Закон Джоуля-Ленца

Предмет

Физика

Класс

8А-Б

Тема урока

Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца

Цель урока

Организовать деятельность учащихся по усвоению  знаний по теме «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца»

Задачи урока

Образовательные:

• опираясь на знания, полученные ранее, аналитически установить связь выделяющейся тепловой энергии на проводнике с силой тока и сопротивлением проводника;
• анализируя опыты, установить эту же зависимость;
• опираясь на известные формулы, теоретически определить количество теплоты, выделяющейся на проводнике с током;
• подтвердить полученные выводы результатами экспериментов;
• сформулировать закон Джоуля – Ленца;
• формировать умение применять этот закон для решения задач.

Развивающие: 

·         развитие коммуникативной и информационной компетентностей учащихся посредством работы с, с учебником, друг с другом в паре, а также в ходе эвристической беседы

Воспитательные:

• содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;
• формировать умение работать в группах, уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей;
• побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.
• Развивающие:
• показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире;
• формировать умение обобщать и анализировать опытный материал,  самостоятельно делать выводы.

Тип урока

Комбинированный

Планируемые образовательные

Предметные

Метапредметные

Личностные

-учащийся актуализирует знания по теме «Постоянный электрический ток. Соединение проводников»;

 -приобретает знания о законе Джоуля – Ленца;

 -приобретает умения решать задачи на закон Джоуля – Ленца;

-приобретает умения  формулировать цель  и задачи занятия, составлять индивидуальный план  действий, подводить итог занятия, анализировать индивидуальные достижения

- закрепит знания и умения  по данной теме при самостоятельном решении задач

Ученик научиться описывать изученные свойства тел, используя физические величины: при описании правильно трактовать физический смысл используемых величин, их обозначения и единицы измерения, указывать формулы, связывающие данные физические величины с другими величинами; различать словесную формулировку закона Джоуля – Ленца и его математическое выражение; применять, закон Джоуля – Ленца при  решении задач.

Ученик получит возможность научиться использовать знания о тепловом  действии  тока при работе с электрооборудованием для обеспечения безопасности  (необходимо в профессиональной деятельности), их производительность;  различать ограниченность использования закона Джоуля – Ленца.

·         обучающиеся овладели навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки цели, планирования, самоконтроля и оценки своей деятельности;

·         у обучающихся отработаны умения воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной и знаково-символических формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;

·         у обучающихся развиты монологическая и диалогическая речь, отработаны умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника

·   у обучающиеся  отработано  положительное отношение к занятию;

·     у обучающихся отработаны мотивационная основа учебной деятельности, понимание необходимости учения; отработаны умения группового взаимодействия с целью принятия совместного решения;

·         у обучающихся отработаны умения выстраивать конструктивные взаимоотношения в команде по решению общих задач; считаться с мнением другого человека; проявлять терпение и доброжелательность,  доверие к собеседнику.

·         у обучающихся проявлена самостоятельность в разных видах деятельности.

·         у обучающихся отработаны умения оценивать собственную учебную деятельность: свои достижения, самостоятельность, инициативу, ответственность, причины неудач.

Организационный момент (3 мин)

Деятельность

учителя

Задания для учащихся, выполнение которых приведёт к достижению запланированных результатов

Деятельность

учеников

Планируемые результаты

Предметные

УУД

·    Привествует обучаемых.

·    Фиксирует отсутствущих в журнале.

·    Проверяет готовность к учебному занятию.

-Здравствуйте, ребята.  Я рада снова видеть вас и надеюсь на взаимность.

Прежде  чем  мы  приступим  к  уроку,  я  хотела  бы,  чтобы  каждый  из  вас  настроился  на  продуктивную работу.  Настроились?  Прекрасно! А  теперь  давайте  приступим  к  работе. Тема нашего сегодняшнего занятия «Закон Джоуля Ленца»

Уметь слушать и воспринимать на слух вопросы преподавателя.

Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством.

Приветствуют и слушают учителя, готовятся к сотрудничеству с учителем и соучениками.

Погружаются  в учебную ситуацию:

-готовятся выполнять учебные задания;

-стремятся к самостоятельной деятельности;

- стремятся  повысить свой личный образовательный уровень.

подготовка обучающихся к работе на занятии. Быстрое включение в деловой ритм, организация внимания всех учеников

организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем  и

одноклассниками;

устанавливать рабочие отношения в группе, планировать общие способы работы

Актуализация знаний (5 мин)

Преподаватель организует актуализацию знаний по теме «Работа и мощность электрического тока».

Преподаватель задаёт вопросы по пройденным темам: - Что называют электрическим током?

- Что представляет собой электрический ток в металлах, растворах солей, щелочей, кислот?

