Конспект урока по физике в 8 классе Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца. Электронагревательные приборы

8 класс Урок ______ Дата _________

НАГРЕВАНИЕ ПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Цели:

Дидактические:

• выяснить причину нагревания проводников электрическим током,

• установить связь выделяющейся тепловой энергии в проводнике с силой тока и сопротивлением проводника,

• ознакомить учащихся с законом Джоуля - Ленца, выяснить его практическое применение,

• установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи

• формировать умение применять этот закон для решения качественных задач,

• показать универсальность закона сохранения и превращения энергии на примере электрических и тепловых процессов;

Развивающие:

• развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, обобщать и анализировать опытный материал, самостоятельно делать выводы),

• развивать логическое мышление и творческое воображение учащихся;

• развивать базовые качества личности (критическое мышление, рефлексивность, коммуникативность, креативность, мобильность, самостоятельность, толерантность), умение взаимодействовать при групповой форме работы;

• показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире,

Воспитательные:

• воспитывать ответственное отношение к учебе, положительное отношение к предмету физики,

• содействовать в понимании практической значимости данной темы,

• формировать коммуникативные умения учащихся,

• содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;

• побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни

Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация, лампа накаливания, карточки с заданиями

Тип урока: комбинированный

План урока:

1. Организационный момент (1 мин)

2. Мотивация (1 мин)

3. Актуализация знаний (8 мин)

4. Определение темы урока, постановка целей и задач урока (2 мин)

5. Изучение нового материала (15 мин)

6. Закрепление нового материала (14 мин)

7. Домашнее задание (2 мин)

8. Рефлексия (3 мин)

ХОД УРОКА

«Кто повторяет старое и узнает новое,

тот может быть предводителем»

Конфуций

1. Организационный момент (Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку)

Эпиграфом сегодняшнего урока я выбрала слова Конфу́ция - древнего мыслителя и философа Китая.

2. Мотивация

Индивидуальная работа учащихся "Верите ли вы, что …"

Я предлагаю вашему вниманию 3 утверждения. В своих тетрадях поставьте номера утверждений, напротив номера каждый ставит «+», если вы согласны с этим утверждением или «-», если вы не согласны. (Слайд 2)

1. Упражнение «Верю - не верю»

1. 2 ученых, работающих в разных странах и не знакомые друг с другом, почти одновременно сделали одно и то же открытие?

2. Физический закон носит имена владельца пивоваренного завода и ректора Санкт-Петербургского университета?

3. В конце 19 века Россию называли родиной света?

4. В некоторых районах Южной Америки и Африки, где не было проведено электричество, можно было внутри жилища увидеть закрытые стеклянные банки, наполненные светлячками!

3. Актуализация опорных знаний 10 мин

Чтобы узнать правильные ответы, требуется вспомнить изученное и узнать новое.

1. У доски решение ДЗ: 5 мин

К источнику тока напряжением 120 В поочередно присоединяли на одно и то же время проводники сопротивлением 20 Ом и 40 Ом. В каком случае работа электрического тока была меньше и во сколько раз?

I = U/R

I₁=120 В/20 Ом = 6 A

I₂=120 В/40 Ом = 3 А

А₁/А₂ = I₁/ I₂ = 6/3=2 в 2 раза больше.

Ответ: Работа тока была меньше во втором случае в 2 раза.

2. У доски задание на соответствие (2 учащихся): 3 мин (Слайд 4)

1. заряд

2. работа

3. напряжение

4. сила тока

5. сопротивление

6. мощность

1. Вольт

2. Ньютон

3. Ампер

4. Кулон

5. Ватт

6. Джоуль

7. Ом

I.

II.

III.

1 - г, 2 - е, 3 - а - III, 4 - в - I, 5 - ж - II, 6 - д

3. Фронтальный опрос: 3 мин (Слайд 3)

1. Что называют электрическим током? (Упорядоченное движение заряженных частиц)

2. Что принимают за направление тока в цепи? (Движение положительных зарядов, от «+» источника тока к «-»)

3. Какие действия может оказывать электрический ток? (Тепловое, магнитное, химическое)

4. Что представляет собой электрический ток в металлах? (Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов)

5. Сформулируйте Закон Ома для участка цепи. Формула. (I=U/R)

6. От чего зависит сопротивление проводника? (От его длины, площади поперечного сечения и материала, из которого изготовлен проводник)

7. Какая формула отражает эту зависимость?

8. Чему равна работа тока на участке цепи? (A = I·U·t)

9. Как рассчитать мощность электрического тока? (P=U·I)

10. Сформулируйте закон сохранения и превращения энергии. (Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется).

