Тема урока: Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца

Физика 8 класс Число: Урок №

Цели урока:

узнать причину нагрева проводников при прохождении через них электрического тока; познакомиться с формулой для расчета количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении через него электрического тока (Законом Джоуля-Ленца); научиться с помощью закона Джоуля-Ленца решать задачи; познакомиться с интересными фактами из биографии и научной деятельности ученых Джеймса Преснот Джоуля и Эмилия Христиановича Ленца.

Тип урока: комбинированный.

Задачи урока.

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

содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира; уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей; формировать умение работать самостоятельно; побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.

формировать умение обобщать и анализировать материал, самостоятельно делать выводы.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, система контроля и мониторинга качества знаний PROClass, учебник «Физика 8 класс» , электроплитка, утюг, электрический чайник, настольная лампа, электрическая дрель, кипятильник, модель кристаллической решетки.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Структура содержания урока:

Оргмомент. Постановка целей урока. Проверка д/з 3 мин Повторение изученного по теме (входной контроль).

Первые 8- 10 минут можно посвятить проверке качества усвоения материала, для этого провести тестирование с помощью системы контроля и мониторинга качества знаний PROClass.

Изучение теоретического материала по новой теме. Закрепление материала. Самопроверка. Решение задач. Осмысление. Ученик возвращается к целям, поставленным в начале урока. Домашнее задание. Экспертный контроль. «Своя игра»

Ход урока

Этапы урока	Деятельность учителя	Деятельность обучающихся
1	Организационный момент. 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… Тема урока «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца» Запишем в тетрадях число 21.03 Классная работа и тему урока. У вас на столах лежат листы для самоконтроля, на каждом этапе урока вы будете самостоятельно себя оценивать.	Организационный момент. Записывают в тетрадях: число 21.03 Классная работа и тему урока Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца. Знакомятся с листами самооценки.
2	Постановка целей Анаграмма Реши анаграмму, и узнай ключевые слова урока. Попробуй сформулировать цель урока.	ключевые слова: причина, формула Цель на уроке: - узнать причину нагрева проводников при прохождении через них электрического тока; - познакомиться с формулой для расчета количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении через него электрического тока (Законом Джоуля-Ленца); - научиться с помощью закона Джоуля-Ленца решать задачи; - познакомиться с интересными фактами из биографии и научной деятельности ученых Джеймса Преснот Джоуля и Эмилия Христиановича Ленца.
3	Проверка домашнего задания: -Что вам надо было сделать? - Проверим только работу одного из вас. - Прошу оценить свою домашнюю работу.	Проверка домашнего задания: -Принести руководство по эксплуатации или техпаспорт бытового прибора, составить задачу по техническим данным и решить её. -На доске оформляем решение задачи. - Оценивают д/з
4	Входной контроль Сначала проверим, как каждый из вас усвоил материал прошлых уроков. Для этого проведём тестирование с помощью системы контроля и мониторинга качества знаний PROClass. Обращаю внимание на вопрос 10, ответ на него вы могли пока только угадать (к нему мы вернемся позже), поэтому критерии отметок следующие: 0-40% - «2», 50-60 % - «3», 70-80 % - «4», 90% - «5»	Системы контроля и мониторинга качества знаний PROClass: - Регистрация - Тестирование - Оценка качества знаний (заполняют лист самооценки)
5	Изучение нового материала. Вернемся к вопросу 10, после изучения нового материала мы на него ответим. -Тепловое действие тока находит очень широкое применение в быту и промышленности. Как вы думаете, где в быту используется тепловое действие тока? -Какая связь между температурой вещества и движением молекул или атомов, из которых оно состоит? -Что называется электрическим током? - Электрический ток нагревает проводник. Почему? Дело в том, что упорядоченно движущиеся под действием электрического поля свободные электроны проводника взаимодействуют с ионами и атомами вещества и передают им часть своей энергии, заставляют отклоняться от положения равновесия (т. е. двигаться). В результате этого внутренняя энергия проводника возрастает, он нагревается и отдает энергию окружающим телам путем теплопередачи. Но следует помнить, что вся работа электрического тока идет на увеличение его внутренней энергии лишь в неподвижных проводниках. В подвижных проводниках часть энергии идет на совершение механической работы. Именно поэтому закон Джоуля-Ленца применим только к неподвижным проводникам. Закон в 1831-1842 гг. был получен экспериментально двумя учеными Джоулем и Ленцем независимо друг от друга. Метод, которым пользовался Ленц был более совершенным, а результаты получены более точные. Вывод из опытов Ленц сделал на несколько лет раньше, но публикация Джоуля опередила публикацию Ленца. Ознакомиться с интересными сведениями из биографии Д. Джоуля и Э. Ленца (смотри Приложение 3). Количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Работу тока можно вычислить так: A = UIt Из закона Ома для участка цепи , U = IR, где R – сопротивление проводника. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим Q = IRIt ЗАКОН ДЖОУЛЯ – ЛЕНЦА: Количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Q=I2Rt Итак, Нагревание проводников зависит от их сопротивления, чем больше сопротивление проводников, тем больше он нагревается. Возвращаемся к вопросу 10 теста	- При увеличении температуры проводника скорость движения молекул увеличивается, а значит увеличивается и кинетическая энергия молекул. - Электрический ток – это направленное движение свободных заряженных частиц. А →∆U (в неподвижных проводниках) В подвижных проводниках часть энергии идет на совершение механической работы. Доклады обучающихся Q=A A = UIt U = IR, где R – сопротивление проводника. Q = IRIt ЗАКОН ДЖОУЛЯ – ЛЕНЦА: Количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Q=I2Rt Отвечают: чем больше сопротивление проводников, тем больше он нагревается и , Посмотрим по таблице удельное сопротивление: Меди = 0,017 (Ом•мм2)/м Стали = 0,15 (Ом•мм2)/м Никеля = 0,40 (Ом•мм2)/м Следовательно, большее количество теплоты выделит никелевая проволока.
6	Закрепление изученного материала. Самопроверка. Внимательно рассмотрите решение задач. Задача 1. Какое количество теплоты выделится за 30 минут проволочной спиралью сопротивлением 50 Ом при силе тока 2А? Дано: СИ: Решение: t = 30 мин 30·60 c=1800 c Q = IІRt R = 50 Ом I = 2А Q = 2І·50·1800=360000 Дж= 360кДж Q - ? Ответ: Q = 360кДж Задача 2. Определите количество теплоты, которое выделит спираль электрочайника за 1 минуту, если ее сопротивление24,2 Ом, а напряжение 220 В. Дано: СИ: Решение: t = 1 мин 60с Q = IІRt U = 220 В Из закона Ома R = 24,2 Ом , Q -? Ответ: Q = 120 кДж. Если все ясно, то реши следующие задачи самостоятельно в рабочей тетради. Задача 1: Спираль обогревателя имеет сопротивление 250 Ом, сила тока в спирали 8 А. Определите, какое количество теплоты выделит спираль за 5 минут работы? Задача 2: Проволочная спираль сопротивлением 55 Ом включена в сеть напряжением 127 В. Какое количество теплоты выделит эта спираль за 1 минуту? Сравните решения с готовыми (смотри Приложение 1).	Закрепление изученного материала. Самопроверка. Переписывать решение в тетрадь не нужно. Решают задачи, затем сравнивают решения, выставляют отметку в лист самоконтроля.
7	Итог урока. Осмысление. Возвращаемся к целям, поставленным в начале урока.	Ученик возвращается к целям, поставленным в начале урока.
8	Домашнее задание: § 53(с. 149-151 учебника), упр. 37(с. 151), Желающие учащиеся могут выполнить задание «Это интересно» Желающие учащиеся могут подготовить к следующему уроку доклады по темам: «Использование теплового действия тока в промышленности и сельском хозяйстве». «Меры предосторожности при работе с электроприборами»
9	«Своя игра»
10	Рефлексия Продолжите фразу: Сегодня на уроке я узнал… Теперь я могу… Было интересно… Знания, полученные на уроке, пригодятся…
Учитель обращается к учащимся: Всё известно вокруг. Тем не менее, на земле ещё много того, Что достойно порой удивления И вашего, и моего. Удивляйтесь цветам, Удивляйтесь росе, Удивляйтесь упругости стали, Удивляйтесь тому, Чему люди уже Удивляться давно перестали! До свидания! Спасибо за урок!