- Какие действия может оказывать электрический ток?

Итак мы с вами выполнили лабораторную работу, и видели, что когда мы замыкаем цепь, лампочка начинает гореть, попробуйте объяснить с точки зрения физики,

Почему лампочка горит?

Почему это происходит?

Давать определение понятиям «электрический ток», «сила тока»,        «напряжение», «сопротивление»

Давать формулы силы тока, напряжения, сопротивления.

Обобщать понятия.

Строить логические рассуждения, устанавливать причинно-следственные связи.

Устанавливать межпредметные связи. Использовать знаково-символические средства.

Осознанно и произвольно строить речевые высказывания.

Ученики слушают преподавателя и отвечают на вопросы фронтально. Один ученик выходит к доске и записывает формулы. Актуализируют знания по ранее изученному материалу.

Повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания». Готовность студентов к активной учебно-познавательной деятельности на основе опорных знаний. Выяснить степень усвоения заданного на дом материала; определить  типичные недостатки в знаниях и их причины; устранить  в ходе проверки обнаруженные пробелы в знаниях, их коррекция. Использование фронтальной беседы

Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством.

Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.

Первичное усвоение новых знаний  (20 мин)

И сегодня мы с вами остановимся на тепловом действии электрического тока.

Электрический ток нагревает проводник. Это явление хорошо известно: вспомните лампочку накаливания, которая греет намного больше , чем светит?

Чем же объясняется это действие?

 Объясняется это тем, что заряженные частицы, которые перемещаются под действием электрического тока взаимодействуют с атомами вещества проводника, передавая им свою энергию. В результате выполнения работы электрическим током внутренняя энергия проводника, а следовательно и температура, растут.

Давайте также вспомним, что мы называем внутренней энергией. Внутренняя энергия-это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело. С помощью опытов давайте выясним, от чего зависит нагревание металлического проводника

Опыт 1

Соберем электрическую цепь, которая состоит из источника электрической энергии, никелинового проводника, а также амперметра, которые соединены между собой последовательно. Включим источник электроэнергии и будем увеличивать силу тока в цепи. Видим, как нагревается никелиновый проводник при увеличении силы тока. Чем больше сила тока, тем больше нагревается проводник.

Но нагревание проводника зависит не только от силы тока, а также и от сопротивления проводника. Чем оно больше, тем сильнее нагревается проводник

Опыт 2

В опыте к источнику электроэнергии через амперметр, присоединены 2 проволоки, которые соединены между собой последовательно. Длина проволок и площадь поперечного сечения у них одинаковая. Но изготовлены они из разных материалов, одна из никелина, другая из меди. Включим источник электроэнергии и будем увеличивать силу тока, который проходит через обе проволоки. Так как проволоки соединены последовательно, то и сила тока, которая проходит через них, одинакова. Видим как разогревается никелиновая проволока, при этом медная почти не греется. Это объясняется тем, что сопротивление никелиновой проволоки больше сопротивления медной.

Английский ученый Джеймс Прескотт Джоуль, а также русский физик Эмилий Христианович Ленц, установили, что в неподвижных металлических проводника вся работа электрического тока тратится на увеличение их внутренней энергии.

Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже в результате теплообмена.

Давайте с вами вспомним, что называется количеством теплоты. Количество теплоты-это мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи.

Можно сказать, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

А - работа тока;

Q - количество теплоты;

А= UIt - формула для расчета работы тока (которая нам уже известна).

Из сказанного выше следует, что

А=Q, а это означает, что Q= UIt.(1)

Из закона Ома I=U/R выразим напряжение: U=IR.

Если это учесть и подставить в формулу для расчета количества теплоты, то получим закон Джоуля-Ленца : Q=I²Rt.(2)

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

*

Если проводники соединены параллельно, то они находятся под одинаковым напряжением. В этом случае количество теплоты, которое выделяется проводником с током, удобней определять по такой формуле:

Q=U²t/R.(3)

Необходимо так же отметить что формулы 1,2, 3 вообще то говоря не являются идентичными. Дело в том, что вторая формула определяет превращение электрической энергии во внутреннюю то есть в количество теплоты. С помощью других формул, в общем случае, определяют расход электрической энергии, которая идет как на нагревание, так и на выполнение механической работы. Для НЕПОДВИЖНЫХ проводников эти формулы совпадают.

Q= UIt= I²Rt= U ²t/R

Ребята, скажите, а где используют явление нагревание проводника эл. током, в жизни. В каких бытовых приборах?

Самым важным применением теплового действия тока является электрическое освещение. Но у всего есть свои плюсы и минусы, так вот минус данного явления в том, что мы сталкиваемся с таким понятием как короткое замыкание. Сейчас вы просмотрите видео, а затем вам нужно будет ответить на вопросы.