ОТВЕТЫ УПРАЖНЕНИЕ НА СООТВЕТСТВИЕ (Слайд 5)

4. Определение темы урока, постановка целей и задач урока (Слайд 6)

На картинке изображены электроприборы: утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник.

1. Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

2. Чем вы руководствовались, делая выбор?

3. Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах? (Тепловое. Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую. Это электронагревательные приборы.)

4. Попытаемся сформулировать тему урока….

5. Итак, мы имеем дело с тепловым действием тока, следовательно, тема сегодняшнего урока Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца. Электронагревательные приборы (Слайд 7)

6. Каких целей мы должны достигнуть? Что сегодня на уроке мы узнаем? (Слайд 8)

ЧТО? КАК? ПОЧЕМУ? ГДЕ?

• Выяснить, почему проводники с током нагреваются?

• Какие превращения энергии при этом происходят?

• От чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду?

• Как рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике с током?

• Где используется тепловое действие тока?

5. Изучение нового материала

Обратимся к опыту: (Слайд 9)

Что вы наблюдаете?

Никелевая проволока, которая при нагревании прогибается и становится красной.

Какой можно сделать вывод?

Электрический ток нагревает проводник.

1. Выясним, почему проводники нагреваются?

Давайте потрем ладошки. Что мы чувствуем? Почему они нагреваются? Совершается работа. Мы знаем, что электрическое поле совершает работу при перемещении электрических зарядов. Значит, можно предположить, что при этом проводник тоже нагревается.

ВИДЕОФРАГМЕНТ (1 мин) (Слайд 10)

Электрический ток в металлическом проводнике - это упорядоченное движение электронов. Провод - это кристалл из ионов. Ускоряясь электрическим полем, электроны, притягиваясь к положительным ионам, постоянно сталкиваются с ними. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия ионов увеличивается, следовательно, увеличивается внутренняя энергия проводника, и, следовательно, его температура. А это и значит что, проводник нагревается.

2. Какие превращения энергии при этом происходят? (Слайд 11)

- Почему проводники нагреваются? (Взаимодействие электронов с ионами кристаллической решетки)

В неподвижных металлических проводниках (если ток не производит химического действия) вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Т.е. электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию проводника. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи.

Мы убеждаемся в справедливости всеобщего закона сохранения и превращения энергии.

3. Как вы считаете, от чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду? От силы тока, сопротивления, времени

ВИДЕОФРАГМЕНТ (Слайд 12)

Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике.

Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты. Был проведен эксперимент.

ВИДЕОФРАГМЕНТ

Были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества. Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаковая. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты.

Следовательно, количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник.

-Какая электрическая величина зависит от материала проводника? (Удельное сопротивление проводника, электрическое сопротивление).

- Какова эта зависимость?

Значит, Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от электрического сопротивления проводника (R)

Сравним удельное сопротивление проводников в таблице для стали, свинца и никелина. (стр. 41) (Слайд 13)

- Что нужно для того, чтобы проводник нагревался сильнее? (Слайд 14)

(Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением).

- Итак, от чего еще зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током? ( I, R)

Установим эту зависимость теоретически. У доски ученик записывает уравнение:

А = Q , учитывая, что А = U I t = I² R t, получим: Q = U I t.

Q = I² R t

Зная, что U = IR, получаем:

К такому выводу на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джеймс Джоуль и русский ученый Эмилий Христианович Ленц. Сформулированный вывод называют законом Джоуля-Ленца.

(Слайд 15) Закон, определяющий тепловое действие тока - ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА:

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Q = I² R t

АВТОБИОГРАФИЧЕСКАЯ СПРАВКА (Слайд 16)

• Джоуль по профессии был пивоваром.

• Э. Ленц в 1863 году был избран ректором Петербургского университета.

Итак, для расчета количества теплоты, выделяемого током в проводнике, мы получили:

(Слайд 17) Q = UIt; Q = I²Rt.

Получим еще одну формулу для расчета количества теплоты:

I = U/R подставляем в формулу Q = UIt, получаем:

Выясним, какую из этих формул удобнее применять для последовательного, а какую для параллельного соединения проводников.

Для этого вспомним законы различных видов соединения.

(Два ученика на доске записывают законы последовательного и параллельного соединения проводников).

Мы видим, что при последовательном соединении не изменяется сила тока (I) , то для этого вида соединения проводников удобнее использовать формулу: Q = I² R t.

При параллельном соединении проводников не изменяется напряжение (U), тогда для этого вида соединения проводников удобнее использовать формулу:

УСТАЛИ? ДАВАЙТЕ ПРОВЕДЕМ ФИЗМИНУТКУ. (Слайд 18)

1. Если учитель называет физическую величину, учащиеся поднимают руки и тянутся вверх. Если учитель называет единицу измерения, то учащиеся руки разводят в стороны.

