Урок физики в 8 классе

Урок № 42 8 класс Дата_______

Тема урока: Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля - Ленца.

Цели урока:

- объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

- установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи;

- сформулировать закон Джоуля - Ленца;

- формировать умение применять этот закон для решения качественных и количественных задач.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: электронная презентация, картинки с приборами, самостоятельная работа.

Ход урока.

1. Организационный момент: приветствие, проверка наличия учащихся в классе.

2. Актуализация знаний:

1. Опрос:

1. Какие три величины связывают закон Ома? (I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.)

2. Как формулируется закон Ома? (Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)

3. Какова зависимость силы тока от напряжения? ( Во сколько раз увеличивается напряжение в цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока)

4. Как выразить работу тока за некоторое время? ( А=U*I*t )

5. Как рассчитать мощность электрического тока? (P=U*I)

6. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?(При последовательном соединении)

2. Выполнение самостоятельной работы на листах.

3. Введение в тему урока:

На демонстрационном столе находятся электроприборы: плойка, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник.

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

Чем вы руководствовались, делая выбор?

Какими приборами можно дополнить оставшиеся на столе?

Постановка задачи-цели урока.

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах? (Тепловое. Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую - это нагревательные приборы.)

Собирая на уроках электрические цепи и работая с ними, вы заметили, что отдельные элементы цепи нагревались: спирали-резисторы, спиральные нити в лампочках.

Сегодня на уроке мы совместными усилиями установим, от чего зависит количество тепловой энергии, выделяющейся на проводнике, по которому идет ток. Выведем и сформулируем закон, установленный еще 150 лет тому назад. Все это мы сделаем, опираясь на знания, полученные на уроках ранее.

Тема нашего урока «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля- Ленца».

3. Изучение нового материала.

Итак, о каком действии электрического тока мы сегодня будем говорить? (тепловое)

В чем заключается тепловое действие электрического тока? (При прохождении тока по проводнику он нагревается).

Цель сегодняшнего урока: научиться вычислять количество теплоты, выделяющееся в проводнике при протекании электрического тока, увидеть неразрывную взаимосвязь тепловых и электрических явлений.

Но для начала, давайте выясним, почему при протекании электрического тока проводник нагревается.

Видеофрагмент.

Электроны в металлических проводниках движутся под действием электрического поля, которое совершает работу.

Что происходит при движении зарядов вдоль проводника? (Они взаимодействуют с ионами кристаллической решетки)

Как изменяется энергия электронов при этом?( кинетическая энергия электронов уменьшается)

Но исчезнуть бесследно она не может. Куда девается часть энергии электронов? (Она передается ионам?)

Как взаимосвязаны изменение энергии атомов и внутренней энергии проводника? ( при увеличении средней кинетической энергии атомов увеличивается внутренняя энергия проводника)

Таким образом, какой вывод можно сделать о связи работы электрического поля и изменении внутренней энергии проводника? (Внутренняя энергия проводника изменяется за счет совершения работы электрическим полем).

Нагретый проводник посредством теплопередачи отдает энергию окружающим телам.

Это мы с вами и используем в нагревательных приборах.

Демонстрация: различные нагревательные приборы.

А от чего же зависит количество теплоты, которое выделяет проводник?

Мы установили, что А=Q А=IUt, Q=IUt

Демонстрация: нагревание проводников - медного и нихромового.

Обратите внимание, сила тока в проводниках одна и та же, так как они соединены последовательно, но одна проволока нагревается сильнее. Какая?(нихромовая)

Что вы можете сказать об их сопротивлении?

(сопротивления разные, у медного меньше, так как удельное сопротивление меньше).

То есть, количество теплоты зависит от сопротивления проводников. Как зависит от сопротивления?(прямопропорционально)

Выразим напряжение из закона Ома: U=RI

Q=I²Rt

Итак, от каких величин и как зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током? (зависит от силы тока в проводнике и сопротивления проводника)

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

К этому выводу независимо друг от друга впервые пришли английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Христианович Ленц.

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.

Обратите внимание, что в нагревательных приборах необходимо использовать проводники, обладающие большим удельным сопротивлением и выдерживающие высокие температуры.

4. Закрепление

Опрос:

1) В чем проявляется тепловое действие тока? (В нагревании проводника)

2) Как можно объяснить нагревание проводника с током? (Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и передают им свою энергию)

3) Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник? (Электрическая энергия превращается во внутреннюю)

4) Как по закону Джоуля - Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике? (Q=I²Rt)

2. Решение задач:

1. Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

2. Напряжение на концах электрической цепи 45 В. Какую работу совершит в ней электрический ток в течение 10с при силе тока 0,05 А?

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

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

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

5. Подведение итогов урока, оценки за урок.

6. Домашнее задание: §53 вопр., выуч.опред., упр. 27(1), Прочитать параграф 53, ответить на вопросы на стр.125, письменно выполнить упражнение 27.
   Желающие могут подготовить доклады к следующему
   уроку по темам:

• «Лампы накаливания и история их изобретения»

• «Использование теплового действия тока в
  промышленности и сельском хозяйстве»

• «Джеймс Преснот Джоуль».