Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

13.03.2017

Классная работа

Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Приборы: источники тока, соединительные провода, ключ, лампочка, амперметр, вольтметр, секундомер.

Методы: работа в парах, в группах, индивидуальная работа, мозговой штурм.

Тип урока: изучение нового материала (урок комбинированный).

Ход урока. 10:30

1. Организационный момент (2 мин). 10:32

Здравствуйте, ребята и уважаемые гости. Я рада приветствовать вас на уроке физики. По вашим лицам вижу, что сегодня настроение у вас хорошее. Давайте поработаем сегодня на уроке так, чтобы ваше настроение осталось таким же, а может быть, стало еще лучше.

2. Актуализация знаний (5-7 мин).10:39

Мы продолжаем с вами разговор об электрических явлениях, которые изучаем уже на протяжении нескольких уроков. На прошлом уроке выполнили лабораторную работу, оценки вы посмотрели в электронном журнале, у кого возникли вопросы, решим их на перемене. Сегодня на уроке будут введены новые понятия, которые расширят ваши представления по данной теме. А тему урока, я думаю, вы сформулируете самостоятельно, после того как разгадаете кроссворды, которые лежат у вас на партах. Работаем в парах (для решения кроссвордов у вас 3-4 минуты).

Отгадывание кроссвордов (по рядам):

1. Как, по-другому можно назвать сопротивление?

2. Физическая величина равная произведению напряжения на концах участка цепи на силу тока и на время (первое слово).

3. Прибор, создающий электрическое поле в проводнике (первое слово).

4. Физическая величина, единицей измерения которой является Ом.

5. Быстрота совершения работы.

1. Вещество, хорошо проводящее электрические заряды (ток).

2. Единица измерения работы.

3. Физическая величина равная отношению заряда ко времени (второе слово).

4. Закон Ома для …. цепи.

5. Прибор для измерения напряжения.

6. Она бывает внутренняя, электрическая, потенциальная, кинетическая.

1. Единица измерения напряжения.

1. Прибор для измерения силы тока.

2. Физическая величина равная отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку.

3. Источник тока, приемник, ключ, соединенные между собой проводами, составляют простейшую электрическую ….

4. Закон …для участка цепи.

Это вторая часть темы, чтобы полностью сформулировать тему смотрим на экран: (слайд 1)

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

Чем вы руководствовались, делая выбор?

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?

(Тепловое)

На картинках мы видим, как используют явление нагревания проводника электрическим током в жизни. Самым важным применением теплового действия тока является электрическое освещение.

Итак, какая же у нас получилась тема? Замечательно, открыли рабочие тетради, записали тему урока. (слайд 2)

3. Постановка цели и задач урока (1 мин) 10:40

Попробуем сформулировать цель и поставить задачи. Какую цель сегодня на уроке мы должны достигнуть? Чего хотим добиться?

Цель урока:

изучить закон Джоуля - Ленца и научиться применять его на практике.

Какие шаги будем предпринимать?

Задачи:

1. выяснить причины нагревания проводников электрическим током;

2. вывести формулу для расчёта количества теплоты, выделяемой проводником с током и научиться применять её при решении физических задач;

3. научиться формулировать закон Джоуля – Ленца и объяснить его название.

(слайд 3)

4. Изучение нового материала (работа в группах)

Я предлагаю вам для изучения нового материала разделиться на 4 группы:

1. Теоретики

2. Открыватели

3. Биографическая группа

4. Экспериментальная группа (практики).

В карточках сформулирован вопрос, на который вы должны найти ответ и, кроме того, каждой группе предложена задача по новой теме. Биографической группе уступаю место за компьютером для работы в Интернете. В процессе работы можете делать заготовки на доске для защиты своих проектов.

(10 минут подготовка + 8 минут защита) 10:58

1. Теоретики

Вопрос. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?

Задача. Электрический нагреватель сопротивлением 20 Ом питается током в 6 А. Какое количество теплоты выделится в нагревателе в течение 2 мин?

Ответ. При протекании электрического тока по металлическому проводнику он нагревается. Свободные электроны в проводнике, разгоняемые электрическим полем, соударяются с ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, и передают им часть своей энергии. В результате увеличивается внутренняя энергия проводника и его температура растет.

