Урок по теме: "Нагревание проводников. Закон Джоуля-Ленца"

Урок по физике на тему

"Нагревание проводников.

Закон Джоуля-Ленца"

8 класс.

Учитель физики МБОУ СОШ №5  Маринина Л.К.

2018-2019 учебный год

"Нагревание проводников. Закон Джоуля-Ленца"

Цель урока. Сформировать у обучающихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах. Вывести закон Джоуля-Ленца.

Предметные: выработка предметных компетенций, демонстрация применимости в жизни знаний, получаемых на уроке, привитие интереса к предмету, вовлечение каждого ученика в активный познавательный процесс.

Личностные: воспитание внимательного, доброжелательного отношения к ответам одноклассников, способность адекватно оценивать свою работу и работу одноклассников.

Метапредметные: развитие умений и способностей учащихся работать самостоятельно; развивать умения творчески подходить к решению задач; развитие умений выступления перед аудиторией, расширение кругозора.

Методы и приемы: частично-поисковый, иллюстративный, аналитический, исторический.

Формы работы: индивидуальный, групповой, коллективный.

Технологии: сотрудничество, мини-исследование.

Структура урока: постановка учебной цели, мотивация учебной деятельности.

Ход урока

I. Организационный момент.

Здравствуйте ребята!

Готовясь к уроку, я подумала, как часто мы наблюдаем тепловое действие тока в бытовых приборах: значимые и не очень, ощутимые или такие, про которые быстро забывают. Интересно, сколько энергии тело отдает тепло окружающей среде, кто первым обнаружил данное действие.

II. Активизация знаний.

Прежде, чем  мы ответим на эти вопросы, давайте вспомним некоторые темы, которые потребуются для изучения новой. У вас на столах лежат листы с заданиями, заполните пожалуйста пропущенные в формулах буквы и выразите единицы измерения.

III. Изучение нового материала.

Ребята, давайте потрем ладошки. Что мы чувствуем? Почему они нагреваются?

Ребята отвечают на данные вопросы.

Первыми кто обратил внимание на данную проблему, были два ученых, совершенно незнакомых друг с другом. Это русский физик Эмилий Христианович Ленц (1804–1865) и английский физик Джеймс Джоуль (1818–1889). Они, исследуя на опыте нагревание проводников током,установили, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении через него электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению R проводника, квадрату силы тока I и времени t, в течение которого поддерживается ток в проводнике. Этот закон, носящий название закона Джоуля – Ленца, можно выразить следующей формулой: Q=RI²t 
где Q – выделившееся количество теплоты в джоулях, R – сопротивление в омах, I – сила тока в амперах, t – время в секундах.

Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр (рис. 1) проводник с известным сопротивлением R и пропуская через него ток определенной силы I в течение известного времени t. Количество выделяющейся при этом теплоты Q определим, составив уравнение теплового баланса, как это принято при калориметрических измерениях. Производя опыты при различных значениях R, I и t, получим зависимость, выраженную законом Джоуля-Ленца. Пользуясь законом Ома, мы можем выразить силу тока I через напряжение U на концах проводника и его сопротивление R. Подставляя выражение I=U/R в формулу (1), найдем Q=U²/R*t  (2)

Рис. 1. Калориметр для проверки закона Джоуля-Ленца

Формулы (1) и (2) позволяют рассчитать количество теплоты, выделяющееся в отдельных проводниках, соединенных последовательно и параллельно. При последовательном соединении во всех проводниках течет ток одной и той же силы . Поэтому для сравнения количеств теплоты, выделяющихся в отдельных проводниках, удобнее формула (1). Она показывает, что при последовательном соединении нескольких проводников в каждом выделяется количество теплоты, пропорциональное сопротивлению проводника. При параллельном соединении ток в проводниках различен, но напряжение на их концах (в точках разветвления) имеет одно и то же значение. Поэтому в этом случае удобнее пользоваться формулой (2). Она показывает, что при параллельном соединении в каждом проводнике выделяется количество теплоты, обратно пропорциональное сопротивлению проводника.

IV. Закрепление новых знаний.

У доски обучающиеся решают задачи.

Задача №1

Известно, что безопасным для человека является постоянный ток 50 мкА. Какое количество теплоты выделится за 2 мин в теле человека при прохождении тока от конца одной руки до конца другой руки (при сухой коже), если сопротивление этого участка равно 10000 Ом? (Ответ 0,003 Дж).

Интересное. Протекание через тело человека тока большой силы вызывает нагрев и ожог участков тела, разложение крови, непроизвольное сокращение мышц, смерть.

Задача №2

Какое количество теплоты выделяется за 10 мин спиралью электронагревательного прибора, если известны его сопротивление равное 50 Ом и сила тока в ней 20А. (Ответ 12000000Дж=12МДж).

Продолжим работу самостоятельно.(На столах лежит второй лист проверки знаний в двух вариантах).

V. Итоги урока.

Итак, подведем итоги.

Мы знаем, что тепловое действие тока объясняется взаимодействием свободных частиц, с ионами или атомами вещества.

В неподвижном проводнике работа тока равна количеству теплоты, выделяемому в проводнике с током.

Мы вывели закон Ома, который позволяет рассчитать количество теплоты и научились применять закон Ома при решении задач.

Выставление оценок за урок.

VI. Домашнее задание.

§53 прочитать, ответить на вопросы, выучить формулы и закон Джоуля-Ленца. Упражнение 27 (№1, №2 – устно), № 3 – по желанию устно.

Лист подготовки №1.

Лист подготовки №2.

Вариант 1.

 1. Как называют единицу работы электрического тока:
А. Ампер;      Б. Ом;     В. Ньютон (Н);      Г. Джоуль (Дж);     Д. Вольт (В);

2. Необходимо измерить силу тока в лампе и напряжение на ней. Как следует включить к лампе амперметр и вольтметр:
А. A и V последовательно;        Б. A и V параллельно;
В. А послед.V паралл.;               Г. А паралл. V последов;

3. Определите работу эл. тока на участке цепи за 10 с. При напряжении 20 В и силе тока 4А:
А. 100 Дж;       Б. 200 Дж;      В. 800 Дж;      Г. 500 Дж.

4. Сопротивление спирали 8 Ом, сила тока в ней 4 А. Какова мощность эл. тока:
А. 100 Вт;       Б. 88 Вт;          В. 160 Вт;       Г. 128 Вт.

5. Какими приборами измеряют работу эл. тока:
А. Амперметром;           Б. Вольтметром.

В. Ваттметром;               Г. Электрическими счетчиками.

Вариант 2.

1. Как называют единицу мощности электрического тока:
А. Джоуль (Дж);     Б. Ватт (Вт);   В. Ом (Ом);    Г. Вольт (В);    Д. Ампер (А);

2. Для измерения силы тока в лампе и напряжения на ней в цепь включают амперметр и вольтметр. Какой из этих приборов должен быть включен параллельно лампе:
А. Только А;        Б. А и V;       В. Только V;        Г. Ни А, ни V;

3. Найдите мощность тока в лампе, при напряжении 40 В и силе тока 10А
А. 10 Вт;      Б. 400 Вт;       В. 200 Вт;       Г. 220 Вт.

4. Напряжение на концах проводника 12 В, его сопротивление 6 Ом. Чему равна работа тока за20 с.:
А. 120 Дж;         Б. 100 Дж;        В. 480 Дж;        Г. 720 Дж.

5. Каким прибором измеряют мощность эл. тока:
А. Амперметром;               Б. Вольтметром;
В. Ваттметром;                   Г. Электрическими счетчиками.