Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

УУД

I.  Самоопределение к деятельности

Цель.

создать спокойную эмоциональную атмосферу, настроиться на урок.

-Добрый день, ребята!

Приветствуют учителя

Личностные:самоопределение; Коммуникативные: планирование  учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

II. Постановка учебной проблемы

Цель.

создание проблемной ситуации, ее анализ поиск путей решения.

1. Постановка проблемы:

Сегодня на урок я принесла предмет, из-за которого утром я не позавтракала.

Мой чайник очень долго нагревал воду.

И я хочу вместе с вами разобраться, почему так произошло.

От чего работает этот чайник?

Что такое электрический ток?

Какое действие электрического тока мы наблюдаем при работе чайника?

Сформулируем тему сегодняшнего урока.

На какие вопросы мы должны будем ответить сегодня?

1.  Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока;

2. От каких величин зависит количество теплоты?

3. Как рассчитать количество теплоты?

Итак, чтобы узнать причину плохой работы чайника нам необходимо ответить на следующие вопросы.

От электрического тока

Тепловое

Нагревание проводников электрическим током.

Регулятивные:

целеполагание; Коммуникативные: постановка вопросов; Познавательные:общеучебные - самостоятельное выделение- формулирование познавательной цели; логические-формулирование проблемы

III. Актуализация знаний

Цель.

Повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания».

Но для начала вспомним основные вопросы, связанные с электрическими явлениями. Будьте внимательны, эти знания понадобятся нам сегодня для получения знаний по нашей теме.

Как протекает электрический ток в проводнике?

Работа с заданиями на интерактивной доске.

1.      Соотнесите:

Сила тока       I

Напряжение   U

Сопротивление   R

Работа электрического тока       A

Мощность электрического тока       P

2.Соотнесите:

Закон Ома для участка цепи,  I = 

Расчет сопротивления проводника, R =

Работа электрического тока, А = UIt

Молодцы. Отлично справились с заданиями.

От положительного к отрицательному полюсу.

По очереди работают на доске

Коммуникативные: планирование  учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

Познавательные: логические – анализ объектов с целью выделения признаков.

IV. Поиск решения учебной проблемы

Цель.

создать условия для развития мыслительной деятельности учащихся, для самостоятельного открытия знаний.

Итак, ответим на 1 вопрос: Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока?

Посмотрим видео, чтобы проверить наши предположения.

Просмотр видео «Электрический ток в проводнике»

- В чём же  причины нагревания проводника?

Как это происходит в электрическом чайнике?

Почему же он очень долго нагревал воду? Разберем 2 вопрос.

Предположите, от чего может зависеть?

Чтобы проверить гипотезы, проведем опыт.

Из каких приборов состоит цепь? (Источник питания, соединительные провода, реостат, лампочка, амперметр).

Для чего используется реостат?

Лампочка – это еще один пример нагревания проводников, которое люди используют в быту.

Тонкая вольфрамовая нить нагревается внутри лампочки и светится.

1 опыт. Соберем цепь.

С помощью реостата изменим силу тока в цепи (по закону ома, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока).

Что можем заметить?

Значит, количество выделенной теплоты зависит от силы тока. (Прикрепляет карточку на доску)

Как вы думаете, одинаково ли нагреваются проводники из различных материалов?

2 опыт. Демонстрация. Из чего состоит цепь на экране?

С помощью реостата изменим силу тока в цепи.

Одинаково нагреваются проводники?

Какой вывод можно сделать?

Таким образом, количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Как вы думаете, есть ли еще величины, от которых зависит нагревание проводников?

Одинаково ли изменится температура воды в чайнике, если он будет включен 1 минуту и 10 минут?

В каком случае вода нагреется сильнее?

Какой вывод можно сделать?

Итак, от чего зависит нагревание проводника электрическим током?

3 вопрос. Можем ли мы  сейчас рассчитать, какое количество теплоты выделится спиралью электрического чайника за определенное время?

Что нужно для этого?

Попробуем  сами вывести формулу для расчета количества теплоты.

Кто хочет попробовать?

Ученик выходит к доске

- Если вся ра­бо­та элек­три­че­ско­го тока рас­хо­ду­ет­ся толь­ко на на­гре­ва­ние, как это можно записать математически.

Запишите формулу работы, из закона Ома выразим напряжение, подставим в формулу, что получим?

Отлично. Мы вывели формулу нахождения количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении по нему электрического тока.

Вопрос теп­ло­вого дей­ствия электрического тока опыт­ным путём неза­ви­си­мо друг от друга двое ученых.