Дано: СИ Решение:

R = 20 Ом Q = I² R t – закон Джоуля – Ленца;

I = 6 А Q = (6А)² *20 Ом *120с = 86400 Дж = 86,4 кДж.

t = 2 мин 120 с

Q - ? … Дж Ответ. 86,4 кДж.

2. Открыватели

Вопрос. Вывести формулу, выражающую закон Джоуля - Ленца Q=I²·R·t.

Сформулировать закон. Рассмотреть каждую букву, входящую в формулу.

Задача. Через электрический утюг сопротивлением 24 Ом проходит ток силой 5А. Какое количество теплоты в течение часа выделит утюг?

Ответ. Учитывая информацию, полученную от 1 группы, мы делаем вывод, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле:

А= U·I·t (работа тока равна произведению напряжения, силы тока и времени, в течение которого работа совершалась).

Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше: количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока, значит А можно заменить на Q, т.е. Q=A, или Q=U·I·t.

Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время.

Зная, что U = IR (напряжение равно произведению силы тока и сопротивления проводника),

получим: Q = I·R·I·t, т. е. Q=I²·R·t

(Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени) – рассмотреть каждую букву, входящую в формулу.

Дано: СИ Решение:

R = 24 Ом Q = I² R t – закон Джоуля – Ленца;

I = 5 А Q = (5А)² *24 Ом *3600с = 2160000 Дж = 2,16 МДж.

t = 1 ч 3600 с

Q - ? … Дж Ответ. 2,16 МДж.

3. Биографическая группа

Вопрос. Почему закон Джоуля – Ленца носит такое название. Подготовьте небольшое сообщение о вкладе этих учёных в науку и об интересных фактах их биографии.

Задача. В проволоке сопротивлением 1 Ом за 1с выделяется количество теплоты, равное 4 Дж. Какова сила тока, проходящего через проволоку?

Ответ. Открыли этот закон два физика, независимо друг от друга. Имя одного из них вам уже известно. С ним связана одна из единиц измерения. В кроссворде об этом вы уже упоминали. А другое имя для вас ново. Сообщения (слайд).

Дано: Решение:

R = 1 Ом Q = I² R t – закон Джоуля – Ленца,

Q = 4 Дж I² = Q/ (R t), I = √ Q/ (R t);

t = 1 с I = √4 Дж/ (1 Ом * 1 с) = 2 А.

I - ? Ответ. 2 А.

4. Экспериментальная группа (практики)

Вопрос. Тема практической работы: «Расчёт количества теплоты, выделяемого резистором».

Цель работы: определить количество теплоты, выделяемое резистором.

Оборудование: резистор, амперметр, вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, секундомер.

Ход работы.

1. Соберите цепь из источника питания, резистора, ключа и амперметра, соединив все приборы последовательно.

2. Определите сопротивление резистора.

3. Измерьте амперметром силу тока в резисторе, вольтметром напряжение.

4. Начертите в тетрадь схему собранной цепи и запишите показания приборов.

5. Заметьте время включения и выключения цепи (10 секунд).

6. Рассчитайте количество теплоты, выделяемое резистором.

Q=I²·R·t

7. Расчёты оформите в виде задачи.

8. Сделайте вывод.

Ответ. 12 Дж

Обучающиеся представляют аудитории свои ответы, объясняют решение задач, на слайде высвечивается образец решения задачи, сверяем ответ, оцениваем работу группы, оценку ставим на полях в тетради.

5. Физминутка (тематическая). (1 мин) 10:59

Вы, ребята, отлично поработали, давайте немного отдохнём.

Сценка. Выходит автор (Ряполова Д.) и учёный (Кузнецов Г.)

Однажды вечером ученый зашел в лабораторию. Хотя время было позднее, в лаборатории склонились над приборами его многочисленные ученики.

– Что вы делаете так поздно? – спросил ученый.

– Работаем, – последовал ответ.

– А что вы делаете днем?

– Работаем, разумеется, – отвечали ученики.

– И рано утром тоже работаете?

– Да, профессор, и утром работаем, – подтвердили ученики, рассчитывая на похвалу из уст знаменитого ученого.

Учёный помрачнел и раздраженно спросил:

– Послушайте, а когда же вы думаете?

Хочется пожелать всем вам мыслить и думать в меру. Ведь даже самые великие открытия были открыты случайно.

