Разработка урока на тему Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.

Дата: 06.02.18 г. Класс: 8 Тема: Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Цель   урока:  ознакомить   учащихся   с   законом   Джоуля   –   Ленца,   выяснить   его   практическое применение,   показать   универсальность   закона   сохранения   и   превращения   энергии   на   примере электрических и тепловых процессов. Задачи урока: а) выяснить причину нагревания проводников электрическим током; установить связь выделяющейся тепловой энергии в проводнике с силой тока и сопротивлением проводника; установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи; формировать умение применять этот закон для решения качественных задач; б)   Воспитательная:  воспитывать   ответственное   отношение   к   учебе,   положительное   отношение   к предмету  физики;   содействовать   в   понимании   практической   значимости   данной   темы;   побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни; в) Развивающая:  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. Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация, лампа накаливания, карточки с заданиями Тип урока: комбинированный План урока 1. Орг.момент 2. Актуализация знаний 3. Изучение нового материала 4. Закрепление изученного материала 5. Подведение итога урока Ход урока Этапы урока Содержание «Кто повторяет старое и узнает новое,  тот может быть предводителем» Конфуций Деятельност ь учащихся Приветствуют учителя, Собирают  пазл, ставят  цели урока Орг.момент Приветствие, проверка готовности класса к уроку Эпиграфом   сегодняшнего   урока   я   выбрала   слова   Конф ция   – древнего мыслителя и философа Китая. уу 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 Санкт­Петербургского 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! Актуализация  Чтобы   узнать   правильные   ответы,   требуется   вспомнить Выполняют знаний изученное и узнать новое. 1.         У доски решение ДЗ:      5 мин задания  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 – г,  2 – е, 3 – а – III, 4 – в – I, 5 – ж – II, 6 – д 3. Фронтальный опрос:3 мин  1. Что   называют   электрическим   током?  (Упорядоченное (Слайд 3)  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)  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 Определяют  тему урока Ставят цели  урока выбранных   приборах? электрическую   энергию   в   энергию   тепловую. электронагревательные приборы.)   Они   преобразуют   Это  (Тепловое. 4. Попытаемся сформулировать тему урока…. 5. Итак,   мы   имеем   дело   с   тепловым   действием   тока, следовательно,  тема сегодняшнего урока Нагревание проводников электрическим   током.   Джоуля­Ленца.   Электронагревательные приборы  (Слайд 7)  Закон 6. Каких целей мы должны достигнуть? Что сегодня на уроке Изучение  нового  материала Беседуют с  учителем,  пишут  конспект,  делают анализ и выводы 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? 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. (Слайд 10)  ВИДЕОФРАГМЕНТ (1 мин) 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? проводника, электрическое сопротивление).   R – Какова эта зависимость?  сопротивление  l S  (Удельное   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. записывает уравнение:  А = Q ,    учитывая, что  У   доски   ученик А = U I t = I2 R t,  получим:  Q = U I t. Зная, что U = IR, получаем: Q = I2 R t 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 ДЖОУЛЯ­ЛЕНЦА: Закон, определяющий тепловое действие тока –  Количество   теплоты,   выделяемое   проводником   с   равно   произведению   квадрата   силы   тока, током, сопротивления  проводника и времени.  Q = I2 R t АВТОБИОГРАФИЧЕСКАЯ СПРАВКА  (Слайд 16)  Доклад Ж.Жулдыз Итак, для расчета количества теплоты, выделяемого током в проводнике, мы получили: (Слайд     17)  Получим еще одну формулу для расчета количества теплоты: Q = I2Rt. Q = UIt; I = U/R подставляем в формулу Q = UIt, получаем: Q  2 tU R 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). Последовательное соединение: Параллельное соединение: I=I1=I2; U=U1+U2; R=R1+R2. U=U1=U2; I=I1+I2; 1/R=1/R1+1/R2. 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:   Q  2 tU R Закрепление  изученного  материала УСТАЛИ? ДАВАЙТЕ ПРОВЕДЕМ ФИЗМИНУТКУ. 18)  1. Фронтальный опрос (Слайд 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 Отвечают на  вопросы  учителя теплоты, выделяемое в проводнике с током? (Q=I²Rt) 2. Решение качественных задач Определить   количество   теплоты,   выделяемое   проводником, сопротивление которого 1 Ом, в течение 1 секунды. Сила тока в проводнике 1 А.  Работа в группах  (Слайд 19) (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) Работают в  группе 3) 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 Пишут тест помогают плавкие предохранители. ВИДЕОФРАГМЕНТ (Слайд 26) (взаимооценивание) 3. «Верю – не верю» (Слайд 27) Подведение  итога урока 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 Санкт­Петербургского 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! (самооценивание) Подведение итога урока Рефлексия – 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) Подводят  итог урока Выст авление оценок – лист оценивания ДЗ 1) повторить § 12, изучить по конспекту 2) 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» Ф.И.учащегося Д/З Задание соответствие   на Работа группе   в Верю­не верю Итог