А кто это, вы можете найти в учебнике, откройте учебник на странице 150. Найдите имена этих ученых.

Как звучит это закон? Прочитайте в синей рамочке. Запишем в тетрадь.

Метод, которым пользовался Ленц,  был более совершенным, а результаты получены более точные.  Вывод из опытов Ленц сделал на несколько лет раньше, но публикация Джоуля опередила публикацию Ленц

Итак, правильно мы предположили, что количество теплоты,  выделенной проводником, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток?

Какой закон мы сегодня открыли для себя?

Как он звучит?

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты,  выделенной проводником?

Из-за чего могла возникнуть неполадка в чайнике?

Выдвигают гипотезы.

- 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.

Для изменения сопротивления в цепи.

Чем больше сила тока, тем больше теплоты выделяется.

Ответы детей

Источник питания, соединительные провода, реостат, амперметр, 3 проводника из различных материалов.

Нет.

Количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Нет, по-разному.

Количество теплоты зависит от времени  прохождения электрического тока по проводнику.

Делают вывод: От силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток.

Вывести формулу.

У доски учащиеся выводят закон Джоуля –Ленца.

.

Джеймс Прескотт Джоуль

Эмилий Христианович Ленц

ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­е­ся при про­хож­де­нии тока в про­вод­ни­ке, прямо про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту силы тока, со­про­тив­ле­нию про­вод­ни­ка и вре­ме­ни про­хож­де­ния тока: 

Да, верно.

Закон Джоуля-Ленца.

Недостаточная сила тока, низкое сопротивление проводника, непродолжительное время.

Регулятивные : планирование, прогнозирование; Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

V. Первичное закрепление изученного материала

Цель.

Закрепить полученные знания

- организовать усвоение учащимися нового знания с помощью

- коммуникативного взаимодействия;

Применим полученные данные на практике. Решим задачу.

Работа с карточками.

№1.: Какое количество теплоты выделит проводник за 5 секунд, если его сопротивление 25 Ом, а сила тока в цепи 2 А?

№2.: Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 10 минут, если при напряжении 5 В сила тока в ней 0, 2 А?

№3.: . Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза?

 1 ученик у доски решает остальные в тетради

Фронтальная работа.

Регулятивные : контроль, оценка, коррекция; Познавательные: общеучебные - умение структурировать знания, выбор наиболее эффективных способов решения задач, рефлексия способов и условий действия; Коммуникативные: управление поведением партнера – контроль, коррекция, оценка действий партнера

VI. Открытие нового знания

Цель.  расширить знания учащихся по теме урока

В каких еще приборах используется тепловое действие тока?

Действительно, ток помогает нам в быту: позволяет гладить одежду, быстро нагревать воду, завивать и сушить волосы.

А всегда ли нагревание проводников полезно для человека?

Негативное влияние явления нагревания проводников можно заметить при потере электрической энергии на нагревание проводов сети.

Как уменьшить потерю электроэнергии? Посмотрите на формулу?

Итак, положительно или отрицательно сказывается нагревание проводников для жизни человека?

Плойка, чайник, утюг, фен.

Нет.

Делать провода из материалов с низким сопротивлением, снижать силу тока на электрических линиях.

И положительно, и отрицательно.

Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

VII.Работа с самопроверкой по эталону

Цель.

Проверка степени усвоения учебного материала

Вы хорошо потрудились на уроке, а теперь проверим ваши знания.

В парах вам предстоит выполнить задания по данной теме на компьютерах.

Работают за компьютером, получают отметки

Регулятивные: контроль, коррекция, выделение и осознание того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

Личностные: самоопределение

VIII. Рефлексия

Цель.

Осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса.

1.    Какая тема урока?

2.   Какие проблемы ставили перед собой?

3.   Удалось решить поставленную задачу?

4.   От чего зависит нагревание проводников?

5.   Как посчитать, количество теплоты, выделяемое при нагревании проводников?

6.   Как вы оцените свою работу на уроке? Если вы считаете, что вы усвоили весь материал и поработали продуктивно, поднимите большой палец вверх, если есть моменты, над которыми необходимо поработать, покажите большой палец в сторону, а если вы не усвоили сегодняшний материал, опустите большой палец вниз.

Отвечают на вопросы

Оценивают свою работу

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

познавательные: рефлексия; личностные:

самореализация.

IX. Домашнее задание

Домашнее задание. § 53, упр. 37.

Записывают домашнее задание в дневник.