План-конспект уроку з фізики "Робота і потужніст електричного струму"

Про матеріал

Розширений план-конспект уроку з фізики для 8-го класу до підручника В.Г. Бар`яхтар з розв`язками вправ.

Перегляд файлу

*РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ*
Дата:
Мета уроку	*навчальна:* ознайомити учнів з роботою й потужністю електричного струму; з’ясувати характер залежності між енергією, що виділяється на ділянці кола, електричним струмом та опором цієї ділянки кола, розширити й поглибити знання учнів характеристиками електричного струму; *розвиваюча: розвивати в учнів уміння встановлювати взаємозв’язки між фізичними величинами, явищами і процесами, навички та вміння застосовувати одержанні теоретичні знання для роботи з електричними приладами, лічильниками, двигунами, тобто показати нерозривність фізики з життям виховна:* виховувати працьовитість, практичні навички у користуванні електричними приладами; виховувати інтерес до предмету.
Тип уроку:	Урок вивчення нового матеріалу
Обладнання та матеріали:	презентація, комп’ютер, мультимедійний проекційний апарат, амперметр, вольтметр, лампа на підставці, реостат, ключ, провідники
Демонстрації:	Презентація мультимедійна Виконання роботи протягом певного часу (дослід) Зміна виконання роботи сили струму реостатом (дослід)
Основні терміни:	Робота, потужність, Джоуль, Ватт, електролічильник, ватметр, кіловат-година.
Міжпредметні зв’язки:	Математика, природознавство.
Використана література:	1. Підручник. Фізика 8 клас Баряхтар В.Г. Видавництво «Ранок»

ПЛАН УРОКУ

I.	Організаційний момент.
II.	Ланцюг формул
III.	Повідомлення теми мети, уроку.
IV.	Завдання на урок
V.	Виклад нового матеріалу
	Робота електричного струму.
	Дослід з електричною лампочкою.
	Обчислення роботи електричного струму. Декілька слів про Джеймса Джоуля. Вимірювання роботи електричного струму.
	Потужність електричного струму. Розповідь про Джеймса Ватта.
	Вимірювання потужності електричного струму. Аналіз потужностей деяких електричних приладів. Розрахунок вартості електричної енергії. Аналіз однієї кіловат-години енергії.
VI.	Закріплення вивченого матеріалу.
VII.	Підсумок уроку
VIII.	Домашнє завдання

ХІД УРОКУ

I. Організаційний момент.

Привітання з класом, перевірка відсутніх.

II. Актуалізація опорних знань.

(Метод «Ланцюг формул» Слайди 1 - 10)

Записати у вільні місця позначення фізичних величин, яких не вистачає у формулах.

R = ρ ——

ρ · ℓ s ·

= —— = ——

U = ·

= —— = ——

t I

= ——

= U · q

ℓ ρ · ℓ s · R q U А

Відповіді: R = ρ —— ; s = —— ; ℓ = —— ; I = — ; R = — ; U = — ;

s R ρ t I q

U = I · R ; А = U · q

III. Повідомлення теми та мети уроку. слайди № 11 – 12

Темою нашого уроку є «Робота і потужність електричного струму». Подивіться уважно на фотографії електричних побутових приладів зображених на слайді. Пригадайте і скажіть мені, будь ласка, на які інші, відомі вам види енергій, перетворюється електрична енергія в даних приладах?

Відповіді учнів:

Телевізор – світлова енергія;
Мікрохвильова піч – теплова, світлова, механічна енергії;
Електрочайник – теплова енергія;
Пилосос – механічна енергія;
Звукові колонки – магнітна енергія;
Міксер – механічна енергія;
Холодильник – теплова та механічна енергії;
Пральна машина – механічна та теплова енергії.

Отже, метою сьогоднішнього нашого уроку є:

ознайомитись з роботою й потужністю електричного струму;
з’ясувати характер залежності між енергією, що виділяється на ділянці кола, електричним струмом та опором цієї ділянки кола;
розширити й поглибити знання про характеристики електричного струму;
розвивати уміння встановлювати взаємозв’язки між фізичними величинами, явищами і процесами, навички та вміння застосовувати одержанні теоретичні знання для роботи з електричними приладами, лічильниками, двигунами, тобто показати нерозривність фізики з життям
виховувати працьовитість, практичні навички у користуванні електричними приладами.

