Scenariusz zajęć „Czym jest przewodność cieplna?”

Przyroda, II etap edukacyjny



Temat: Czym jest przewodność cieplna?



Treści kształcenia


Podstawa programowa: Punkt (6.3) [uczeń] identyfikuje, na podstawie doświadczenia, ciała (substancje) dobrze i słabo przewodzące ciepło.


Cele zoperacjonalizowane


UCZEŃ

definiuje pojęcia przewodnictwo cieplne, przewodnik cieplny, izolator;

tłumaczy zjawisko przewodności cieplnej substancji;

rozpoznaje doświadczalnie substancje będące dobrymi i słabymi przewodnikami cieplnymi;

podaje przykłady substancji dobrze przewodzących ciepło;

podaje przykłady substancji słabo przewodzących ciepło;

objaśnia wykorzystanie przewodności cieplnej w życiu codziennym.



Nabywane umiejętności


UCZEŃ


potrafi zaplanować i wykonać doświadczenie;

poznaje znaczenie dokładności i staranności pomiaru;

samodzielnie bada przewodnictwo cieplne metali;

formułuje wnioski na podstawie własnych doświadczeń;

zwraca uwagę na praktyczne znaczenie zjawiska przewodności cieplnej.



 Kompetencje kluczowe




Etapy lekcji


  1. Wstęp:

Przypomnienie / omówienie właściwości metali (stan skupienia, barwa, zapach, połysk i inne), które człowiek wykorzystuje, wybierając określoną substancję do wykonania potrzebnych mu przedmiotów. Zwrócenie uwagi, że wszystkie metale przewodzą ciepło i prąd elektryczny, jednak w różnym stopniu.

Uczniowie obserwują wykorzystanie metalowych przedmiotów w klasie.



  1. Przebieg zajęć:

Pogadanka. Przedstawienie przewodnictwa cieplnego jako zjawiska przepływu energii cieplnej pomiędzy nierównomiernie ogrzanymi ciałami. Przedstawienie metali jako substancji najlepiej przewodzących ciepło oraz gazów jako słabych przewodników.


Prezentacja filmu „Przewodność cieplna”. W dyskusji kierowanej uczniowie omawiają i dzielą substancje na przewodniki cieplne i izolatory. Podają przykłady ich zastosowania z życia codziennego.


Przeprowadzenie ćwiczenia praktycznego.

Instrukcja przeprowadzenia ćwiczenia praktycznego:


1. Opis teoretyczny omawianego zjawiska: Zjawisko przewodnictwa cieplnego zachodzi dzięki występowaniu gradientu temperatury w danym ciele, będącego wynikiem podgrzewania. Wówczas dochodzi do przekazywania energii wewnętrznej pomiędzy cieplejszymi i zimniejszymi częściami ciała. Po pewnym czasie prędkość molekuł relatywnie wyrównuje się, co prowadzi do ustalenia takiej samej temperatury. Ilość przekazanej energii jest zależna od substancji, proporcjonalna do powierzchni przekroju, różnicy temperatur oraz czasu i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody.

2. Ustalenie celu i obiektu prowadzonych badań: Celem ćwiczenia jest doświadczalna identyfikacja substancji dobrze i słabo przewodzących ciepło.

3. Sposób przygotowania ćwiczenia (czas, miejsce itd.): Ćwiczenia praktyczne prowadzone są podczas zajęć lekcyjnych w klasie pod ścisłym nadzorem nauczyciela. Potrzebne materiały i sprzęty: pręty: stalowy, miedziany, szklany – o jednakowej średnicy i długości, trzy statywy z zaciskiem, termometr, palnik spirytusowy, zapałki, stoper.

4. Sposób przeprowadzenia ćwiczenia: Nauczyciel mocuje pręt stalowy w zacisku statywu. Wybrani uczniowie dokonują pomiaru temperatury umocowanego końca pręta. Nauczyciel odpala palnik spirytusowy, umieszczając w płomieniu przeciwległy koniec. Uczeń przeprowadza pomiar czasu za pomocą stopera, sygnalizując upływ 20 sekund. Nauczyciel odsuwa statyw od płomienia, uczniowie ostrożnie dokonują pomiaru temperatury umocowanego w nim końca pręta. Powyższe czynności wykonują powtórnie dla szkła i miedzi. Wyniki notują w arkuszu kalkulacyjnym „Pomiary temperatury”.


5.Inne informacje, np. analiza obserwacji, sposób wyciągania wniosków, karta pracy, drzewka decyzyjne, formularze itd.: Uczniowie wprowadzają wyniki swoich pomiarów do arkusza kalkulacyjnego „Pomiary temperatury”. Nauczyciel podaje wartość współczynnika przewodności cieplnej [K] (stal = 70 W/mK, miedź = 370 W/mK, szkło = 1,0 W/mK), pole przekroju [s] oraz długość [d] prętów. Uczniowie na podstawie wartości temperatury początkowej [T1] i końcowej [T2] obliczają wartość przyrostu temperatury [dT]. Po wprowadzeniu wyników pomiaru do arkusza, odczytują wartość Q – ilość przekazanego ciepła - dla badanych substancji. Wnioski: Największą ilość ciepła w jednakowej jednostce czasu przekazała substancja o najwyższym współczynniku przewodności cieplnej [K]. Jest dobrym przewodnikiem cieplnym. Najmniej ciepła przekazała substancja o najmniejszym współczynniku K.



  1. Podsumowanie:

Określenie, że właściwości metali decydują o ich szerokim zastosowaniu w życiu codziennym. Człowiek znając twardość, topliwość i przewodnictwo cieplne może korzystać z tych cech przy wykonywaniu z narzędzi ułatwiających i przyspieszających jego pracę.


Zadanie domowe


Podaj przykłady występowania zjawiska przewodności cieplnej w twoim domu.




Środki dydaktyczne



Metody nauczania







Formy pracy







Zadanie dla chętnych



W jakich butach, dopasowanych do nogi czy luźnych, stopy mniej marzną? Dlaczego?


Materiał edukacyjny wytworzony w ramach projektu „Scholaris - portal wiedzy dla nauczycieli” współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.