Приложение 1

Задача 1

Дано: Решение:

R = 25 Ом Q = IІRt

I = 8 А 5 мин·60 = 300 с.

t = 5 мин. Q = 8І·25·300 = 480000 Дж

Q = ? Ответ: Q = 480 кДж

Задача 2

Дано: Решение:

R = 55 Ом Q = IІRt

U = 127 В

t = 60 c

Q = ? Ответ: Q = 17,6 кДж

Приложение 2

Дополнительные задачи:

Задача 1: Определите мощность электрочайника при напряжении 220 В, если при напряжении 230 В он имеет мощность 2000 Вт.

Задача 2: Электрический чайник включен в сеть напряжением 220 В. Определите количество теплоты, выделяемое его нагревательным элементом ежесекундно, если сопротивление нагревательного элемента 38,7 Ом. Определите мощность тока.

Приложение 4

Таблица удельное сопротивление:

Меди = 0,017 (Ом•мм2)/м

Стали = 0,15 (Ом•мм2)/м

Никеля = 0,40 (Ом•мм2)/м

Приложение 3

Джеймс Преснот Джоуль

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. Джоуль внес большой вклад в кинетическую теорию газов, открыв вместе с Томсоном эффект изменения температуры газа при его расширении. Из работ Джоуля непосредственно следовало, что теплота не является веществом, что она состоит в движении частиц. Все это способствовало утверждению и признанию закона сохранения и превращения энергии.

Эмилий Христианович Ленц

Э. Ленц родился 24 февраля 1804 года в семье чиновника в Дерпте (ныне Тарту) в Эстонии. Благодаря усилиям матери он успешно окончил гимназию и поступил в университет.

Научная деятельность Ленца началась рано: после второго курса университета он по рекомендации ректора в качестве физика научной экспедиции отправился в кругосветное плавание.

заложил основы первой в России научной школы физиков-электротехников, из которой впоследствии вышли такие ученые, как , и др.

В 1843 году Ленц после проведения экспериментов независимо от Джоуля приходит к установлению закона теплового действия тока. На основании 16 серий измерений Ленц в статье «О законах выделения тепла гальваническим током» сделал следующий вывод: нагревание проволоки гальваническим током пропорционально ее сопротивлению и квадрату силы тока.