Урок."Теплова дія струму. Закон Джоуля - Ленца."

  Денисенко Ніна Василівна,

вчитель фізики НВК №3

 м. Кам’янського  Дніпропетровської області

Урок фізики у 8 класі

Тема. Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца. 

Мета уроку:

1. Формування самоосвітньої компетентності:  організація прийомів самонавчання, гнучкості застосування отриманих знань.

Залучати учнів до самостійного опрацювання навчального матеріалу,   розвивати вміння застосовувати знання в незнайомій ситуації;

 показати зв'язок фізики з повсякденним життям;

2. Продовження формування інформаційної  компетентності учнів, розвитку здатності до самостійного набуття нових знань з фізики. Оволодіння вміннями застосовувати отримані знання для вирішення життєвих потреб та інтересів (електричного освітлення, використання теплової дії електричного струму.) продовжити вивчення правил поводження з електроприладами.

Виховання поваги до творців науки і техніки 

3. Використовувати набуті знання і вміння в практичній діяльності та повсякденному житті. Формування підприємливості та фінансової грамотності  при  вибірі ламп для освітлення, вміння розрахувати економічну вигоду для родині. Забезпечення безпеки свого життя в процесі використання електропобутових приладів, контролю за справністю електропроводки.

 

Засоби навчання: комп'ютер, проектор, презентація, лампа розжарювання, газорозрядна та LED-лампа, підручник, електропаяльник,  електрочайник., праска.

Тип кроку: комбінований.

Хід уроку.

1. Організаційний момент. 1,5 хв

Поділ на групи за кольором  фантиків цукерок.(слайд 3)

2. Актуалізація опорних знань учнів  ( заповнити пропуски в таблиці – два варіанти) 5хв

№	Назва фізичної величини	Позначення	Одиниці вимірювання	Формула	Прилад
1	Сила струму
2		U
3					омметр
4			Дж
5	Потужність електричного струму

 

3. Закріплення нового матеріалу 

 Ми з вами побудемо сьогодні під час уроку  в ролі вчених, які виводять нові закони і замислюються про енергозбереження. (Слайд 4)

( Підчас уроку було використано елементи перевернутого навчання. При підготовці до уроку діти отримали завдання самостійно за допомогою інтернет-ресурсу опрацювали вдома матеріал уроку.  )

Група учнів-теоретиків.  4 хв.

Яку тему ви вивчали вдома? (повторення теорії)

 «Теплову дію струму. Закон Джоуля – Ленца»

1. В чому полягає  причина нагрівання провідників електричним струмом?    (Вільні електрони, які переміщаються під дією електричного поля , взаємодіють із зустрічними атомами або іонами речовини провідника й передають їм частину своєї енергії. Якщо провідник нерухомий, то ця енергія перетворюється у внутрішню енергію провідника, і його температура підвищується). (Слайд 5)
2. Від чого залежить  кількість теплоти, яка виділяється в провіднику при проходженні стуму? (Слайд 6)

(Це питання вдалося вирішити експериментально у 1841 році англійському вченому Джеймсу Джоулю, а через рік російському ученому Емілю Ленцу. Тому встановлений ними закон має назву «закон Джоуля-Ленца»)

Q = I²Rt              ще  Q = IUt;  Q =t

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику  зі струмом,  пропорційна квадрату сили струму, опору провідника та часу проходження струму. (Слайд.7,8,9)

 

Група учнів - мислителів. 6 хв

1). ???  В якому  провіднику залізному чи вольфрамовому виділяється більша кількість теплоти при рівних умовах?(слайд 10,11,)

(Учні роблять висновок, що :  ступінь нагрівання провідника залежить від його питомог0 Як зміниться кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, якщо силу струму в провіднику збільшити в 2 рази? (Збільшиться в 4 рази)

2).Висувають  припущення, як залежить кількість теплоти від способу з'єднань провідників.

Задачи  (схеми роздруковано)

1. 2 лампи, з'єднані послідовно, підключені до джерела струму. Опір першої лампи менше, ніж у другій. Яка лампа буде горіти яскравіше при замиканні ланцюга? (Друга лампа)

2. 2 лампи, з'єднані паралельно, підключені до джерела струму. Опір першої лампи менше, ніж у другій. Яка лампа буде горіти яскравіше при замиканні ланцюга? (Перша лампа)      

3). ???Яке практичне значення має закон Джоуля – Ленца?

