Изменение внутренней энергии
при деформации тела
Цель работы: на примере нагрева свинцового образца при
ударе показать превращение механической энергии во внутреннюю
энергию тела.
Оборудование и материалы: компьютерный измерительный
блок , термопарная проволока, кусочки свинца весом 0.5-1 г ,
наковальня, кабель сигнальный со встроенным усилителем
В настоящем эксперименте отрабатывается элемент учебной
программы «Превращение механической энергии во внутреннюю
энергию тела». Опыт проводится после введения понятия внутренняя
энергия. Для изучения настоящей темы предварительно
рекомендуется показать падение стального (упругого) и
пластилинового (неупругого) шарика на твердую наковальню.
После обсуждения превращений потенциальной энергии в
кинетическую и далее во внутреннюю энергию тела ученикам
объясняют, что мерой внутренней энергии является температура.
Далее предлагается провести эксперимент по изменению температуры
образца при неупругом ударе.
Порядок выполнения
эксперимента
Эксперимент состоит из двух основных частей: в первой части
школьники учатся измерять температуру, для чего необходимо
рассказать им о возможных способах измерения температуры в быту
и технике . Следует особо подчеркнуть, что многообразие методов
связано с особенностью объектов , температуру которых надо
определить, и также с требованиями по качеству измерений. Весьма
полезно ввести понятия точности измерений, диапазона измеряемых
величин и скорости измерения.
Перед проведением опыта следует обратить внимание учащихся на
малость размеров изучаемого образца и высокую скорость изменения
температуры. Именно этими факторами обусловлен выбор способа
измерения температуры с помощью термопары. Далее показывают
устройство и принцип действия термопарного измерителя
температуры, для чего два куска проволоки из двух различных
сплавов (хромеля и алюмеля) с заделанными выводами закрепляют на
плате с зажимами, как показано на рис.8.1. Клеммы платы
подсоединяют к разъему 1 измерительного блока с помощью кабеля,
в разъеме которого имеется усилитель. Свободные концы проволок
скручивают и показывают учащимся, что именно место скрутки
является термочувствительным: то есть при прикосновении рукой
наблюдается отклонение в значениях температуры. В случае
уменьшения температуры следует поменять выводы термопар на плате
с зажимами.
Продемонстрировав учащимся, возможность регистрации температуры
с помощью термопары, приступают ко второй части эксперимента.
Ученикам показывают исследуемый образец, представляющий собой
свинцовую сплющенную каплю толщиной 1-1,5 мм. Далее свинцовый
образец плоскогубцами обжимают вокруг места скрутки термопарных
проволок и закрепляют на наковальне с помощью клейкой ленты как
показано на рисунке. Молотком или специальным грузом ударяют по
специальному образцу и на экране монитора наблюдают картину
изменения температуры типа рис.8.2. После остывания образца
следует остановить процесс измерений .
При рассмотрении экспериментальной кривой внимание учащихся
обращают на величину нагрева образца (tm-to) и на его скорость
охлаждения (тТ). После проведения эксперимента предлагается
учащимся самостоятельно объяснить процесс превращения энергии из
одного вида в другой и подчеркнуть, что мерой внутренней энергии
является температура.

|