Урок "Закон Джоуля – Ленца"

Навчальний предмет. Фізика. 8 клас

 Розділ. Електричні явища. Електричний струм

Тема. Закон Джоуля – Ленца.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Тема:  Закон Джоуля – Ленца.

Мета: Пояснити теплову дію струму, сформувати закон Джоуля – Ленца, глибше з’ясувати  поняття теплової дії струму та кількісної міри цієї величини. Розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач. Формувати  якості особистості, як працелюбність, уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, роздатковий матеріал (картки з завданням або QR-кодом для груп),  картка з домашнім завданням, вільний доступ до Інтенету.

Ключові компетентності

Спілкування державною (і рідною — у разі відмінності) мовами: сприймати пояснення вчителя, розуміти інформацію з підручників, посібників й інших текстових та медійних джерел державною/рідною мовою; усно й письмово тлумачити фізичні поняття, факти, явища, закони, теорії;

представляти текстову інформацію в іншому вигляді; обговорювати проблеми природничого змісту, брати участь у дискусії; усвідомлення  потреби вільного володіння державною мовою для грамотного висловлювання власної думки, особистісного розвитку, здійснення навчальної та професійної діяльності; розуміння значущості внеску учених-фізиків, зокрема українських, у розвиток світової науки; прагнення до самовдосконалення, збагачення, поповнення та систематичного вживання української природничо-наукової термінологічної лексики.

Спілкування іноземними мовами використовувати іншомовні навчальні та науково-популярні джерела для отримання інформації фізичного й технічного змісту, самоосвіти та саморозвитку; розуміти фізичні поняття та найуживаніші терміни іноземною мовою, використовувати їх в усних чи письмових текстах; зацікавленість інформацією фізичного й технічного змісту іноземною мовою; розуміння глобальності екологічних проблем і прагнення долучитися до їх вирішення, зокрема й за посередництвом іноземної мови.

Математична компетентність застосовувати математичні методи для опису, дослідження фізичних явищ і процесів, розв’язування фізичних задач, опрацювання та оцінювання результатів експерименту; розуміти й використовувати математичні методи для аналізу та опису фізичних моделей реальних явищ і процесів; усвідомлення важливості математичного апарату для опису та розв’язання фізичних проблем і задач.

Основні компетентності у природничих науках і технологіях пояснювати природні явища і технологічні процеси; використовувати знання з фізики для вирішення завдань, пов’язаних із реальними об’єктами природи і техніки;

•         за допомогою фізичних методів самостійно чи в групі досліджувати природу; відповідальність за ощадне використання природних ресурсів; готовність до вирішення проблем, пов’язаних зі станом довкілля; оцінка значення фізики та технологій для формування цілісної наукової картини світу, сталого розвитку.

Інформаційно-цифрова компетентність визначати можливі джерела інформації; використовувати сучасні пристрої для отримання, опрацювання, збереження, передачі та представлення інформації; використовувати сучасні цифрові технології; дотримуватися правил безпеки в мережах та мережевого етикету; ціннісні орієнтири у володінні навичками роботи з інформацією, сучасною цифровою технікою; дотримання авторського права, етично-моральних принципів поводження з інформацією.

Уміння вчитися впродовж життя планувати, організовувати, здійснювати, аналізувати та коригувати власну навчально-пізнавальну діяльність; застосовувати набуті знання для оволодіння новими, для їх систематизації та узагальнення; ціннісні орієнтири у володінні навчально-пізнавальними навичками, допитливість і спостережливість, готовність до інновацій; позитивне емоційне сприйняття власного розвитку, отримання задоволення від інтелектуальної діяльності.

Ініціативність і підприємливість застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської та винахідницької діяльності, для вирішення життєвих проблем, пов’язаних із матеріальними й енергетичними ресурсами; прогнозувати вплив фізики на розвиток технологій, нових напрямів підприємництва; оцінювати можливість застосування набутих знань з фізики в майбутній професійній діяльності, для ефективного вирішення повсякденних проблем; ціннісне ставлення до фізичних знань, результатів власної праці та праці інших людей.

