Тепловые процессы · урок 18 из 21 · практикум

Практикум: работа и теплопередача

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R02 · PHY8-025

Паспорт: R02 «1.2 Тепловые процессы» (21 ч), урок 18/21, тип П (практикум). Единицы R02.4 «Способы изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение работы» и R02.5 «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение». Новый материал давался на PHY8-010 — сегодня решаем задачи четырёх типов.
Хронометраж: цели и актуализация 5 мин (сл. 2–3) · тип 1 «работа или теплопередача» 6 мин (сл. 4–5) · тип 2 «вид теплопередачи» 7 мин (сл. 6–7) · тип 3 «качественная задача» 6 мин (сл. 8–9) · тип 4 «график и опыт» 8 мин (сл. 10–11) · ошибки 2 мин (сл. 12) · самостоятельная работа 6 мин (сл. 13) · ОГЭ 3 мин (сл. 14) · итог и ДЗ 2 мин (сл. 15).
Оборудование для опыта сл. 11 (по группам): пробирка с пробкой, сухой песок (или дробь), термометр, стакан с горячей водой (не выше 60 °C). Если опыта нет — разобрать по данным со слайда.

R02.4 · R02.5

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Распознавать способ

изменения внутренней энергии по описанию (REQ-1.2)

Определять вид теплопередачи

по алгоритму из двух вопросов (REQ-1.2, REQ-1.3)

Решать качественные задачи

объяснение в 2–3 шага (REQ-1.6)

Проводить опыт и читать график

остывание, нагревание работой (REQ-1.9, REQ-1.11)

REQ-1.2: «различать явления по описанию их характерных свойств и на основе опытов, демонстрирующих данное физическое явление». REQ-1.3: «распознавать проявление изученных физических явлений в окружающем мире…». REQ-1.6: «объяснять физические процессы и свойства тел… строить объяснение из 1–2 логических шагов». REQ-1.9: «проводить опыты по наблюдению физических явлений… описывать ход опыта и формулировать выводы». REQ-1.11: «…фиксировать результаты полученной зависимости в виде таблиц и графиков».
Элементы кодификатора: EL-6.7, EL-6.8; практическая работа из EL-6.17 «Наблюдение изменения внутренней энергии тела в результате теплопередачи и работы внешних сил».

повторение: R02.3–R02.5

Вспомним

Заполним опорную схему

От какого тела к какому идёт теплопередача?

от более нагретого к менее нагретому

Где невозможна конвекция?

в твёрдых телах и в вакууме

Какой вид работает в вакууме?

только излучение

R02.4

Тип 1 · образец решения

Работа или теплопередача? Три вопроса

Алгоритм записать в тетрадь тремя строками. Вопрос 1 — признаки работы: тело перемещают, на него действует сила (трение, удар, сжатие поршнем) или тело само толкает что-то (газ выбивает пробку — тогда U ↓).
Важно: бывают оба способа сразу. Сверло нагревается от трения (работа), а потом остывает в воздухе (теплопередача). Спрашиваем про то, что описано в условии.
Вопрос классу: «Пилу потом опустили в холодную воду. Каким способом изменилась U?» (Теплопередача, U ↓.)

R02.4

Тип 1 · решите сами

Каким способом и как изменилась U?

Ситуация	Способ	Внутренняя энергия
гвоздь нагрелся от ударов молотка	работа	увеличилась
лёд в стакане тает в тёплой комнате	теплопередача	увеличилась
сжатый воздух выбил пробку из бутылки	работа	уменьшилась
колёса тормозящего поезда нагрелись	работа	увеличилась
горячий суп остывает в тарелке	теплопередача	уменьшилась

R02.5

Тип 2 · образец решения

Какой вид теплопередачи? Два вопроса

Образец: нагрелась ручка ложки в горячем чае.

1

Между чаем и ручкой — металл ложки: вещество есть.

2

Металл твёрдый, потоков нет.

✓

Теплопроводность

Дерево перерисовать в тетрадь. Сначала прочитать с классом оба вопроса, затем — образец по шагам.
Почему именно эти вопросы: излучению вещество не нужно; конвекция — перенос энергии самим веществом (потоками), поэтому она бывает только в жидкостях и газах; при теплопроводности вещество остаётся на месте, передаётся только энергия.
Вопрос: «А что нагревает лицо, если наклониться над чашкой?» (Поднимающийся тёплый воздух и пар — конвекция; немного — излучение.)

R02.5

Тип 2 · решите сами

Назовите главный вид теплопередачи

греемся у камина

излучение

прогревается вся вода в чайнике

конвекция

нагрелась металлическая ручка сковороды

теплопроводность

дым поднимается над трубой

конвекция

нагрелась на солнце крыша машины

излучение

мёрзнет рука на металлических перилах

теплопроводность

Работа в парах 2–3 мин: для каждой картинки пройти дерево со сл. 6 вслух («вещество есть? потоки есть?»). Ответы открываются по щелчку.
Камин: тёплый воздух уходит вверх в трубу, а человека перед камином греют лучи. Чайник: нагретая вода у дна поднимается, холодная опускается. Перила: рука отдаёт энергию металлу, металл — хороший проводник, быстро отводит её.
Дым: тёплые газы легче (плотность меньше) и поднимаются, увлекая частицы дыма. Крыша машины: между Солнцем и Землёй вакуум — только излучение; тёмная краска поглощает лучи сильнее.

