Топлинно излъчване
Цели по предметно знание:
Учениците:
- дефинират понятията: топлинна енергия, топлинно излъчване, вътрешна енергия, абсолютно черно тяло, светлинни кванти, вълнови свойства, корпускулярни свойства,фотони;
- обясняват Закона на Вин;
- посочват разликата между вълнов и корпускулярен модел на светлината;
- анализират теорията на Планк.
Необходими материали
- Проектор;
- Работен лист за изследване на квантовите свойства на светлината;
- Презентация “Квантови свойства на светлината”;
- Примери за коване на желязо;
- Задание за домашна работа “Спектър на абсолютно черно тяло”;
- Мобилни устройства с достъп до интернет;
- PhET симулация.
Покажете на учениците процеса на коване на желязото. Разгледайте заедно как се променя цветът на метала при нагряване и при последващото му охлаждане. Дискутирайте:
- В кой момент топлинното излъчване е най-голямо?
- Какъв е цветът на метала в този момент?
- Преустановява ли се топлинното излъчване след охлаждане?
Инструкции
“Ще започнем днешния час с кратко въведение в ковашкия занаят. Ще ви покажа кратко видео, след което ще разгледаме четири изображения, отразяващи основните етапи от ковашкия процес. Гледайте внимателно. След това ще дискутираме и ще съставим хипотези за наблюдаваното явление.”
Обобщение
“Този пример ни показва как нагретите тела излъчват вълни с различна дължина, които попадат в различни части на светлинния спектър. Този процес се възприема от нашата сетивна система като промяна в цвета на телата. Сега ще разберем кои физични принципи стоят в основата на този процес.”
Важно
- Преди началото на часа подгответе необходимата техника за презентиране на явлението и се уверете, че изображенията се виждат добре.
Материали за дейността
Покажете на учениците кратка презентация, с помощта на която да онагледите основните принципи и понятия, свързани с топлинното излъчване.
Инструкции
“Сега ще ви запозная с някои от най-важните принципи и понятия, свързани с топлинното излъчване. Ще разгледаме различни закономерности и фактори, влияещи върху процеса. Следете внимателно слайдове и записвайте най-важните моменти в работните листове, които ви раздадох.”
Обобщение
“Запознахме се с основните термини и понятия, свързани с топлинното излъчване на телата. Вече знаем защо техният цвят се променя при нагряване и разбрахме кои фактори влияят върху този процес. Тези знания ще ни бъдат необходими в следващите етапи на проекта, когато ще проверим дигитално и в лабораторни условия как протича изследваното физично явление.”
Важно
- Подгответе необходимата техника преди началото на часа и проверете дали изображенията се виждат добре;
- Раздайте на всеки ученик по един работен лист за изследване на квантовите свойства на светлината.
Учениците изследват Закона на Стефан с помощта на дигитална симулация. Проверяват зависимостта между мощността на топлинното излъчване, площта на излъчващата повърхност и абсолютната температура.
Инструкции
“Сега ще разгледаме по-детайлно Закона на Стефан с помощта на дигитална симулация. Ще проверим как се изменя мощността на топлинното излъчване, ако променим температурата на тялото или площта на неговата излъчваща повърхност. Запишете наблюденията си в работните листове, които ви раздадох.”
Обобщение
“С помощта на тази дейност установихме, че мощността на топлинното излъчване е право пропорционална на площта на излъчващата повърхност и абсолютната температура.”
Важно
- Преди началото на часа заредете дигиталната симулация и се уверете, че работи правилно;
- Раздайте на всеки ученик по един работен лист за изследване на квантовите свойства на светлината;
- Покажете на гимназистите как работи симулацията и къде могат да открият различните показатели, които ще изследват;
- Ако учениците разполагат с мобилни устройства, можете да им дадете линк към симулацията, за да могат самостоятелно да тестват наблюдаваните закономерности.
За домашна работа възложете на учениците да проучат с помощта на същата дигитална симулация по какъв начин се променя светлинния спектър при повишаване на температурата на тялото.
Инструкции
“За домашна работа трябва да проучите как повишаването на температурата на абсолютно черното тяло влияе върху дължината на излъчваните от него вълни при нагряване и промяната на неговия цвят.”
Обобщение
“Тази задача ще ви помогне да откриете на какво се дължи промяната на цвета на телата при нагряване. В следващият урок ще пресъздадем този процес в безопасни и контролирани условия и ще проверим дали наблюденията ви от симулацията ще се потвърдят на практика.”
Важно
- Насърчете учениците да обърнат внимание в каква част от спектъра попада пикът на мощността на топлинното излъчване и на каква дължина на вълната съответства.