(Слайд 12,13)

Напевно, печерній людині було дуже страшно, коли наступала ніч. Повинно бути, з тих давніх пір і мріяв людина завести вдома маленьке ручне сонце. І, зрозуміло, завів!   Правда, для цього йому знадобилося не одне тисячоліття.

- А ви все знаєте про цей прилад?  (Слайд 14)

Учні-всезнайки. 3,5 хв

Нам з вами в нашому житті  на протязі понад 100 років допомагає проста електрична лампа розжарювання, (розповідь  учня про лампу розжарювання.)

?1. Чому лампа розжарювання відноситься до електронагрівальних приладів?

(В своєї роботі лампа використовує теплову дію струму, тобто її роботу теж можна охарактеризувати за допомогою закону Джоуля-Ленца). Творцем лампи розжарювання був російський вчений А.Н.Ладигін, а удосконалив і відкрив промислове виробництво американський винахідник Томас Едісон.

          2.  Питомий опір вольфраму в два рази менше, ніж заліза. Чому ж саме вольфрам використовується в якості нитки  розжарювання  в електричних лампочках? (Основна частина сучасної лампи розжарювання - спіраль з тонкого вольфрамового дроту. Вольфрам тугоплавкий метал, його температура плавлення 3387 С. В лампі розжарювання вольфрамова спіраль нагрівається до 3000 С. При такій температурі вона досягає білого жару і світиться яскравим світлом. Тому така лампа пожежонебезпечна.)

Питання класу.

     ??   Навіщо нитка розжарення лампи виконують у вигляді спіралі?

     ??   З якою метою з колби лампи відкачують повітря або поміщають інертний газ?

      ??  В який момент частіше перегорає лампа: в момент включення світла або в момент вимикання світла? Чому?

Вчитель.

Більшість українців до недавнього часу навіть і не замислювалися над існуванням таких термінів, як «енергозбереження» та «енергоефективність». Основа споживання електроенергії в багатоквартирному будинку - це освітлення Цікавий факт: майже 20% світового використання електрики доводиться на освітлення.  Як же заощадити кошти?

Говорят, что самий доступний для всіх спосіб заощадження сімейного бюджету - заміну ламп розжарювання на більш економічні LED і люмінесцентні лампи .. Нас, споживачів жахає вартість LED-ламп (слайд 15,)

Учні - економісти.  Використання презентації- 5 хв

Учень 1.

Це якраз той випадок, коли - мета виправдовує вкладені кошти. Термін служби звичайної лампи розжарювання становить 1 - 1,5 тис. Годин, енергозберігаючої  люмінесцентної лампи - 10 тис. годин, LED-лампа - до 50 тис. годин. Замінюючи лампи, ви економите двічі: по-перше, економне використання електрики, по-друге, економія на вартості лампочки.(слайди 16, 17)

Вартість  LED-лампи 10 Вт (-аналог 75 Вт) в середньому становить 75грн, звичайна лампочка розжарювання коштує 5 грн. Отже, щоб перекрити термін служби LED-лампи нам необхідно 50 штук звичайних ламп, а це в свою чергу - 250 грн (5 х 50). Економія очевидна.

Учень 2 (слайд 18)

 Я порахував, скільки насправді «їдять» електрики і грошей різні лампи

У мене вдома 7 ламп.

Зараз можна вмикати лампи у 19.30 .

1. Якщо в мене працюють лампи розжарювання потужністю 100 вт до 23.30 (4 години), то розхід електроенергії: 0,1кВт = 2,8 кВт год.(вартість 2,52 грн при тарифі 0,9 грн за 1 кВт год)
2. Якщо всі лампи замінили на LED лампи  потужністю 12 Вт: 0,012кВт = 0,336 кВт год.(вартість 0,3024грн)

За 30днів місяця економія складає :

 (2,52грн75,7- 9,072=66,63 грн

Вчитель:   Яку економну лампу обрати ?

Учні – екологи.(Слайд 19)  7,5хв

1 учень

Лампи Ілліча - дорого, неефективно, неекономно і пожежонебезпечні.

Перевагою можна було б назвати вартість лампи, але згідно з нашими розрахунками цей показник впевнено рухається в недоліки.

Я розповім про енергозберігаючі - люмінесцентні лампи.

Переваги:

• Віддача світла в 5 разів більше, При цьому споживання електроенергії знижується приблизно на 80%,
•  Ресурс 6 - 12 тис. Годин;
• менше нагріваються

Недоліки :

• Нерівне світіння або мерехтіння, що викликає втому очей і роздратування;
• при включенні лампи вона поступово набирає яскравість;
• Ще один, але у вкрай істотний недолік - вміст ртуті від 1 до 3 мг. Цей показник не несе прямої загрози людському здоров'ю. Але якщо така лампа розіб'ється в вашому домі необхідно ретельно зібрати всі залишки, потім обробити місце падіння звичайним розчином марганцівки, а кімнату добре провітрити.

Саме тому лампи викидати разом зі звичайним сміттям. заборонено чинним законодавством України, а за недотримання вимог щодо поводження з відходами на фізичних осіб накладається штраф у розмірі від 340 до 1360 грн, на посадових осіб та громадян - суб'єктів підприємницької діяльності - від 850 до 1700 грн.

Учень 2.

Я пропоную замінити ваші лампи на світлодіодні  LED-лампи.

Цікавий факт: 7 жовтень 2014 Нобелівську премію з фізики присуджена японським винахідникам - Исаму Акасака, Амано Хіросі, Сюдзі Накамура. Їх винахід - сині світлодіоди, які можуть в поєднанні з зеленими і червоними світлодіодами утворювати біле світло. Стало  можливим створити білі світлодіодні  лампи.

  Переваги :

• Економічне та ефективне енергоспоживання, тривалий час експлуатації;
• Екологічність - не містять ртуті або інших шкідливих домішок;
• Максимальний світловий потік досягається відразу після включення;
• Стійкість до удару і вібрації;
• Протипожежна безпека - нагрівається тільки до 40 градусів;
• Експлуатуються при низьких температурах;
• Спектр випромінювання більш наближений до натурального, відсутнє мерехтіння (не викликають втоми очей);
• Світлодіодні лампи не вимагають спеціальних технологій для утилізації;

• Недоліки:
  • До них можна було б віднести високу вартість, але світові технології постійно змінюються, і незабаром такі лампи значно подешевшають, більш того, наш розрахунок показує, що ціна дуже швидко перекривається реальною економією;
  • Світловий потік, вказаний на коробці, не завжди відповідає реальній світловіддачі, яка з часом може знижуватися до 20%;
  • Погано переносять  високу вологість.

 

Отже, вибір за Вами! Але в Україні вже планують заборонити використання звичайних ламп розжарювання. Відповідний законопроект внесений на розгляд Верховної Ради. Згідно з ним, забороняється ввезення та виробництво освітлювальних приладів, що мають низький клас енергоефективності. Лампи розжарювання висвітлили 20 століття, 21 століття висвітлюватимуть світлодіодні лампи.

Самий доступний для всіх спосіб заощадження сімейного бюджету - заміну ламп розжарювання на більш економічні LED-лампи. (Слайд 20)

Вчитель.

А які ще є можливості заощаджувати електроенергію?(Слайди21,22,23 ,24)

1. Не тримайте електроприлади в режимі  «сну».
2. Ідучи з приміщення – гасіть світло.
3. Замініть стару проводку.

Висновок: раціональне використання електроенергії в побуті не тільки можливе, а й украй необхідне.

 Сторінка безпеки. 3 хв

Учитель: - Ми звикли, що величезну роботу за нас робить електричний струм. Але завжди повинні знати, що експлуатація навіть самого невинного електроприладу несе в собі велику небезпеку.

А зараз ми з вами, розглянемо кілька життєвих ситуацій, адже говоримо ми з вами про електричному струмі, з яким стикаємося в повсякденному житті регулярно, прошу продемонструвати ваші ситуації.

1 група.

 На столі стоїть стакан з кип'ятильником. Саша каже Віті: "Подивися, чи нагрілася вода" ?. Вітя опускає палець в стакан при включеному кип'ятильник. Чому не можна так поступати?

 

2 група.

 Коля, виймаючи шнур від настільної лампи з розетки, взявся не за вилку, а тягне за шнур. Що неправильно зробив Коля?

 

3 група .

Аня, вимкни, будь ласка, світло", - говорить Віра. Аня з мокрими руками йде до вимикача. Що неправильно робила Аня?

відповіді:

1. . Вода - хороший провідник струму. Якщо в кип'ятильник відбудеться замикання на корпус, то Вітя отримає електротравму. Потрібно спочатку вийняти вилку з розетки.

2. Шнур може вирватися або розірватися, і Коля отримає електротравму. Треба триматися за вилку.

3. Вимикач може бути несправним, відбудеться пробій ізоляції, а вода - хороший провідник струму. Тоді Аня отримає електротравму.

 

Висновок: Ми завжди повинні знати, що електричний струм не тільки   помічник. Він несе небезпеку.

Завдання: Скільки теплоти виділиться в провіднику за 3 хвилини, якщо опір нагрівального елементу 20 Ом, а сила струму 5?   3 хв (Слайд 25,26)

Дано:

t =3хв =180с     Q = I² Rt      Q = 4А²  10 Ом 180с = 7200Дж

R =10 Ом

I = 2A

Q =?

 

Самостійна робота. 5 хв.

Підсумки уроку ,  оцінки. 2 хв.

Д.З.      1.§ 35,36  № 276(Слайд 27) 1,5 хв

             2.компетентнісна задача :вивчити електронагрівальні прилади що знаходяться у вашому домі, проаналізувати їх дію, визначити кошти які витрачаються при користуванні за добу

Варіант 1

1. Яка кількість теплоти виділиться в нитки електричної лампи протягом 1 хвилини, якщо лампа споживає струм силою 1А при напрузі 110В?

     А. 6600Дж    Б. 110Дж      В. 6,6кВт        Г.110 Вт.

2. Три резистора, опору яких дорівнюють R₁ = 1 Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 3 Ом, включені в ланцюг постійного струму послідовно. На якому резисторі виділиться більшу кількість теплоти?

 А. На R₁     Б. На R₂.     В. На R₃

 Г. На всіх резисторах виділиться однакову кількість теплоти.

3. Три резистора, опору яких дорівнюють R₁ = 1 Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 3 Ом, включені в ланцюг постійного струму паралельно. На якому резистори виділиться більшу кількість теплоти?

              А. На R₁    В. На R₂.    Б. На R₃.    Г. На всіх резисторах виділиться однакову

4. Як зміниться кількість теплоти, що виділяється спіраллю електроплитки за одне і те ж час, якщо довжину спіралі зменшили в 2 рази?

A. Збільшиться в 2 рази.   Б. Збільшиться в 4 рази.

B. Зменшиться в 2 рази.    Г. Зменшиться в 4 рази.

2 варіант

1. Яка кількість теплоти виділиться в нитки електричної лампи протягом 1 хвилини, якщо лампа споживає струм силою 1А при напрузі 110В?

     А110 Вт.  Б. 6,6кВт      В110Дж.   Г.. 6600Дж

2. Три резистора, опору яких дорівнюють R₁ = 1 Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 3 Ом, включені в ланцюг постійного струму послідовно. На якому резисторі виділиться більшу кількість теплоти?

 А. На R₂          Б. На R₃.           В. На R₁

 Г. На всіх резисторах виділиться однакову кількість теплоти.

3. Три резистора, опору яких дорівнюють R₁ = 1 Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 3 Ом, включені в ланцюг постійного струму паралельно. На якому резистори виділиться більшу кількість теплоти?

    А. На R₂     В. На R₃.     Б. На R₁.            Г. На всіх резисторах виділиться однакову

4. Як зміниться кількість теплоти, що виділяється спіраллю електроплитки за одне і те ж час, якщо довжину спіралі зменшили в 2 рази?

A. Збільшиться в 4 рази.   Б. Збільшиться в 2 рази.

            B. Зменшиться в 4рази.    Г. Зменшиться в 2 рази.