План - конспект урока № 47/24

План – конспект урока № 47/24

Тема: Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца

Цель: Познакомить учащихся с законом Джоуля-Ленца. Показать универсальность закона сохранения и превращения энергии.

Задачи:        

а) образовательная  проконтролировать знания учащихся, полученные на предыдущем уроке, сформировать представления о структуре и содержании изучаемой физической теории, организовать усвоение основных определений по данной теме, познакомить с основными физическими величинами, сформулировать основные законы по данной теме.

б) развивающая  формировать мотивацию постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, формировать умение анализировать факты при наблюдении или объяснении явлений, при работе с текстом учебника, развивать внимание, память, логическое и творческое мышления.

в) воспитательная  формирование интереса к физике при анализе физических явлений, при демонстрации опытов, при решении задач, стимуляция работы учащихся, формирование научного мировоззрения учащихся.

Методы:  объяснительно – иллюстративный, проблемный, репродуктивный, эвристический.

Оборудование:  учебник, демонстрационное оборудование.

План урока:

1. Организационный момент (1 – 2 минуты).

2. Домашнее задание (2 – 3 минуты).

3. Повторение (5 – 10 минуты).

4. Изложение нового материала (15 – 20 минуты).

5. Закрепление (5 – 10 минут).

6. Подведение итогов урока (1-2 минуты)

Ход урока

1. Организационный момент

2. Домашнее задание

1. §53

2. Сборник задач , , упр.27 (1,4), № 000

лицейский: §53, упр.27 (1,4), № 000

3. Повторение

Уровень 1

1. Напряжение на концах электрической цепи 1В. Какую работу со­вершит в ней электрический ток в течение 1с при силе тока 1А?

2. Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 127В, а другая - в сеть напряжением 220 В. В какой лампе при прохождении 1 Кл совершается большая работа?

Уровень 2

1. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5В, про­шло 100Кл электричества. Определите работу тока.

2. Электрическая лампочка включена в цепь с напряжением 10 В. То­ком была совершена работа 150 Дж. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки?

Уровень 3

1.  Какую работу совершит ток силой 3А за 10 мин при напряжении в цепи 15В?

2. 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?

Уровень 4

1. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,5 т на высоту 30 м за 2 мин. Сила тока в электродвигателе равна 16,5 А при напря­жении 220 В. Определите КПД электродвигателя крана.

2. Транспортер поднимает за время 1 мин груз массой 300 кг на высоту 8 м. КПД транспортера 60%. Определите силу тока через электродви­гатель транспортера, если напряжение в сети 380 В.

4. Изложение нового материала

План изложения нового материала:

1.  Тепловое действие электрического тока. 2. Закон Джоуля-Ленца.

1. При введении понятия работы электрического тока мы уже пользова­лись тепловым действием тока (нагревание проводников). Собираем элек­трическую цепь, в которую последовательно включаем лампу накаливания и реостат. Для измерения силы тока и напряжения на лампе применяем де­монстрационные амперметр и вольтметр.

Учащимся уже известно, что в проводнике при протекании тока проис­ходит превращение электрической энергии во внутреннюю, и проводник нагревается.

-  Почему при прохождении электрического тока проводник на­гревается?

Они неоднократно наблюдали тепловое действие тока в бытовых при­борах. На опыте с лампой накаливания учащиеся убедились, что накал лампы возрастал при увеличении тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников.

Полезно поставить опыт, показывающий тепловое действие тока в це­почке, состоящей из трех последовательно соединенных проводников раз­ного сопротивления: медного, стального и никелинового. Ток во всех по­следовательно соединенных проводниках одинаков. Количество же выде­ляющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делается вывод:

Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем больше он нагревается.

- Из какого материала необходимо изготовлять спирали для лам­почек накаливания?

- Какими свойствами должен обладать металл, из которого из­готовляют спирали нагревательных элементов?

