Дата__________________ Класс________________
Тема: «Закон Джоуля-Ленца. Его практическое применение. Лампа накаливания»
Цели:
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.
ознакомить учащихся с практическим применением закона Джоуля-Ленца на примере лампы накаливания (устройство, история открытия, виды ламп)
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.
пояснить учащимся как можно сэкономить электроэнергию дома и в школе
Развивающие:
показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире;
формировать умение обобщать и анализировать опытный материал, самостоятельно делать выводы.
Оборудование: компьютер, презентация, учебные фильмы, раздаточный материал
Ход урока
І. Орг. момент Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку, настрой их на работу
Вступительное слово учителя :На предыдущих занятиях вы изучили действия электрического тока, его работу, мощность и
практическое применение.
ІІ. Актуализация и проверка знаний
Прежде, чем перейти к изучению нового материала, нам
необходимо вспомнить то. что мы с вами учили раньше
Вам необходимо заполнить в формулах пустые места
[pic]
ІІІ. Формирование: Человек в повседневной жизни постоянно
: использует лампы накаливания, утюг, электрическую плиту, кипятильник и т.д.
Сегодня на уроке мы будем с вами рассматривать тепловое действия тока и
изучать“Закон Джоуля-Ленца”.
. В ходе урока вы должны будете выяснить какие закономерности описывает закон Джоуля-Ленца, научиться применять этот закон для решения задач и рассмотреть применение его на практике
Задачи урока: Задача нашего урока состоит в том, чтобы :
1) узнать, от чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током;
2) на практике научиться решать задачи.
3) изучить устройство, историю открытия лампы накаливания, виды современных ламп, рассмотреть способы экономии электроэнергии дома и в школе
Дома у вас у всех есть электробытовые приборы
. Замечали ли вы, какие провода и розетка на ощупь после длительной работы?
Теплые.
Проводники при длительной работе нагреваются.
Проблемность. Кто может объяснить, как происходит нагревание
электрическим током?
Что такое электрический ток? Упорядоченное движение заряженных частиц.
Движение заряженных частиц будет беспрепятственным? Нет. Заряженные частицы взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника.
Как вы думаете, при взаимодействии может произойти передача энергии от частицы к частице? Да.
Это и объясняет нагревание проводников. Внутренняя энергия частиц проводника увеличивается.
Нагретый проводник в свою очередь отдает полученную энергию окружающей среде путем теплопередачи.
Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.
Напишите на доске формулу для расчета работы тока: A = U I t.
Мы выяснили, что Q = A. Поэтому Q = U I t.
Как с помощью закона Ома выразить напряжение через силу тока и сопротивление? Напишите формулу на доске. U = I R.
Теперь подставим в формулу вместо U его выражение. Получили формулу
Q = I2 R t.
Ребята! К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джеймс Джоуль и русский ученый Эмилий Христианович Ленц, поэтому сформулировнный вывод называется законом Джоуля-Ленца
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Учитель Ребята, а теперь, давайте попытаемся написать другие формулы Закона-Джоуля-Ленца, используя закон Ома
Пример решения задачи.
Задача № 1
Известно, что безопасным для человека является постоянный ток 100 мкА. Какое количество теплоты выделится за 1 мин в теле человека при прохождении тока от конца одной руки до конца другой руки (при сухой коже), если сопротивление этого участка равно 15000 Ом?
Дано: СИ: Решение:
I = 100 мкА 0,0001 А Q=I²Rt
t = 1 мин 60 с Q=(0,0001 А)² 15000 Ом 60 с=0,0009 Дж
R = 15000 Ом
Q- ? Ответ: Q =0,0009 Дж
Протекание через тело человека тока большой силы вызывает нагрев и ожог участков тела, разложение крови, непроизвольное сокращение мышц, смерть
Учитель: Теперь рассмотрим практическое применение закона Джоуля-Ленца. на примере лампы накаливания
(история открытия лампы накаливания)
Рассмотрим устройство лампу накаливания.