Что такое короткое замыкание?

Как оно происходит?? Что возрастает??

Последствия короткого замыкания?

Как можно защититься от короткого замыкания?

Ответить на вопросы

Просмотреть видео, сделать выводы, ответить на вопросы

Ответить на вопросы

Просмотреть опыт, сделать выводы, ответить на вопросы

Просмотреть опыт, сделать выводы, ответить на вопросы

Сделать заметки в тетради

Вывести все формулировки закона Джоуля-Ленца

Ответить на вопрос

Просмотреть видео, сделать заметки, ответить на вопросы, задать вопросы, если таковые возникнут

Находят связь между новыми

и старыми знаниями, чтобы перейти на новый уровень понимания изучаемого материала. Просматривают видео и отвечают на вопросы учителя.

Отвечают на вопрос: Внутренняя энергия-это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело.

Наблюдают за опытом, делают вывод: Чем больше сила тока, тем больше нагревается проводник

Наблюдают за опытом и делают вывод: Чем больше сопротивление, тем сильнее нагревается проводник

Записывают фамилии ученых, усваивают, что эти открытия были сделаны независимо друг от друга

Отвечают на вопрос учителя. Количество теплоты-это мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи

Делают необходимые записи в тетрадях. Выводят закон Джоуля-Ленца на основании ранее изученного материала . Выдвигают свои формулировки закона Джоуля –Ленца.

Отвечают на вопрос: электрические нагревательные приборы, осветительные лампы; в промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и других металлов, для электросварки; в сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно и т.д.

Короткое замыкание-это электрическое соединение двух точек цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренные конструкцией устройства и нарушающие его нормальную работу. При коротком замыкании резко возрастает сила тока, а следовательно происходит обильное тепловыделение, которое. в свою очередь, приводит к термическому повреждению устройства. Существуют различного рода предохранители, например, плавкий предохранитель

Структурирование знаний, сравнение, классификация.

Строить  логические рассуждения; сопоставлять результаты;

 устанавливать причинно-следственные связи, создавать обобщения, делать выводы.

Давать определение понятиям, обобщать понятия; осуществлять сравнение и классификацию; строить логические рассуждения, устанавливать причинно-следственные связи, создавать обобщения, делать выводы.

Понимать, обобщать и интерпретировать информацию. Использовать знаково – символические средства.

Организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с преподавателем  и

 одноклассниками. Строить монологическое высказывание, адекватно использовать устную и письменную речь.

Слушать собеседника, при необходимости вступать с ним в диалог.

Слушать в соответствии с целевой установкой.

Контролировать свою деятельность по ходу выполнения задания; вносить необходимые коррективы в действие после его завершения на основе его оценки и учета характера сделанных ошибок; высказывать свои предположения.

Умение связать полученные знания с реальной жизнью

Закрепление материала (10 мин)

Преподаватель организует решение задач в группах. Класс  делится на 2 подгруппы. Раздаёт группам задачи.

1. В проводнике сопротивлением 2 Ом сила тока 20 А. Какое количество теплоты выделится в проводнике за 1 минуту?

2. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 12 В и силу тока 5А. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 30 минут работы?

3. (Самостоятельное выполнение)

Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 20 с , если напряжение 5 В, а сила тока в ней 0,2 А; за 10 мин, за 0,5 ч, за 2 ч?

 Организует проверку выполненных заданий

Верно решить задачи в группах и заполнить таблицы с ответами

Решают задачи в группе и обсуждают принцип решения задачи. Если возникают затруднения – поднимают руку.

Выяснить, насколько правильно обучающиеся поняли новый материал, выявить ошибки в его понимании и их исправление.

Обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной ситуации

Понимать и интерпретировать информацию, представленную в рисунках и схемах; использовать знаково-символические средства для решения поставленных задач. Выбирать наиболее эффективный способ  решения задач в конкретных ситуациях.

Осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме. Устанавливать рабочие отношения в группе, планировать общие способы работы.

Умение организовать свою учебно-познавательную деятельность, планировать, осуществлять самоконтроль и оценку результатов своей деятельности, умение предвидеть возможные результаты своих действий.

Домашнее задание (5 мин) , выставление оценок

Предоставляет ученикам

- информацию о домашнем задании:

§53 прочитать, выучить закон Джоуля Ленца,

Р.Т 50.1-53.6

Выставляет оценки

Записать домашнее задание, задать вопросы, прослушать оценки

Слушают и задают уточняющие вопросы по выполнению задания самоподготовки, выясняют степень реализации задания.

Обеспечение понимания цели, содержания и способов выполнения домашнего задания. Проверка соответствующих записей

Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.