R02.5 · ОГЭ, линия 19

Тип 3 · образец решения

Почему морозильник — вверху холодильника?

1

Явление: воздух у морозильника охлаждается.

2

Свойство: холодный воздух плотнее — опускается, тёплый поднимается (конвекция).

ρ_{хол} > ρ_{тёпл}

3

Вывод: потоки воздуха охлаждают всю камеру. Внизу холод остался бы у пола.

R02.5 · ОГЭ, линия 19

Тип 3 · решите сами

Объясните по схеме «явление → свойство → вывод»

Почему снег спасает озимые от мороза?

В снегу много воздуха, воздух плохо проводит тепло — почва медленно отдаёт энергию.

Почему днём асфальт горячее светлого песка?

Тёмная поверхность поглощает излучение Солнца сильнее, светлая — больше отражает.

4 мин: каждая парта решает одну задачу письменно по схеме из трёх шагов, затем двое читают ответы вслух.
Снег. Явление: почва отдаёт энергию холодному воздуху. Свойство: снег — рыхлый, в нём много воздуха; воздух плохо проводит тепло (и в узких порах почти нет конвекции). Вывод: теплопередача от почвы к воздуху замедляется, почва и корни не промерзают.
Асфальт. Явление: оба покрытия освещены Солнцем одинаково. Свойство: тёмные тела поглощают излучение лучше, светлые отражают. Вывод: асфальт получает больше энергии, его U и температура выше.

R02.5 · REQ-1.11 · ОГЭ, линия 14

Тип 4 · работа с графиком

Остывание воды: стакан и стакан в шерстяном чехле

В каком стакане вода остывала быстрее?

в стакане 1: график круче

На сколько остыла вода в стакане 1 за 10 мин?

80 − 62 = 18 °C

Что одинаково в опыте?

масса воды, начальная температура, стаканы

Данные: стакан 1 — 80, 70, 62, 56, 51 °C; стакан 2 (в чехле) — 80, 77, 74, 71, 69 °C через 0, 5, 10, 15, 20 мин. Цена деления по оси t — 5 °C, по оси τ — 1 мин.
Ответы: 1) стакан 1. 2) Δt = 80 − 62 = 18 °C (в стакане 2 за то же время — на 6 °C). 3) Чтобы сравнение было честным, меняют только одно условие — чехол (REQ-1.8).
Дополнительный вопрос: «Почему вода в стакане 1 сначала остывает быстро, потом медленнее?» (Чем больше разность температур воды и воздуха, тем быстрее теплопередача.) Вывод: шерсть уменьшает теплопередачу — в ней много воздуха.

R02.4 · EL-6.17 · вид деятельности

Опыт · практическая работа

Нагреем песок двумя способами

Этап	t, °C	Способ
в начале	21	—
А · встряхнули	23	работа
Б · в горячей воде	34	теплопередача

Δ t = t_{2} - t_{1} = 23 - 21 = 2^{\circ} C

Оба способа повысили температуру — значит, увеличили U песка.

Практическая работа из EL-6.17 / вид деятельности ФРП: «Наблюдение и объяснение опытов, демонстрирующих изменение внутренней энергии тела в результате теплопередачи и работы внешних сил». Группы по 3–4 человека, 6–7 мин.
Порядок: 1) насыпать песок на треть пробирки, измерить t₁ (дать термометру 1 мин); 2) плотно закрыть пробкой, встряхивать 2 мин, сразу измерить t₂; 3) опустить пробирку в стакан с горячей водой на 2 мин, измерить t₃. Записать в таблицу.
Обсуждение: Δt на этапе А небольшое (около 2 °C), но больше погрешности термометра (половина цены деления 1 °C — 0,5 °C), значит, изменение реальное. Работу совершают руки: песчинки трутся и ударяются друг о друга. Этап Б — теплопередача от воды (теплопроводность через стекло).
Техника безопасности (REQ-1.13): вода не горячее 55–60 °C, пробирку держать за верх, термометр не использовать для перемешивания.

R02.4 · R02.5

Осторожно

Типичные ошибки в задачах

Ситуация	Неверно	Верно
газ сжимают поршнем	U газа уменьшается	U растёт: над газом совершают работу
Солнце греет Землю	конвекцией воздуха	излучением: в космосе вакуум
лёд тает при 0 °C	температура та же — U не меняется	U растёт: энергию получает лёд
металл на морозе	металл холоднее дерева	t одинакова, металл быстрее отводит энергию
нагрев воды в кастрюле	только теплопроводность	дно — теплопроводность, вода — конвекция

R02.4 · R02.5

Самостоятельная работа

Решите

1базаКаким способом изменилась U: а) нагрелось сверло; б) остыл утюг; в) нагрелся воздух в насосе при накачке мяча?