напряжение

Вольт

работа

сопротивление

Ампер

мощность

Ом

Джоуль

заряд

Ватт

Кулон

удельное сопротивление

время

5. Закрепление изученного материала

1. Фронтальный опрос

1. В чем проявляется тепловое действие тока? (В нагревании проводника)

2. Как можно объяснить нагревание проводника с током? (Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и передают им свою энергию)

3. Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник?

(Электрическая энергия превращается во внутреннюю)

4. Как по закону Джоуля-Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике с током? (Q=I²Rt)

2. Решение качественных задач (Слайд 19)

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 1 Ом, в течение 1 секунды. Сила тока в проводнике 1 А.

Работа в группах (Слайд 20)

1. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если сопротивление проводника уменьшить в 4 раза? (уменьшится в 4 раза)

2. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 3 раза? (увеличится в 9 раз)

3. (ЕГЭ) Как изменится количество теплоты, выделяющееся в проводнике, если его сопротивление уменьшить в два раза, а силу тока увеличить в два раза? (Увеличится в 2 раза)

(Слайд 21)

1. Отрезки одного и того же медного провода разной длины 5 м и 10 м подключили к источнику последовательно. Какой из них выделит большее количество теплоты? Почему? (У которого длина больше)

2. Два проводника одинаковой длины из одного и того же материала, но разного сечения включили последовательно в цепь. В каком из них выделится большее количество теплоты за одно и то же время? Почему? (У которого площадь сечения меньше)

3. Почему на одной из ламп выделится большее количество теплоты?

а) Так как сила тока в последовательно соединенных лампах одинакова, то количество теплоты, выделяемое за определенное время, больше в лампе с большим сопротивлением.

б) Так как при параллельном соединении напряжение на концах ламп одинаково, то количество теплоты, выделяемое в единицу времени, больше в лампе с меньшим сопротивлением.

4. Где человек использует явление нагревание проводника электрическим током?

(Слайд 22)

5. В каких бытовых приборах? (Слайд 23)

(Слайд 24) Нагревательный элемент - это тонкий проводник в виде спирали, изготовленный из материала с большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления. Это приводит к тому, что основное количество теплоты выделяется в нагревательном элементе электроприбора, а не в подводящих проводах.

6. ВИДЕОФРАГМЕНТ (Слайд 25)

Можно ли лампу накаливания отнести к электронагревательным приборам?

(Да. Основное излучение лампы накаливания приходится на тепловое, лишь 15 % излучаемой энергии приходится на световую энергию).

7. Какой вид соединений применяется в квартирах? (Параллельное).

Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? (При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда меньше самого малого сопротивления. Тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приводит к сильному нагреванию даже подводящих проводов. Тогда возможно возгорание изоляции проводов и даже их расплавление, что и происходит иногда, тогда случается пожар.)

Происходит короткое замыкание. Избежать этой опасности помогают плавкие предохранители.

ВИДЕОФРАГМЕНТ (Слайд 26)

1. «Верю - не верю» (Слайд 27)

1. 2 ученых, работающих в разных странах и не знакомые друг с другом, почти одновременно сделали одно и то же открытие?

2. Физический закон носит имена владельца пивоваренного завода и ректора Санкт-Петербургского университета?

3. В конце 19 века Россию называли родиной света?

4. В некоторых районах Южной Америки и Африки, где не было проведено электричество, можно было внутри жилища увидеть закрытые стеклянные банки, наполненные светлячками! Такие «лампы» давали на зависть яркий свет!

IV. Домашнее задание (Слайд 28)

1. повторить § 12,

2. изучить по конспекту,

3. задача 12.6, 12.7*

4. желающие учащиеся могут подготовить к следующему уроку сообщения по темам:

• «Устройство лампы накаливания»

• Автобиографическая справка: Д. Джоуль, Э. Ленц

• «Использование теплового действия тока в промышленности и сельском хозяйстве»

V. Самоанализ Рефлексия (цель - осознать смысл выполненного на уроке, понятого, полученные результаты)

2. Итак, подведем итоги (Слайд 29)

ОЦЕНКИ ЗА УРОК (с пояснениями учителя)

1. Сегодня на уроке я узнал …

2. Мне понравилось …

3. Знания, полученные на уроке, пригодятся …

4. Теперь я могу …

5. Я понял, что …

6. У меня получилось …

7. Было трудно …

8. Мне захотелось …

9. Подбери три прилагательных, чтобы охарактеризовать урок

Проанализируйте, пожалуйста, Ваше настроение в конце урока: (Дети изображают смайлики)

</ Спасибо всем за работу на уроке!