Урок физики в 8-м классе по теме "Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца"

Этап урока

Время

Деятельность учителя

Деятельность учеников

1. Организационный этап

5 мин

Слайды 1 - 4

Приглядывайтесь к облакам,

Прислушивайтесь к птицам,

Притрагивайтесь к ручейкам –

Ничто не повторится.

За часом час, за мигом миг

Впадайте в изумление.

Всё будет так, и всё не так

Через одно мгновение…

Здравствуйте, ребята. Начинаем урок физики.

Демонстрация: 1) нагревание воды кипятильником; 2) накал спирали электроплитки.

Слайд 5:  на слайде электроприборы: утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник, кипятильник.

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний. Чем вы руководствовались, делая выбор? Какими приборами можно дополнить?

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?  

Собирая на уроках электрические цепи и работая с ними, вы заметили, что отдельные элементы цепи нагревались: спирали-резисторы, спиральные нити в лампочках.
Давайте попытаемся сформулировать цели урока, т.е. на какие вопросы мы должны сегодня ответить.

Слайд 6. Цели урока.

Слайд 7. Тема урока: Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Готовятся к уроку.

Принимают участие в обсуждении проблемных вопросов.

Отвечают на вопросы.

Электрическая дрель.

Микроволновка.

Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую – это электронагревательные приборы.

Тепловое.

1. Изучить причины нагревания проводника электрическим током.

2. Изучить закон, определяющий тепловое действие тока.

Нагревание проводников электрическим током.

1. Этап актуализации знаний

5 мин

Вставьте пропущенные в формулах буквы. Выразите единицы измерения.

Слайд 8. Проверяем таблицу.

Вставляют пропущенные в формулах буквы. Выражают единицы измерения.

Проверяют таблицу.

10 мин

Слайд 9 - видео

Электрический ток оказывает тепловое действие. Рассмотрим, почему меняется температура металлического проводника при прохождении по нему электрического тока.

Согласно современным представлениям, носителями тока в металлах являются отрицательно заряженные электроны, которые движутся от отрицательного полюса источника к положительному. Однако, движение электронов в металле гораздо сложнее.

Из-за взаимодействия с положительно заряженными ионами в узлах кристаллической решетки, это движение происходит по ломаной траектории. Электрон, двигаясь хаотично, все же подвигается по проводнику, дрейфует по нему как льдина в реке во время ледохода.

Рассмотрим движение электронов в кристалле проводника. При движении под действием электрического поля, созданного источником тока, электрон притягивается к положительному иону и меняет направление своего движения. Но и ионы притягиваются к электронам. Это приводит к увеличению их колебания.

Так электрическое поле совершает работу по увеличению энергии движения ионов. Внутренняя энергия металлического кристалла повышается. Он разогревается.

После прекращения тока в лампе накаливания тепло отводится в окружающий воздух. Спираль накала остывает и лампочка гаснет.

Опыт.

Перемещая ползунок реостата, убедитесь, что меняется яркость накала лампочки и показания амперметра. Установите, как зависит выделяющаяся на лампочке энергия от силы тока в цепи.

В результате рассуждений приходим к тому, что количество теплоты, выделяющейся на проводнике (Q), зависит от наличия тока и его величины (I), (Слайд 10)

Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты.

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.

(Слайд 11)

Следовательно, количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее - от электрического сопротивления проводника (R)

(Сравнить удельное сопротивление проводников в таблице)

Что нужно чтобы проводник нагревался сильнее?

Вывод: Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением.

(Слайд 12)

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Вывод: Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон, определяющий тепловое действие тока – ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Рассказать об английском физике Джеймсе Прескотте Джоулье (1818-1889 гг.) и русском физике Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865)

(Слайд 13)

Как записывается закон Джоуля-Ленца: Q=I²Rt

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

Q – количество теплоты - [Дж]

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

t – время – [c]

Формулу, которую мы получили, в точности соответствует формуле, которую мы изучили ранее. Это формула работы электрического тока

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR, следовательно A=IRIt что соответствует закону Джоуля-Ленца Q=I²Rt

Вывод: Количество теплоты электрического тока равно работе электрического тока.

Q=A (Слайд 14)

Выполняют опыт.

Устанавливают зависимость выделяющейся на лампочке энергии от силы тока в цепи.

Участвуют в обсуждении проблемы, сравнивают удельное сопротивление проводников в таблице, делают выводы.

Записывают закон Джоуля – Ленца.

Записывают вывод.

IV

2 мин

Слайд 15

Физкультминутка

Делают упражнения для глаз.

10 мин

1. Экспериментальная задача: (слайд 16)

Какое количество теплоты выделяется на лампочке за 5 с?

1. Решение задач: (слайд 17)

Уровень 1. Какое количество теплоты выделяет за 5с константановый    проводник сопротивлением 25 Ом, если сила тока в цепи 2А?
Уровень 2. Какое количество теплоты выделяется за 40 мин. в медных проводах с площадью поперечного сечения 1.5 мм²  и длиной 3 м, подводящих ток к плитке, если сила тока в спирали плитки  5 А?
Уровень 3. Спираль электрической плитки укоротили в 2 раза. Изменится ли от этого накал плитки? Если изменится, то как?

3. Решение качественных задач: (слайды 18, 19)

1. Закон утверждает, что если по проводнику идет электрический ток, то проводник нагревается. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку? 

2. Вернемся к домашнему заданию. Какой вид соединений применяется в квартирах?  Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? 

Экспериментально вычисляют количество теплоты, выделяемое на лампочке за 5 с.

Решают задачи по уровням.

Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.

Параллельное.

При параллельном соединении, общее сопротивление цепи всегда меньше меньшего сопротивления, тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приведет к сильному нагреванию даже подводящих проводов, тогда возможно возгорание, что и происходит иногда, тогда случается пожар

VI. Этап рефлексии

5 мин

Слайд 20

Продолжите фразу:

• Сегодня я узнал(а)____________

• Я удивился(ась)______________

• Теперь я умею_______________

• Я хотел(а) бы________________

На уроке была установлена очень важная зависимость величины выделяющейся на проводнике энергии от силы тока, сопротивления и времени, сформулирован закон Джоуля – Ленца.

VII

1 мин

Домашнее задание

§ 53 упр. 27

Записывают домашнее задание.

VIII

2 мин

Оценивание работы учащихся на уроке

Выставление оценок в журнал, с комментариями, анализом ответов и характеристикой работы учащихся на уроке.

Всё известно вокруг. Тем не менее, на земле ещё много того,
Что достойно порой удивления и вашего, и моего.
Урок окончен.

Спасибо за работу!