Вопрос: Из чего сделана ее спираль?
Вопрос: Почему из вольфрамовой проволоки сделана спираль электрической лампочки?
Вопрос: До какой же температуры нагревается вольфрамовая спираль лампы накаливания, достигая белого каления и светящаяся ярким светом?
Вопрос: Во что помещена спираль?
Вопрос: Что находится в колбе?
Промышленность выпускает такие лампы накаливания:
Демонстрация: 220 В – для осветительной сети
50 В - для железнодорожных вагонов
12 и 6 В - для автомобилей
3,5 и 2,5 В - для карманных фонарей
Ученик: Тепловое действие электрического тока используется в электрических лампах накаливания и в электронагревательных приборах.
Учитель: Верно. И именно об этом будем вести сегодня речь.
Лампа накаливания состоит из стеклянной колбы, внутри колбы вольфрамовая нить, которая с помощью двух проводников соединяется с винтовой нарезкой и с основанием лампы, изолированной от цоколя.
[pic]
Учитель: Верно. Как вы думаете, почему стеклянная колба запаяна?
Ученик: Она запаяна для того, чтобы во внутрь лампы не поступал воздух.
Учитель: Совершенно верно. В состав воздуха входит кислород, который способствует горению. И это привело бы к быстрому перегоранию вольфрамовой нити. Поэтому из стеклянной колбы выкачен воздух. Кроме того, так как в вакууме идет быстрое испарение вольфрама, чтобы препятствовать этому наполняют лампу азотом или инертными газами. Итак, давайте еще раз повторим устройство электрической лампы накаливания. (Повторяем.) А какое физическое явление положено в основу работы электрической лампы накаливания?
Ученик: В основу работы электрической лампы накаливания положено явление нагревание проводника при прохождении электрического тока, то есть тепловое действие тока.
Достоинства и недостатки энергосберегающих лампочек
[pic]
[pic]
Экономия электроэнергии дома и в школе
[pic]
Индивидуальная работа.
Вариант 1.
1. Работу электрического тока можно вычислить по формуле…
А. …IU Б. …IR В. …I2Rt Г. ρl/S
2. Единица измерения количества теплоты…
А. Вт Б. Дж В. В Г. А
3. Какое количество теплоты выделится в нити электрической лампы в течение 1 минуты, если лампа потребляет ток силой 1А при напряжении 110В?
А. 6600Дж Б. 110Дж В. 6,6кВт Г.110 Вт.
4.Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза?
А. Увеличится в 4 раза. Б. Увеличится в 2 раза.
В. Уменьшится в 2 раза. Г. Уменьшится в 4 раза.
Д. Не изменится.
. 5.В цепь включены последовательно три проволоки одинакового сечения и длины: 1) алюминиевая, 2) медная, 3) свинцовая. Какая из них нагреется больше других?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. Все проволоки нагреются одинаково
6. Как изменится количество теплоты, выделяемое спиралью электроплитки за одно и то же время, если длину спирали уменьшили в 2 раза?
A. Увеличится в 2 раза.
Б. Увеличится в 4 раза.
B. Уменьшится в 2 раза.
Г. Уменьшится в 4 раза.
Вариант 2.
1. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, находится по формуле…
А. …IU Б. …IR В. …I2Rt Г. ρl/S
2. Единица измерения работы электрического тока…
А. Вт Б. Дж В. В Г. А
3. Количество теплоты, которое выделится за 20 мин в проволочной спирали сопротивлением 20 Ом при силе тока 5А равно…
А. 2000 Дж Б. 120 кДж В. 10 кДж Г. 600кДж
4. Три резистора, сопротивления которых равны R1 = 1 Ом,
R2= 2 Ом, R3= 3 Ом, включены в цепь постоянного тока последовательно. На каком резисторе выделится меньшее количество теплоты?
А. На R1 Б. На R2 В. На R3
Г. На всех резисторах выделится одинаковое количество теплоты.
5. Три резистора, сопротивления которых равны R1 = 1 Ом, R2= 2 Ом, R3= 3 Ом, включены в цепь постоянного тока параллельно. На каком резисторе выделится меньшее количество теплоты
А. На R1 В. На R3
Б. На R2 Г. На всех резисторах выделится одинаковое количество теплоты.
6. Как изменится количество теплоты, выделяемое спиралью электроплитки за одно и то же время, если длину спирали увеличили в 2 раза?
A. Увеличится в 2 раза.
Б. Увеличится в 4 раза.
B. Уменьшится в 2 раза.
Г. Уменьшится в 4 раза.
Коды правильных ответов
Вариант 1 Вариант 2
1
В
1
В
2
Б
2
Б
3
А
3
Г
4
В
4
А
5
А
5
В
6
А
6
В
VII. Итак, подведем итоги.
Мы знаем, что тепловое действие тока объясняется взаимодействием свободных частиц, с ионами или атомами вещества.
В неподвижном проводнике работа тока равна количеству теплоты, выделяемому в проводнике с током.
Мы вывели закон Джоуля Ленца, который позволяет рассчитать количество теплоты и научились применятьэтот закон при решении задач.
[pic]
Домашнее задание
1 вариант
Начальный уровень
1. В чем проявляется тепловое действие тока?
2* Какое количество теплоты выделиться в электрической лампе в течение t=10 с, если лампа сопротивлением R=3 Ом потребляет ток силой I=1 А ?
Средний уровень
3. Определите количество теплоты, выделяемое в проводнике сопротивлением 50 Ом при силе тока в нем 0,5 А, за время 20 с?
4*.В течение 1 мин в проводнике выделяется количество теплоты 500 Дж при силе тока 2 А. Чему равно сопротивление проводника?
Достаточный уровень
5. Два резистора сопротивлением 6 Ом и 4 Ом включены в цепь последовательно. Сколько электроэнергии будет израсходовано в этой цепи за 2 мин, если сила тока в ней 2 А.
*6. Сколько энергии израсходует электрическая лампа мощностью 50 Вт за месяц (30 дней), если она горит 8 ч в сутки?
Высокий уровень
7. Определите количество теплоты, выделяемое в константановом проводнике длиной 1 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм², за 0,5 ч при силе тока 0,2 А.
Сколько времени будут нагреваться 1,5 л воды от 20 до 100 ºC в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если КПД его 80%.
II вариант
Начальный уровень
1. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?
2* Какое количество теплоты выделяет за время t=5 с проводник с сопротивлением R=25 Ом, если сила тока I=2 А?
Средний уровень
3. Определите количество теплоты, выделяемое в проводнике сопротивлением 25 Ом с током при силе тока в нем 0,2 А, за время 40 с?
4*. За 1 ч в проводнике выделяется 7200 Дж теплоты. Сопротивление проводника равно 4 Ом. Определите силу тока в проводнике.
Достаточный уровень
5. Участок цепи состоит из двух резисторов сопротивлением 8 Ом каждый, соединенных параллельно. Сила тока в цепи 0,3 А.Какое количество теплоты выделится в участке за 1 мин?
* 6. Сколько электроэнергии потребляет электрический утюг за 4 ч работы, если он включен в сеть напряжением 220 В при силе тока 4,55 А?
Высокий уровень
7. Определите количество теплоты, выделяемое в никелиновом проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм², за 1,5 ч при силе тока 0,25 А.
8*. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,6 т со скоростью 20 м/мин. Мощность, развиваемая двигателем, равна 7,22 кВт. Определите КПД крана.
Рефлексия
Какие открытия я сделал сегодня на уроке?___________________________________________________________________________________________________________________________
За что я могу себя сегодня похвалить?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Луганская СОШ І-ІІІ ступени № 3
Открытый урок по
физике на тему
«Закон Джоуля-Ленца.
Лампа накаливания»
(9-А класс)
Учитель физики
Чайкина В.В.
Луганск-2013г.