IV. Завдання на урок.

вивести та навчитись користуватися формулами для визначення роботи і потужності електричного струму;
дослідним шляхом встановити залежність роботи електричного струму від сили струму та опору ділянки електричного кола;
ознайомитись з приладами за допомогою яких вимірюють роботу та потужність електричного струму;
навчитись застосовувати формули роботи та потужності в практичній діяльності під час розв’язування задач;
навчитись знімати покази електричного лічильника та підраховувати вартість електричної енергії.

V. Виклад нового матеріалу

1. Робота електричного струму.

В результаті перетворень «ланцюжка формул» ми з вами отримали початкову форму роботи електричного струму.

Слово робота ми чуємо дуже часто: і коли говоримо про дію яких-небудь машин чи механізмів, і коли описуємо які-небудь події повсякденного життя. Так, характеризуючи діяльність вантажника, який переносить мішки з борошном, ми кажемо, що він виконує роботу. Слово робота ми вживаємо й тоді, коли пояснюємо принцип дії двигуна внутрішнього згоряння, в якому гарячий газ, що утворився при згорянні паливно-повітряної суміші, переміщує поршні в циліндрах. В усіх наведених та подібних випадках слово робота застосовують тоді, коли тіла змінюють свій стан.

Як відомо, робота характеризує зміну енергії або перетворення одного виду енергії на інший.

Робота електричного струму також характеризує процес перетворення енергії одного виду (енергії електричного поля) в енергію іншого виду (внутрішню енергію тіл, у механічну й інші види енергії).

2. Дослід з електричною лампочкою слайд №13

Щоб установити, від чого залежить робота електричного струму, скористаємося установкою з лампою накалювання.

Давайте складемо електричне коло схема якого зображена на екрані проектора. Скажіть мені, будь ласка, які електричні елементи входять в дане електричне коло? (я показую указкою на елементи,а діти називають)

Відповіді учнів:

джерело струму;
реостат;
амперметр;
ключ;
лампочка;
вольтметр.

Як бачимо з досліду у нас по колу йде електричний струм і світиться лампочка. Хто мені скаже в яку енергію у нас відбувається перетворення електричної енергії? (Відповідь: у світлову).

(Учні на досліді бачать, що електричний струм виконує роботу, отже, електрична енергія перетворюється на світлову).

Змінюючи опір реостата, демонструю різне світіння лампи. Помічаю значення сили струму й напругу в цих випадках. Очевидно, чим яскравіше світиться лампа, тим більше виділяється в ній енергії і, отже, тим більшу роботу виконує електричний струм. Звертаю увагу, що саме цьому випадку відповідають і великі значення сили струму й напруги.

3. Обчислення роботи електричного струму

Поки в нас проходить дослід давайте виведемо формулу для визначення роботи сили струму.

А = q · U; q = I · t;

А = І · U · t.

Давайте проаналізуємо отриману формулу та зробимо висновок:

Робота електричного струму А пропорційна силі стуму І, напрузі U і часу t.

Запишемо показники наших приладів та порахуємо яку роботу виконав електричний струм у нашому досліді протягом 10 хвилин.

I = 0,2А; U = 4В.

Дано:

I = 0,2А t = 10хв = 600с А= U · I · t А = 4В · 0,2А · 600с = 480

U = 4В А = В · А · с = Дж

t = 10хв Відповідь: А = 480 Дж

А − ?

За одиницю роботи електричного струму в СІ прийнятий джоуль.

Один джоуль дорівнює роботі, що виконується електричним струмом силою 1 А за напруги 1В протягом 1с.

Крім джоуля застосовуються і похідні одиниці роботи:

1 кДж = 1 000 Дж = 10³ Дж

1 МДж = 1 000 000 Дж = 10⁶ Дж

$C:\Documents and Settings\Admin\Мои документы\Joul.jpg$ 4. Джеймс Джоуль

Народився в Солфорді поблизу Манчестера 24 грудня 1818. До 15-ти років Джоуль виховувався в сім’ї батька, багатого пивовара, і здобув домашню освіту. Протягом декількох років його вчив математиці, фізиці, початкам хімії відомий фізик і хімік Джон Дальтон, під впливом якого Джоуль вже в 19 років почав експериментальні дослідження.

