЭ: «−71» не пишут — смотрите формат ответа конкретного задания.

R02.1 · тип 1

Тип 1 · сами

Цена деления и показание каждого термометра

3–4 мин в парах, затем открыть ответы по щелчку (каждая рамка — отдельный шаг).
А: между 0 и 20 — 4 промежутка, цена (20 − 0) : 4 = 5 °C; столбик на 1-м штрихе выше 40: 40 + 5 = 45 °C → (45 ± 5) °C. Б: между 34 и 36 — 4 промежутка, цена 0,5 °C; столбик на середине между 36 и 38 (3-й штрих выше 36): 36 + 3 · 0,5 = 37,5 °C. В: между −20 и −10 — 5 промежутков, цена 2 °C; верх столбика на 2-м штрихе ниже −10: −10 − 2 · 2 = −14 °C (отсчитываем вниз от −10, значения становятся «более отрицательными»).
Вопрос: какой термометр точнее? (Б — у него наименьшая цена деления, значит, наименьшая погрешность.) Где применяют такой? (медицинский, для воды в ванночке младенца). Какой подойдёт для улицы? (В — есть отрицательные значения.)

R02.1 · тип 2

Тип 2 · образец

Шкала Цельсия и шкала Кельвина

T = t + 273

$- 40^{\circ} C$ : $T = - 40 + 273 = 233 К$

$350 К$ : $t = 350 - 273 = 77^{\circ} C$

Изменение: нагрели с 20 до 80 °C —

Δ t = 60^{\circ} C

,

Δ T = 60 К

R02.1 · тип 2

Тип 2 · сами

Переведите — устно, по рядам

27^{\circ} C

300 К

- 73^{\circ} C

200 К

1000^{\circ} C

1273 К

- 196^{\circ} C

77 К

500 К

227^{\circ} C

250 К

- 23^{\circ} C

Δ t = 15^{\circ} C

Δ T = 15 К

300 \to 250 К

остыло на

50^{\circ} C

R02.1 · дополнительно

Дополнительно

Три шкалы: Цельсия, Кельвина, Фаренгейта

t_{F} = 1, 8 t + 32

$36, 6^{\circ} C$ : $1, 8 \cdot 36, 6 + 32 \approx 97, 9^{\circ} F$

Шкалу Фаренгейта используют в США. В физике — шкала Кельвина.

R02.1–R02.2 · тип 3

Тип 3 · образец

Как остывает чай: читаем график t(τ)

1. $t$ в начале? 80 °C

2. Первые 10 мин — на 30 °C, следующие — на 15 °C: остывает всё медленнее

3. Остановится на 20 °C — тепловое равновесие с воздухом

4. Частицы чая движутся всё медленнее

Как читать график: по горизонтали время τ (мин), по вертикали температура t (°C); одна клетка — 5 мин и 10 °C. Сначала назвать цену клетки по обеим осям!
Данные: 0 мин — 80 °C, 10 мин — 50 °C, 20 мин — 35 °C, 30 мин — 27,5 °C. Изменение за первые 10 мин 80 − 50 = 30 °C, за следующие 10 мин 50 − 35 = 15 °C: чем ближе температура чая к температуре воздуха, тем медленнее остывание.
Вывод по R02.2: температура падает → средняя скорость теплового движения молекул чая уменьшается. Ниже 20 °C чай сам не остынет — температуры сравнялись (тепловое равновесие).

R02.1–R02.2 · ОГЭ

Тип 3 · в формате ОГЭ

ОГЭ, линия 14: график и утверждения

14Нагретый цилиндр опустили в холодную воду. На графике — температура цилиндра и воды. Выберите два верных утверждения.

Начальная температура цилиндра 90 °C.
За первую минуту вода нагрелась на 20 °C.
Средняя скорость движения молекул воды уменьшалась.
Через 5 мин установилось тепловое равновесие.
Температура цилиндра понизилась на 90 °C.