6.Закрепление изученного материала (Тест. Типовые задачи по содержательным линиям экзаменационных работ ОГЭ 2016 года.) (слайд 7), (10 мин + 2 мин) 11:11

Выполняют тест 2 варианта: 2 задачи с выбором ответа, 1 задача на соответствие величин, 1 задача расчётная. Кто справится с заданием, на слайде дополнительная задача на дополнительную оценку.

Кто справился с дополнительной задачей? Кто сделал все 4 задачи, 3, 2, 1 (проверяем ответы - слайд 8).

1 вариант

1. При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 2 раза. Как изменилась мощность электроплитки?

1) Увеличилась в 2 раза

2) Увеличилась в 4 раза

3) Уменьшилась в 2 раза

4) Уменьшилась в 4 раза

2. Сопротивление электрического кипятильника 100 Ом. Сила тока в цепи 2 А. Чему равна работа, совершаемая электрическим током за 5 мин работы кипятильника?

1) 12 Дж 2) 2000 Дж

3) 6000 Дж 4) 120000 Дж

3. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ:

4. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

2 вариант

1. При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 4 раза. Как изменилась мощность электроплитки?

1) Увеличилась в 2 раза

2) Увеличилась в 4 раза

3) Уменьшилась в 2 раза

4) Уменьшилась в 4 раза

2. Сопротивление электрического кипятильника 1 Ом. Сила тока в цепи 5 А. Чему равна работа, совершаемая электрическим током за 4 мин работы кипятильника?

1) 12 Дж 2) 2000 Дж

3) 6000 Дж 4) 120000 Дж

3. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ:

4. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 180 с потребляет 220,5 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

Самопроверка. Внимание на экран. (слайд 9)

Оцените сами себя: те, кто решил правильно все 4 задания, получают оценку – 5, 3 задания - оценку 4, 2 - оценку 3.

Кто получил оценку 5 - ?

Оценку 4 - ?

Также 4 группа у нас выполнила экспериментальное задание, которое включается в КИМы ОГЭ.

Не забудьте сдать тетради в конце урока, из двух оценок, полученных на уроке, я выставлю в журнал среднюю.

7. Д/з: § 53, тест стр. 162 (уч.) обязательно «3», упр. 37 № 1, 4 (на «4», «5») (слайд 10) (1 мин) 11:12

8. Подведение итогов. (Возвращаемся к цели урока и поставленным задачам.) (слайд 11) (1 мин) 11:13

Выполнена – исчезает, остаётся только цель. Вывод – достигли цели!

9. Рефлексия. (2 мин) 11:15

• Что новое узнали на уроке?

• Что было самым трудным?

• Что было интересным?

• Сравните своё настроение с явлением природы.

Ураган – хочу творить

Снег тает – преодолели трудности

Капель – радостное настроение

Солнце светит – всё понятно

Мне очень понравилось, как вы сегодня работали.

Спасибо за урок! (слайд 12)

Цели урока:

1. Сформировать у обучающихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах;

2. Установление количественного закона теплового действия тока и его применения на практике;

3. В процессе изучения нового материала учащиеся должны получить первоначальные представления о зависимости количества теплоты от других физических величин;

1. В ходе урока закрепить умения собирать электрические цепи, проводить наблюдения; представлять результаты измерений в виде задачи.

Задачи урока:

Образовательные:

1. Содействовать формированию у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах.

2. Опираясь на знания учащихся сформулировать закон Джоуля - Ленца.

3. Вывести формулу для расчёта количества теплоты.

4. Систематизировать основные понятия, изученные в теме «Электрические явления».

Развивающие:

1. Развитие логического мышления.

2. Развитие навыков устной и письменной физической речи.

3. Развитие умений анализировать и выделять главное.

4. Содействовать развитию интеллектуальных умений учащихся, таких как наблюдательность, умение сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, умение размышлять, анализировать, делать выводы.

Воспитательные:

1. Формирование коммуникативных умений учащихся.

2. Воспитание осознанного отношения к учебному труду.

3. Воспитание адекватной самооценки.

4. Формирование навыков контроля и самоконтроля.

5. Эстетическое воспитание через наглядный и раздаточный материал, оформление записей на доске и в тетради.

6. Используя опережающие задания, развивать умение работы с дополнительной литературой.

Перечень используемых на уроке ЭОР:

Любые упражнения выполняются при условии мысленного и эмоционального настроя на формирование красивого, здорового и «умного» тела.

9