2.  Закон Джоуля-Ленца. Учащиеся знают уже формулу для работы А = UIt. Кроме того, им известно, что в неподвижных проводниках вся ра­бота тока идет лишь на нагревание проводников, т. е. на то, чтобы увели­чить их внутреннюю энергию. Следовательно, количество теплоты

Q = А = UIt.

Из закона Ома для участка цепи U = IR. Если это учесть, то Q = I2Rt.

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

Необходимо заметить, что формулы Q = I2Rt, Q=UIt и Q =(U2/R)*t вообще говоря, не идентичны. Дело в том, что первая формула всегда определя­ет превращение электрической энергии во внутреннюю, т. е. количество теплоты. По другим формулам в общем случае определяют расход электрической энергии, идущей как на нагревание, так и на совершение меха­нической работы. Для неподвижных проводников эти формулы совпадают.

5. Закрепление

С целью закрепления изученного материала можно в конце урока кол­лективно обсудить решения нескольких задач:

- Две проволоки одинаковой длины и сечения - железная и медная - соединены параллельно. В какой из них выделится большее ко­личество теплоты?

- Спираль электрической плитки укоротили. Как изменится коли­чество выделяемой в ней теплоты, если плитку включить в то же напряжение?

- Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводни­ке сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А?

- Определите количество теплоты,  которое дает электроприбор мощностью 2 кВт за 10 мин работы?

упр.27(2,3), № 000, 1446, 1449

1444.  От батарейки карманного фонаря к одной из двух одинаковых лампочек мальчик подвел железные провода, а к другой — медные. У какой лампочки будет ярче светиться нить накала, если длина и площадь поперечного сечения проводов одинаковые?

1446°. Две лампы на 220 В; 110 Вт; 220 В; 25 Вт, а также рубильник соединены последовательно и подключены в сеть напряжением 220 В. Одинаковым ли будет накал нитей у этих ламп, если на них подать ток, замкнув рубильник? Начертите схему и ответ объясните.

1449.  Какое количество теплоты выделяет за 5 с константановый проводник с R = 25 Ом, если сила тока в цепи 2 А?

6. Подведение итогов урока

Материал для учителя

Джеймс Преснот Джоуль (1818-1889 гг.)

Родился Джоуль в Манчестере 24 декабря 1818 года, по профессии был пивоваром. Первые работы Джоуля в физике связаны с изобретением элек­тромагнитных аппаратов, которые были ярким примером превращаемости физических сил. Джоуль был прекрасным экспериментатором. Исследуя законы выделения теплоты электрическим током, он понял, что опыты с гальваническими источниками не дают возможности ответить на вопрос, какой вклад в нагрев проводника вносит переносимая теплота химических реакций, а какой сам ток.

В результате многочисленных опытов, Джоуль пришел к выводу, что теплоту можно получать с помощью механических сил.

В 1843 г. Джоуль нашел механический эквивалент теплоты. Эту вели­чину впоследствии он определял различными способами. Опыты Джоуля просты по идее, но в каждом из них можно найти какую-нибудь экспери­ментальную тонкость. Например, в последнем, о котором шла речь, для предотвращения движения всей массы воды к боковым стенкам калоримет­ра в радиальном направлении были прикреплены четыре ряда пластинок; в целях теплоизоляции металлическая ось разделена на две части деревян­ным цилиндром.

Джоуль внес большой вклад в кинетическую теорию газов, открыв вме­сте с Томсоном эффект изменения температуры газа при его расширении (Эффект Джоуля-Томсона). Из работ Джоуля непосредственно следовало, что теплота не является веществом, что она состоит в движении частиц. Все это, несомненно, способствовало утверждению и признанию закона сохранения и превращения энергии, открытие которого явилось величай­шим завоеванием науки XIX века.

Значение этого закона для науки трудно переоценить.

На основе законов сохранения, и, в частности, закона сохранения и пре­вращения энергии, в науке и технике производятся различные расчеты, предсказываются новые эффекты и явления, с материалистических позиций оцениваются открытия. Если, скажем, новая теория или проект новой уста­новки не противоречат закону сохранения и превращения энергии, то это служит убедительным аргументом в их пользу.