2базаКакой вид теплопередачи: а) комнату греет батарея; б) греемся у костра; в) нагрелась алюминиевая ложка в чае?

3базаВ каких телах невозможна конвекция: вода, лёд, воздух, вакуум?

4повыш.Метеорит в атмосфере раскаляется. Каким способом растёт его U? Объясните.

5повыш.Почему дом из пустотелого кирпича теплее, чем из сплошного?

6практикаПредложите опыт: шарф, два стакана с горячей водой, термометр. Что сделать одинаковым?

Ответы: 1) а — работа (сила трения), U ↑; б — теплопередача, U ↓; в — работа (воздух сжимают), U ↑. 2) а — конвекция; б — излучение; в — теплопроводность. 3) Лёд (твёрдое тело) и вакуум (нет вещества).
4) Совершение работы: работа силы сопротивления (трения) воздуха при огромной скорости, плюс резкое сжатие воздуха перед метеоритом. 5) В пустотах — воздух, он плохо проводит тепло; теплопроводность стены меньше, теплопередача из дома наружу медленнее.
6) Один стакан обернуть шарфом. Одинаковыми сделать: массу (объём) воды, начальную температуру, стаканы, место; через 10–15 мин измерить температуру в обоих. Ожидание: в стакане с шарфом вода теплее. Задания 1–3 — все; 4–6 — по готовности.

R02.4 · R02.5 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 4: текст с пропусками

4Вставьте на место пропусков слова из списка (в нужной форме).

Потрём ладони друг о друга — они нагреются: внутренняя энергия ладоней (А) за счёт (Б). Приложим тёплые ладони к холодному стеклу. Энергия будет переходить от ладоней к стеклу путём (В), и внутренняя энергия ладоней (Г).

1) увеличивается2) уменьшается3) не изменяется4) совершения работы 5) теплопроводности6) конвекции7) излучения

Ответ:

А	Б	В	Г

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

По каким признакам узнать совершение работы?
Какие два вопроса определяют вид теплопередачи?
Какой тип задач сегодня был самым трудным?

Домашнее задание

Опыт дома: остывание чая в кружке и в термосе — замеры через 10 мин, таблица
Задача: почему птицы зимой сидят нахохлившись?
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_teplota.htm

Рефлексия: работа — тело перемещают, на него действует сила (трение, удар, сжатие); вопросы — «есть ли вещество между телами?» и «движется ли оно потоками?».
Ответ на задачу ДЗ: между распушёнными перьями больше воздуха; воздух плохо проводит тепло, теплопередача от тела птицы наружу уменьшается (явление → свойство → вывод).
Следующий урок — PHY8-026 «Практикум: Количество теплоты»: энергию, переданную при теплопередаче, будем считать по формуле Q = cm(t₂ − t₁).

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-025 · Практикум: способы изменения внутренней энергии; виды теплопередачи

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R02 «1.2 Тепловые процессы», 21 ч · урок 18/21 · тип П (практикум)
Единицы → слайды	R02.4 «Способы изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение работы» → 2–5, 11–15 · R02.5 «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение» → 2, 3, 6–10, 12–15 · повторение R02.3 → 3
Результаты	REQ-1.2 (различать явления по описанию и опытам) → 4–7, 13, 14 · REQ-1.3 (распознавать в окружающем мире) → 7, 9, 13 · REQ-1.6 (объяснение в 1–2 шага) → 8, 9, 13 · REQ-1.8 (порядок исследования) → 10, 13 · REQ-1.9 (опыт: ход и выводы) → 11 · REQ-1.10 (погрешность измерения) → 11 · REQ-1.11 (таблицы и графики) → 10, 11 · REQ-1.13 (техника безопасности) → 11
Элементы	EL-6.7 → 3–5, 11 · EL-6.8 → 6–10 · EL-6.17 (практическая работа «Наблюдение изменения внутренней энергии тела в результате теплопередачи и работы внешних сил») → 11
Виды деятельности	«Наблюдение и объяснение опытов, демонстрирующих изменение внутренней энергии тела в результате теплопередачи и работы внешних сил» → 11 · «…обсуждение практических ситуаций, демонстрирующих различные виды теплопередачи» → 7–9 · «Анализ ситуаций практического использования тепловых свойств веществ и материалов… теплоизоляция» → 9, 10, 13
ОГЭ	линия 4 (свойства явлений, текст с пропусками) → 14 · линия 19 (качественная задача) → 8, 9 · линия 14 (графики) → 10
Вне урока	количество теплоты и его расчёт — PHY8-026; удельная теплоёмкость — PHY8-027; тепловой баланс — R02.9; плавление — R02.10; первый закон термодинамики — не включён
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending