Лабораторна робота „Визначення коефіцієнта корисної дії установки з електричним нагрівником”

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів с. Коболчин

Урок  фізики

у  8  класі

Лабораторна робота

„Визначення коефіцієнта корисної дії установки з електричним нагрівником”

                  Вчитель фізики

          Черній Анатолій Петрович

Тема уроку. Лабораторна робота  „Визначення коефіцієнта корисної дії установки з електричним нагрівником”

Мета уроку. Під час проведення лабораторної роботи поглибити знання учнів про теплову дію електричного струму. Навчити їх визначати потужність та роботу струму, обчислювати ККД нагрівника.

                       Перевірити ступень засвоєння попереднього матеріалу.

Формувати навики використання інформаційних технологій на уроках фізики.

Розвивати логічне мислення, увагу, пам'ять (зорову і слухову).

Виховувати почуття потреби в знаннях, цілеспрямованість.

Тип уроку: лабораторна робота.

Обладнання: комп’ютери, ППЗ «Віртуальна фізична лабораторія 7-9 кл.».

Місце проведення: кабінет інформатики.

Хід уроку.

І. Організація класу до роботи

1.1. Привітання.

1.2. Перевірка присутності учнів.

1.3. Перевірка готовності учнів до уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань

 2.1. «Фізичний диктант»

 – Назвіть позасистемну одиницю вимірювання роботи електричного струму (кіловат-година).

 – Швидкість виконання роботи це…(потужність)

 – Назвіть одиницю вимірювання потужності (Ват)

 – Як називається з’єднання провідників коли кінець першого провідника з’єднується з початком другого? (послідовне)

 – Хто вперше виміряв кількість теплоти, яка виділяється в провіднику зі струмом? (Джоуль та Ленц)

 – Без якої складової частини не працюватиме лампа розжарювання, якщо є цоколь скляний балон? (нитки розжарювання)

 – Як визначається загальна напруга при паралельному з’єднанні? (U=U₁=U₂=…=U_n)

 – Закон Джоуля-Ленца записується: (Q=I²Rt)

2.2. «Фізичний двобій»

 Учні задають питання один одному. Якщо відповіді немає, або ж  відповідь неправильна, відповідь дає той учень, який задав питання.

ІІІ. Основна частина

3.1. Мотивація теми і мети уроку.

3.2. Інструктаж з техніки безпеки (робиться відповідний запис в журналі реєстрації інструктажів з ТБ).

3.3.  Підготовчі етапи виконання лабораторної роботи.

 – Клас ділиться на 2 групи.

 – Учні двох груп сідають за комп’ютери, завантажують ППЗ «Віртуальна фізична лабораторія 7-9 кл.» (для економії часу, перед початком уроку комп’ютери необхідно ввімкнути).

• Із запропонованих комп’ютером лабораторних робіт,  учні вибирають лабораторну роботу № 8 для 8 класу.
• Перегляд відеофрагменту (коментарі вчителя).
  4.        Виконання роботи (віртуально).

Вказівки до роботи:

Коефіцієнт корисної дії (ККД) нагрівника можна визначити як відношення корисної роботи до затраченої роботи : або , де Q₁ - кількості теплоти, яку отримує речовина, наприклад, вода в посудині, Q - кількість теплоти, що виділяється нагрівником під час проходження електричного струму.

Кількість теплоти, яку отримає вода, можна визначити за формулою: Q₁ = c  m  (t₂ – t₁), де c = 4200  – питома теплоємність води, m – маса води, t₂ – температура, до якої нагрілася вода, t₁ – початкова температура води. Кількість теплоти, що виділяється нагрівником під час проходження електричного струму можна розрахувати за законом Джоуля-Ленца: Q = I ²  R  t, де I – сила струму в нагрівнику, R – опір нагрівника, t – час нагрівання. Чисельно ця кількість теплоти дорівнює роботі струму за час нагрівання: Q = A = I  U  t.

Хід роботи:

1. У внутрішню посудину від калориметра за допомогою вимірювального циліндра (мензурки) налийте 100-150 мл води кімнатної температури.

2. Складіть електричне коло з послідовно з’єднаних джерела струму, вимикача, реостата, дротяного електронагрівника. До нагрівника паралельно підключіть вольтметр.

3. Термометром виміряйте температуру води у внутрішній посудині калориметра. Розрахуйте масу налитої води. Дані занесіть до таблиці.

4. Увімкніть струм у колі, зафіксувавши час вмикання за годинником. Покази амперметра та вольтметра запишіть до таблиці.

5. Нагрівши воду до температури 30 – 35 С, вимкніть струм в колі. Визначте час нагрівання води. Дані занесіть до таблиці.

6. За отриманими даними обчисліть: а) потужність струму в спіралі нагрівника; б) роботу струму за час t (робота струму дорівнює кількості теплоти, що виділяється у нагрівнику); в) кількість теплоти, яку отримала вода, нагрівшись від температури t₁ до температури t₂. Порівняйте кількість теплоти, отриману водою Q₁, та кількість теплоти, що виділилась у нагрівнику Q.

7. Обчисліть ККД нагрівника у відсотках (для цього отримане значення ККД потрібно помножити на 100 %). Зробіть висновки.

5.        Висновки роботи та їх обґрунтування.
6.        Виконання тестів.

 Після того як лабораторна робота була виконана повністю, учням 1-ї групи пропонується виконати  тестові завдання на комп’ютері та повідомити про результат вчителя. 2-а група в цей час розв’язує фізичний кросворд.

Запитання до кросворду «Електрика»:

1. Речовини, які не проводять електричний струм. 2. Виділяється в провіднику при проходженні в ньому електричного струму. 3. Прилад для регулювання сили струму в електричному колі. 4. Електричне … 5. Прилад для   вимірювання    напруги.   6.    Впорядкований    рух    заряджених    частинок.   7. Речовини, які проводять електричний струм. 8. Якщо він замкнений, то в колі протікає струм. 9. Одиниця вимірювання потужності.

Запитання до кросворду «Електрон»:

1. Що вигукнув Ньютон коли йому на голову впало яблуко? 2. Існує навколо заряджених тіл чи провідників із струмом. 3. З’єднання провідників, коли початок першого та другого провідників з’єднані в одній точці. 4. Інша назва вимикача. 5. Позитивно заряджена частинка. 6. Провідник з великим опором. 7. Він складається з ядра навколо якого рухаються електрони. 8. Частинка, яка «живе» в ядрі.

ПРИМІТКА. Максимальний бал за віртуальну лабораторну роботу – 7. До цього балу додається кількість балів, отримана за виконання 5 тестів (правильна відповідь – 1 бал,  максимальна кількість балів за виконання тестів – 5).

Перевірка тестів здійснюється за допомогою комп’ютера.

IV. Підведення підсумків уроку.

V.  Домашнє завдання.

Повторити §§ 41-42.