Ответ:

Ответ: 14 (порядок цифр в ОГЭ любой: 14 или 41).
Разбор: 1) верно — красный график начинается с 90 °C. 2) неверно — вода за 1 мин: 20 → 25 °C, на 5 °C. 3) неверно — температура воды росла, значит, средняя скорость её молекул увеличивалась. 4) верно — с 5-й минуты графики слились (30 °C), температуры одинаковы. 5) неверно — с 90 до 30 °C, на 60 °C.
Ловушка 5: путают «понизилась до…» и «понизилась на…». Ловушка 3: молекулы цилиндра замедлились, а молекулы воды — ускорились.

R02.1 · тип 4 · EL-6.17

Тип 4 · исследование

Гипотеза: длина столбика l растёт линейно с t

Колбу — в воду при $t_{1}$ , ждём 2–3 мин
Измеряем $t$ и длину $l$ столбика над пробкой
Повторяем при 4–5 разных $t$
Таблица → точки на графике $l (t)$
Точки на одной прямой → гипотеза верна

Горячая вода — не выше 60 °C; колбу держим за горлышко

Работа из перечня ФРП (EL-6.17): «Проверка гипотезы линейной зависимости длины столбика жидкости в термометрической трубке от температуры». Это модель жидкостного термометра: колба — резервуар, трубка — капилляр.
Вопрос: зачем ждать 2–3 мин после переноса колбы? (Чтобы вода в колбе пришла в тепловое равновесие с водой в сосуде — как при измерении термометром.) Почему трубка тонкая? (Малое расширение жидкости даёт заметное изменение длины столбика.)
Если оборудования нет, работа выполняется по готовым данным (следующий слайд). Техника безопасности (REQ-1.13): стекло, горячая вода.

R02.1 · тип 4

Тип 4 · обработка результатов

Строим график l(t) и делаем вывод

$t,^{\circ} C$	$l$ , мм
20	40
30	52
40	63
50	76
60	88

Точки лежат на одной прямой (в пределах погрешности) — гипотеза подтверждается.

Сначала ученики наносят точки сами (в тетради, по клеткам), затем учитель показывает прямую. Прямую проводят не через каждую точку, а так, чтобы точки лежали по обе стороны от неё: отклонения на 1 мм — погрешность измерения.
Каждые 10 °C столбик удлиняется примерно на 12 мм (на 1,2 мм на 1 °C): 40 → 52 → 64 → 76 → 88; измерено 63 вместо 64 — в пределах погрешности линейки (1 мм).
По графику: при 45 °C l ≈ 40 + 1,2 · 25 = 70 мм. Обратная задача: l = 58 мм ⇒ t = 20 + 18 : 1,2 = 35 °C — так по длине столбика узнают температуру, это и есть градуировка термометра.

R02.2 · тип 5

Тип 5 · объясните

Температура и скорость частиц

Сахар в горячем чае растворяется быстрее. Почему?

t выше → молекулы движутся быстрее → диффузия быстрее

Почему показание снимают через 1–2 мин?

термометр должен прийти в тепловое равновесие с телом

Есть ли температура у одной молекулы?

нет: температура — характеристика множества частиц

Формат ответа ОГЭ (линия 19, качественная задача): ответ + объяснение из 1–2 логических шагов. Ученик сначала отвечает устно, затем учитель открывает краткое объяснение.
1) Растворение — это диффузия: молекулы сахара проникают между молекулами воды. При более высокой температуре скорость теплового движения больше — диффузия идёт быстрее. 2) Пока термометр нагревается (или остывает), столбик движется; показание верно, когда температуры термометра и тела сравнялись.
3) Температура связана со средней скоростью движения огромного числа частиц; у одной молекулы есть скорость, но говорить о её «температуре» нельзя. Это сложный вопрос — для сильных учеников.

R02.1–R02.2

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
считают штрихи, а не промежутки	4 штриха → цена 2,5 °C	5 промежутков → 2 °C
столбик ниже нуля	+7 °C	−7 °C
переводят изменение температуры	Δt = 15 °C → 288 К	ΔT = 15 К
путают знак при переводе	27 °C = −246 К	27 °C = 300 К
запись единицы	300 °К	300 К

R02.1–R02.2

Самостоятельно

Решите

1базаМежду отметками 40 и 50 °C — 10 промежутков. Цена деления?