Соціальна й громадянська компетентності активно працювати в групах, розподіляти ролі, оцінювати вклад власний та інших, приймати виважені рішення, які сприятимуть розв’язанню досліджуваної проблеми чи завдання, важливих для даного освітнього середовища,  учнівського колективу; визначати особистісні якості відомих учених-фізиків, що свідчать про їхню громадянську позицію, моральні якості; громадянська відповідальність за стан розвитку місцевої громади, країни; толерантне ставлення до точки зору іншої особи; оцінювання внеску українських та іноземних учених-фізиків і винахідників у суспільний розвиток.

Обізнаність і самовираження у сфері культури використовувати знання з фізики під час реалізації власних творчих ідей; розуміння гармонійної взаємодії людини і природи.

Екологічна грамотність і здорове життя застосовувати набуті знання та навички для збереження власного здоров’я та здоров’я інших; дотримуватися правил безпеки життєдіяльності під час виконання навчальних експериментів, у надзвичайних ситуаціях природного чи техногенного характеру; оцінювати позитивний потенціал та ризики використання надбань фізики, техніки і технологій для добробуту людини й безпеки довкілля; готовність брати участь у природоохоронних заходах; самооцінка та оцінка поведінки інших стосовно можливих ризиків для здоров’я; ціннісне ставлення до власного здоров’я та здоров’я  інших людей, до навколишнього середовища як до потенційного джерела здоров’я, добробуту та безпеки.

План уроку

1. Організаційна частина.

2. Мотивація навчальної діяльності учнів, повідомлення теми та мети уроку.

3. Актуалізація опорних знань учнів.

4. Вивчення нового матеріалу.

5. Розв’язування задач.

6. Підсумок уроку.

7. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційна частина.

Вітання з учнями, підготовка до уроку,  поділ класу на три групи.

2. Мотивація навчальної діяльності учнів, повідомлення теми та мети уроку.

Ми вже звикли використовувати у повсякденному житті побутові прилади, такі як електрочайник, праску, пральну машину, мікрохвильову пічку та інші. Під час роботи деяких ми можемо спостерігати виділення великої кількості енергії під час роботи інших цього не спостерігається, але чому? Ми дамо відповідь на це запитання на уроці, познайомившись з тепловою дією електричного струму і використанням цього явища в побуті та техніці.

Перегляд та обговорення відео (слайд 1, 2).

https://drive.google.com/file/d/12r4lhOSDvbqP0wzf9c5Yg_BdOv9cxykG/view?usp=sharing

https://drive.google.com/file/d/1BsPQEYLhNCVjswR4C4yHEDEWE9O3MXgD/view?usp=sharing

3. Актуалізація опорних знань учнів.

На цьому етапі  пропонуємо учням скористатися своїми телефонами та пройти тестування, щоб пригадати матеріал та налаштуватися на активну роботу на уроці. (слайд 3)

https://kahoot.it/challenge/05211474?challenge-id=d3fe1816-759f-41d8-97ca-dc277c5f7e01_1654852236072

Підводимо підсумки тестування, хвалимо учнів за активну роботу.

 4. Вивчення нового матеріалу.

1). Теплова дія струму.

Уже йшлося про те, що проходження струму завжди супроводжується виділенням теплоти. Цей факт неважко пояснити. Коли в провіднику йде струм, то вільні заряджені частинки, рухаючись під дією електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками (електрони в металах зіштовхуються з йонами, розташованими у вузлах кристалічної ґратки, йони в електролітах — з іншими йонами, атомами або молекулами) і передають їм частину своєї енергії. (слайд 4) У результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини збільшується — провідник нагрівається. За законом збереження енергії кінетична енергія, набута вільними зарядженими частинками в результаті дії електричного поля, перетворюється на внутрішню енергію провідника. Очевидно: чим частіше зіштовхуються частинки, тобто чим більший опір провідника, тим більше енергії передається провіднику і тим більше він нагрівається. Таким чином, за незмінної сили струму в провіднику кількість теплоти, яка виділяється в ньому під час проходження струму, прямо пропорційна опору провідника. (слайд 5)

Крім того, зі збільшенням у провіднику сили струму кількість теплоти, що виділяється, теж збільшується. Адже чим більше частинок проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу, тим більше зіткнень частинок відбувається.

2). Закон Джоуля-Ленца.

Теплову дію струму вивчали на дослідах англійський учений Дж. Джоуль і російський учений німецького походження Е. Х. Ленц. (слайд 6) Незалежно один від одного вони дійшли однакового висновку, що згодом отримав назву закон Джоуля — Ленца:

Кількість теплоти, яка виділяється в  провіднику внаслідок проходження струму, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й  часу проходження струму: (слайд 7)

.

Закон Джоуля — Ленца був установлений експериментально. Тепер, знаючи формулу для розрахунку роботи струму (), цей закон можна вивести за допомогою простих математичних викладень. Якщо на ділянці кола, в якій тече струм, не виконується механічна робота й не відбуваються хімічні реакції, результатом роботи електричного струму буде тільки нагрівання провідника. Нагрітий провідник шляхом теплопередачі віддає отриману енергію навколишнім тілам. Отже, у цьому випадку згідно із законом збереження енергії кількість виділеної теплоти Q дорівнюватиме роботі A струму: Q = A. Оскільки , а , маємо: (слайд 8)

5. Розв’язування задач.

Робота в групах.  (слайд 9)

Дітям можна роздати QR-коди.

1 група

1. Яка кількість теплоти виділиться протягом години в провіднику опором 10 Ом за сили струму 2 А?

2. По провіднику проходить струм 5 А. Визначте опір провідника, якщо впродовж 20 хв виділяється кількість теплоти 10 кДж.

3. Знайти та коротко представити інформацію про Джеймса Джоуля.

 група

1. Визначте кількість теплоти, що дає електроприлад потужністю 2 кВт за 10 хв роботи?

2. По провіднику проходить струм 3 А. Визначте опір провідника, якщо впродовж 25 хв виділяється кількість теплоти 15 кДж.

3.  Знайти та коротко представити інформацію про Емілія Ленца.

3 група

1. Скільки теплоти виділиться за 30 хвилин використання провідника опором 5 Ом за сили струму 2 А?

2. Прилад, що працює 15 хв має потужність 1 кВт.  Визначте кількість теплоти, що дає електроприлад?

3. Знайти інформацію про практичне застосування закону Джоуля – Ленца.

Після виконання завдань йде обговорення задач та представлення знайденого матеріалу,  вербальне оцінювання учнів.

6. Підсумок уроку.

Щоб закріпити отримані знання та підвести підсумки уроку пропоную виконати завдання за посиланням. (слайд 10)

https://learningapps.org/watch?v=pcmvyztt322

7. Домашнє завдання. (слайд 10). За підручником Бар’яхтар В.Г., 8 клас.

Опрацювати параграф 34.

Виконати вправу 34 (2,3).

Група 1

Група 2

Група 3

Список використаної літератури

• Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхіна О. О.; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого. Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закл. — Х. : Вид-во «Ранок», 2016. — 240 с. : іл., фот
• Гельфгат І. М., Ненашев І. Ю., Фізика 8 клас: збірник задач. – Х.: Вид-во «Ранок», 2016. – 144 с.- іл.
• Навчальна програма з фізики для загальноосвітніх навчальних закладів 7 – 9 класи. Програма затверджена Наказом Міністерства освіти і науки України від 07.06.2017 № 804// https://mon.gov.ua/ua/osvita/zagalna-serednya-osvita/navchalni-programi/navchalni-programi-5-9-klas
• https://www.youtube.com/watch?v=at6g3BEDVgQ