Протягом 1837-1847 рр. джоуль весь вільний час присвятив різноманітним експериментам з перетворення різних форм енергії – механічної, електричної, хімічної, - в теплову енергію.

У 1843 Джоуль зайнявся новою проблемою: доказом існування кількісного співвідношення між 2 силами» різної природи, що приводять до виділення тепла.

У червні 1847 року Джоуль представив доповідь на зборах Британської асоціації учених, в якій він повідомив про найточніші вимірювання механічного еквівалента теплоти. Доповідь стала поворотним пунктом в його кар’єрі. У 1850 Джоуль був вибраний членом Лондонського королівського товариства.

Невтомно працюючи Джоуль до смерті обнародував 97 вчених робіт, з яких близько 20 зроблені в співтоваристві з В. Томсоном і Л. Пленером; більшість яких стосується застосування механічної теорії тепла до теорії газів, молекулярної фізики і акустики і належать до класичних робіт з фізики.

Помер Джоуль в Сейлі 11 жовтня 1889 року.

5. Вимірювання роботи електричного струму.

$C:\Documents and Settings\Admin\Мои документы\8824.jpg$ З формули для обчислення роботи сили струму випливає, що для вимірювання роботи достатньо виміряти силу струму в колі, напругу на ділянці кола, час протікання струму. Таким чином, для вимірювання роботи струму необхідні такі прилади: амперметр, вольтметр і секундомір.

Такі виміри ми називаємо непрямими. Але існують прилади прямого вимірювання роботи струму – лічильники електричної енергії, що встановлюються скрізь, де використовується електрична енергія: у квартирах, офісах, навчальних і виробничих установах.

$C:\Documents and Settings\Admin\Мои документы\i_580.jpg$ Електричний лічильник складається з легкого алюмінієвого диску, який розміщений між двома полюсами електромагніту. Електромагніт підключено до навантаження в зовнішній електричній мережі. Між полюсами електромагніту, при проходженні по їх обмотках електричного струму, виникає магнітний потік Ф, величина якого залежить від сили струму в мережі. У результаті взаємодії магнітного потоку обмотки напруги та вихрового струму від магнітного потоку струмового обмотки і з іншого боку магнітного потоку струмової обмотки та вихрового струму від обмотки напруги, виникає електромеханічні сили, які створюють обертаючий момент, що діє на диск. Частота обертання диску залежить від потужності струму в колі. Через вісь, на яку насаджено диск, та черв’ячну передачу, диск з’єднано з лічильним механізмом, який підраховує витрати електричної енергії у кіловат-годинах.

6. Потужність електричного струму

З поняттям потужності учні ви вже зустрічалися при вивченні механіки. Тому спочатку давайте повторимо визначення потужності й одиниці її виміру.

Фізичну величину, що характеризує швидкість виконання роботи, називають потужністю.

У споживачах електричної енергії струм виконує роботу, швидкість виконання якої залежить від виду споживача і напруги, що подається до нього.

Потужність електричного струму – це фізична величина, що характеризує швидкість виконання електричним струмом роботи, і дорівнює відношенню роботи А до часу t, за який ця робота була виконана.

Р =A / t = I · U · t / t = IU

За одиницю потужності в СІ прийнятий ват (Вт):

1Вт = 1 В · 1А

Крім вата застосовуються і похідні одиниці потужності:

1 кВт = 1 000 Вт = 10³ Вт

1 МВт = 1 000 000 Вт = 10⁶ Вт

7. Джеймс Ватт слайд №16

Джеймс Ватт народився 19 січня 1736 в маленькому шотландському містечку Грінок поблизу Глазго.

Ватт не дістав інженерної освіти. Власне кажучи, він ніякої спеціальної освіти не мав. $C:\Documents and Settings\Admin\Мои документы\471px-James_Watt_by_Henry_Howard.jpg$

У 1764 році один із професорів Глазгівського університету доручив Ватту відремонтувати модель парової машини Ньюкомена. Джеймс узявся до діла і побудував модель, яку і сьогодні можна побачити в Лондонському науковому музеї, і перевірив на ній усі свої ідеї.

9 січня 1769 року, він одержав патент на способи зменшення споживання пару і при цьому палива у вогневих машинах». Він працює і робить ескіз пароплавного гвинта, вигадує мікрометр, винаходить центр обіжний регулятор і механізм, названий «паралелограмом Ватта», яким він дуже гордився.

В 1782 році Ватт одержує патент на паровий двигун розширенням пари, де вперше застосував механізм для перетворення прямолінійного руху на обертальний, а через два роки йому видають патент на універсальний паровий двигун. Спочатку повільно, потім – усе швидше росте визнання його творіння.

Помер Ватт 25 серпня 1819 в Хітфілде поблизу Бірмінгема.

8. Вимірювання потужності електричного струму слайд №17

8744 Для вимірювання потужності електричного струму використовуються ватметри, що враховують напругу та силу струму. Виміряти потужність можна і за допомогою вольтметра й амперметра. Щоб обчислити шукану потужність, множать напругу на силу струму, знайдені за показниками приладів.

9. Аналіз потужностей деяких електричних приладів. слайд №18

Давайте тепер з вами проаналізуємо потужності деяких, відомих вам, електричних приладів.

Назва приладу	Потужність, Вт
Лампа кишенькового ліхтарика	1
Лампи освітлювальні (побутові)	(1,1 — 1,6) 10²
Холодильник домашній	(0,15- 2) 10²
Електрична праска	(0,3- 1,0)10³
Пральна машина	(0,35 — 2)10³
Електрична плитка	(1,0 – 1,2) 10³
Електропилосос	(0,1 -1,2) 10³
Двигун трамвая	(45 - 50) 10³
Двигун електровоза	650 10³
Електродвигун прокатного стану	(6-9) 10⁶

10. Розрахунок вартості електричної енергії.

З формули А = P · t можна одержати широко застосовувані в побуті одиниці виміру електричної енергії – кіловат-годину:

кВт · год. = 1000Вт · 3600 с = 3,6 · 10⁶ Дж · с/с=3,6 · 10⁶Дж.

При сучасній вартості кіловата електроенергії в 0,26 коп. ми досить легко можемо порахувати вартість електричної енергії протягом певного часу. Для цього потрібно зняти показники лічильника на початку і в кінці періоду, знайти різницю між показами та помножити на вартість одного кіловата енергії.

11. Аналіз однієї кіловат-години електричної енергії слайд №19

Давайте проаналізуємо які роботи може забезпечити одна кіловат-година енергії:

Нагрівання до кипіння 7 літрів води;
Виведення в інкубаторі 30 курчат;
Випікання 30 кг хліба;
Освітлення приміщення протягом доби;
Робота електронного годинника протягом 3 місяців;
Робота комп'ютера протягом 5 годин;
Робота вентилятора протягом 20 годин;
Помел 100 кг зерна;
Робота пилососа протягом 2 годин.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

Розрахункові задачі слайди №20 – 21

Для розв’язання вправи викликаю до дошки учня. Завдання розміщується на слайді.

ВПРАВА №1

Обчисліть роботу струму в електричній лампі за 15 хв., якщо сила струму в ній становить 1,2 А і прикладена напруга 220 В.

Дано:

I = 1,2А t = 15хв = 900с А= U · I · t А = 220В · 1,2А · 900с = 237 600 Дж

U = 220В А = В · А · с = Дж

t = 15хв Відповідь: А = 237 600 Дж = 237,6 кДж

А − ?

ВПРАВА №2

Яка сила струму в електроплитці, якщо вона розрахована на напругу 220 В і потужність 600 Вт.?

Дано:

Р = 600 Вт Р = U · I І = 600 Вт / 220 В = 2,7 А

U = 220 В

І = Р/U Відповідь: І = 2,7 А

І − ?

VI. Підсумок уроку

Отже, сьогодні на уроці ми з вами:

вивели та навчились користуватися формулами для визначення роботи і потужності електричного струму;
дослідним шляхом встановили залежність роботи електричного струму від сили струму та опору ділянки електричного кола;
ознайомились з приладами за допомогою яких вимірюють роботу та потужність електричного струму;
навчились застосовувати формули роботи та потужності в практичній діяльності під час розв’язування задач;
ознайомились з біографіями деяких вчених, які проводили дослідження з даного розділу фізики;
навчились знімати покази електричного лічильника та підраховувати вартість електричної енергії.