2базаПереведите:

37^{\circ} C

— в кельвины,

250 К

— в градусы Цельсия

3базаУтром было −8 °C, днём +5 °C. На сколько повысилась температура? Чему равно ΔT?

4повыш.В стакане A вода при 300 К, в стакане Б — при 30 °C. Где молекулы движутся быстрее?

5повыш.По таблице сл. 12 найдите длину столбика при 0 °C

6практикаПочему уличный термометр не вешают на солнечной стороне?

Ответы: 1) (50 − 40) : 10 = 1 °C. 2) 37 + 273 = 310 К; 250 − 273 = −23 °C. 3) 5 − (−8) = 13 °C; ΔT = 13 К.
4) 30 °C = 303 К > 300 К — в стакане Б температура выше, молекулы в среднем движутся быстрее. 5) Каждый градус — 1,2 мм; от 20 °C вниз на 20 °C: 40 − 1,2 · 20 = 16 мм (при условии, что зависимость остаётся линейной).
6) Солнечное излучение нагревает сам термометр сильнее, чем воздух: прибор покажет не температуру воздуха, а свою, более высокую. Термометр вешают в тени. Задания 1–3 — все; 4–6 — по готовности, остальное — в ДЗ.

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Как найти цену деления термометра?
Как перевести °C в К? А изменение температуры?
Что происходит с частицами, когда тело остывает?

Домашнее задание

Переведите: 77 К; −50 °C; 400 К
Измеряйте t остывающей воды в чашке каждые 5 мин (30 мин), постройте график t(τ)
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_teplota.htm

Рефлексия: разность соседних оцифрованных отметок делим на число промежутков; T = t + 273, ΔT = Δt; частицы движутся медленнее (средняя скорость уменьшается).
Ответы ДЗ: 77 К = −196 °C; −50 °C = 223 К; 400 К = 127 °C. График дома должен быть похож на сл. 9: сначала быстрое, затем всё более медленное остывание до комнатной температуры. Проверить на следующем уроке.
Следующий урок — PHY8-024 «Практикум: Внутренняя энергия»: температура понадобится как показатель средней кинетической энергии частиц.

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-023 · Практикум: температура

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R02 «1.2 Тепловые процессы», 21 ч · урок 16/21 · тип П (практикум)
Единицы → слайды	R02.1 «Температура» → 2–12, 14–16 · R02.2 «Связь температуры со скоростью теплового движения частиц» → 3, 9, 10, 13, 15, 16
Результаты	REQ-1.10 (прямые измерения, погрешность) → 4, 5, 14, 15 · REQ-1.4 (величины, обозначения, единицы) → 3, 6, 7, 14, 15 · REQ-1.11 (исследование зависимости, таблицы и графики) → 9–12, 16 · REQ-1.6 (объяснение в 1–2 шага) → 9, 13, 15 · REQ-1.13 (техника безопасности) → 11
Элементы	EL-6.6 → 3–10, 13–16 · EL-6.17 (проверка гипотезы линейной зависимости длины столбика от температуры) → 11, 12 · EL-6.19 (жидкостный термометр) → 4, 5, 11
Виды деятельности	«Обоснование правил измерения температуры» → 13 · «Сравнение различных способов измерения и шкал температуры» → 5, 6, 8 · «Наблюдение установления теплового равновесия» → 9, 10
ОГЭ	линия 14 (графики, таблицы и схемы) → 10 · линия 15 (прямые измерения) — формат на сл. 4–5 · линия 19 (качественная задача) — формат на сл. 13
Вне урока	внутренняя энергия — PHY8-024; теплопередача и работа — PHY8-025; количество теплоты и теплоёмкость — PHY8-026, PHY8-027; шкала Фаренгейта — сл. 8 «Дополнительно»
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending