Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Количество теплоты, выделяемое проводником с током

«Количество теплоты, выделяемое проводником с током. КПД электронагревательных приборов». 8-й класс

Разделы: Физика

Класс: 8

Тип урока: усвоение нового материала.

Вид обучения на уроке: объяснительно-иллюстративный, практический.

Цель: вывести формулу для нахождения количества теплоты, выделяемого проводником с током.

Задачи:

  • образовательная: практическим путем вывести формулу для нахождения количества теплоты, выделяемого проводником с током; преобразовать полученную формулу, используя имеющиеся знания о законе Ома; ввести понятие КПД электронагревательных приборов
  • воспитательная: научиться быть внимательным и прислушиваться к мнению окружающих, бережно относиться к школьному оборудованию
  • развивающая:научиться работать в группе, анализировать результаты, полученные практическим путем.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, 5 плоских батареек на 4,5 В, 2 амперметра, 2 резистора сопротивлением по 2 Ом, резистор сопротивлением 1Ом, резистор сопротивлением 3 Ом, соединительные провода.

Используемые материалы: презентация к уроку (Приложение 1), распечатка задач (Приложение 2).

Меры безопасности: учащиеся должны быть ознакомлены с техникой безопасности при работе с электрооборудованием. Цепи замыкаются только после проверки их учителем. Тактильная проверка резисторов осуществляется только после размыкания цепей.

Примечание: используются резисторы с открытой спиралью, при указанных в работе технических характеристиках оборудования и времени прохождения электрического тока, температура спиралей безопасна для учащихся.

Ход урока

Вспоминаем действия электрического тока (Приложение 1, слайды 2-5). Останавливаем внимание на тепловом действии. (3 мин)

Демонстрируем электроприборы (Приложение 1, слайд 6). Ставим вопрос: “Почему в одном случае тепловое действие тока сильнее, а в другом слабее?” Формулируем тему урока. (1 мин)

Разбиваем класс на 4 группы. Группам выдается соответствующее оборудование и предлагается собрать электрические схемы, различные для каждой группы (Приложение 1, слайд 8). (6 мин)

По команде учителя цепи замыкаются. Через 1 минуту цепи размыкаются, и участникам предлагается проверить (рукой), какой резистор нагрелся больше. Участники первой группы сравнивают свой резистор с резистором второй группы, а участники второй группы – с резистором первой. Участники третьей группы сравнивают свой резистор с резистором четвертой группы, а участники четвертой группы – с резистором третьей. (3 мин)

Группам предлагается сформулировать вывод (4 мин):

  • 1,2 группы: как количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока, зависит от напряжения в цепи? Все записывают этот вывод.
  • 3,4 группы: как количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока, зависит от силы тока в цепи? Все записывают этот вывод.

По команде учителя замыкаются все цепи теперь уже на 2 минуты. (2 мин)

Цепи размыкаются, и все учащиеся формулируют вывод о том, как количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока, зависит от времени его прохождения. Все записывают вывод. (1 мин)

Совместно выводим формулу для расчета теплоты. (Приложение 1, слайд 9). (2 мин)

Используя закон Ома, преобразуем эту формулу. 1, 2 группы записывают значение теплоты через сопротивление и напряжение. 3,4 группы – через сопротивление и силу тока. (3 мин)

Записываем все выведенные формулы. (1 мин)

Решаем 3 задачи, 3 человека у доски [1]. В каждой задаче используется одна из выведенных формул (приложение 2). (7 мин)

Делаем вывод, от чего же зависит эффективность электронагревательных приборов. (2 мин)

Говорим о том, что не вся энергия электрического тока оказывается нам полезной. Вводим понятие КПД электронагревательных приборов. (7 мин)

Домашнее задание на выбор (3 мин)

3 любые задачи из задачника на расчет величин, входящих в новые формулы.

Читайте так же:
Как заменить выключатель теплого пола

Вычисление КПД одного из электронагревательных приборов, находящихся у вас дома.

Используемая литература.

  1. Сборник задач по физике: 7-9 классы/Авт.-сост. Е.Г. Московкина, В.А. Волков. — М.: ВАКО, 2011. — 176 с.

Урок решения задач по теме: «Работа. Мощность. Закон Джоуля-Ленца»

Ф.И.О.Байкова Рамиля Мукаддасовна

Класс: 8-А,Б,В Дата: __________ Предмет физика

урока по расписанию: _______

Место и роль урока в изучаемой теме: Закрепление

Тема урока: Урок решения задач по теме: «Работа. Мощность. Закон Джоуля-Ленца»

Цели урока: обобщить знания обучающихся по теме «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца», способствовать формированию навыков решения качественных, расчетных задач.

Обучающие:мотивировать обучающихся на осознанную работу на уроке;

закрепить знания по теме: электрический ток и его характеристики, работа электрического тока, мощность электрического тока;

формирование опыта практической деятельности по расчету работы и мощности электрического тока, количества теплоты, выделяющегося при прохождении электрического тока по проводнику.

Развивающие: продолжить формирование умений самостоятельной работы, классифицировать задания по степени сложности, применять знания в новой ситуации, формулировать выводы и давать аргументированные объяснения тепловому действию тока, работе тока, воспитывать стремление к активности в поиске новых знаний.

Воспитательные: мотивировать на познавательный интерес к предмету и окружающим явлениям;

формирование умений оценивать свои и чужие поступки и действия, умения работать в коллективе.

Тип урока: урок применения знаний и умений.

Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная.

Оглашение темы и цели урока.

Планируемые результаты:

Предметные: знать понятие работы и мощности постоянного тока;

закрепить закон Джоуля — Ленца.

Метапредметные:уметь слушать собеседника и вести диалог; уметь признавать возможность различных точек зрения;

использовать различные способы поиска, сбора, обработки, анализа и интерпретации информации в соответствии с задачами урока;

уметь излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения

активно использовать информационных средств и ИКТ для решения коммуникативных и познавательных задач.

Личностные:развивать навыки сотрудничества с учителем и сверстниками в различных ситуациях; умения не создавать конфликтов и находить выход из спорных ситуаций;

формировать уважительное отношение к чужому мнению;

осуществлять самоконтроль, взаимоконтроль

оценивать свои достижения на уроке

Оборудование:учебник, презентация.

Оглашение темы и цели урока.

Актуализация опорных знаний учащихся:

— Фронтальный опрос учащихся:

Для того, чтобы проверить, как вы, усвоили материал предыдущих тем, мы с вами проведем фронтальный опрос. Работа заключается в том, что нужно закончить предложение:

Специальный прибор для регулирования силы тока в цепи называется……(реостат)

Прибор для измерения силы тока называется….(амперметр)

Источник электрического тока…….(батарея)

Единица измерения сопротивления……(Ом)

Упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц называется….(электрический ток)

Единица измерения в СИ силы тока…..(Ампер)

Электрическое поле представляет собой особый вид ……, отличающийся от вещества (материя)

Один полюс источника тока заряжается положительно, другой……(отрицательно)

Вид аккумулятора (щелочной)

Отношение работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку равно …… (напряжение)

Немецкий ученый, открывший в 1827 году зависимость силы тока от напряжения и сопротивления …..(Ом)

Отношение количества электричества, переносимого через поперечное сечение проводника за какой-нибудь промежуток времени в величине этого времени, называют….. (сила тока)

Действие тока, используется при работе электронагревательных приборов (тепловое)

— Вспомнить формулы расчета и единицы измерения величин:

— работа электрического тока;

Работа электрического тока равна произведению величины силы тока, напряжения и промежутка времени, за которое совершается эта работа.

Читайте так же:
Номинальный тепловой ток кнопочного поста

Работа тока выражается в Джоулях (Дж): 1 Дж=1А×1В×1с

— мощность электрического тока;

Мощность электрического тока является работа тока А, совершенная за единицу времени. В электротехнике мощность обозначается буквой Р.

В СИ единиц единица мощности тока выражается:

В Ваттах (Вт): 1 Вт=1А×1В

— закон Джоуля – Ленца

Ребята, а теперь скажите, какая величина связана с работой, которая характеризует электрический ток. В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи.

Технологическая карта урока

Тема урока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Тип урока. Комбинированный урок.

Цель урока: Сформировать у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах, вывести закон теплового действия тока и его применения на практике;

Образовательные :

1. Содействовать формированию у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах.

2. Опираясь на знания учащихся сформулировать закон Джоуля — Ленца.

3. Вывести формулу для расчёта количества теплоты.

4.Систематизировать основные понятия, изученные в теме «Электрические явления».

Развивающие:

1.Развитие логического мышления.

2.Развитие навыков устной и письменной физической речи.

3.Развитие умений анализировать и выделять главное.

4.Содействовать развитию интеллектуальных умений учащихся, таких как наблюдательность, умение сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, умение размышлять, анализировать, делать выводы.

Воспитательные:

1. Формирование коммуникативных умений учащихся.

2. Воспитание осознанного отношения к учебному труду.

3. Воспитание адекватной самооценки.

4. Формирование навыков контроля и самоконтроля.

Компетенции, формируемые на уроке

Общекультурные, учебно-познавательные, информационные, коммуникативные.

УУД,формируемые на уроке

Л- личностные (определение цели и задачи урока, выбор действия по достижению цели, осознание практической важности изучаемой темы)

П- познавательные (использование научных методов познания, умение делать выводы)

Р- регулятивные (умение выявить проблему, умение определять и сохранять цель, контролирование и оценивание своей работы и полученного результата)

К- коммуникативные (восприятие мнения других людей, умение выражать свою точку зрения)

Методы и методические приемы:

Словесные: беседа, объяснение, чтение;

Наглядные: компьютерная презентация; видеоролик, демонстрация опыта (реального и мультимедийного).

Практические: выполнение устных и письменных заданий.

Формы организации учебной деятельности : индивидуальная работа учащихся, групповая работа, работа в парах, фронтальный опрос.

Оборудование: карточки с заданиями, приборы для экспериментов, учебник, мультимедиа, компьютерные тесты, ноутбуки.

Технологическая карта урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

I . Самоопределение к деятельности

создать спокойную эмоциональную атмосферу, настроиться на урок.

-Добрый день, ребята!

Личностные: самоопределение; Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

II . Постановка учебной проблемы

создание проблемной ситуации, ее анализ поиск путей решения.

1. Постановка проблемы:

Сегодня на урок я принесла предмет, из-за которого утром я не позавтракала.

Мой чайник очень долго нагревал воду.

И я хочу вместе с вами разобраться, почему так произошло.

От чего работает этот чайник?

Что такое электрический ток?

Какое действие электрического тока мы наблюдаем при работе чайника?

Сформулируем тему сегодняшнего урока.

На какие вопросы мы должны будем ответить сегодня?

1. Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока;

2. От каких величин зависит количество теплоты?

3. Как рассчитать количество теплоты?

Итак, чтобы узнать причину плохой работы чайника нам необходимо ответить на следующие вопросы.

От электрического тока

Нагревание проводников электрическим током.

Регулятивные:

целеполагание; Коммуникативные: постановка вопросов; Познавательные:общеучебные — самостоятельное выделение- формулирование познавательной цели; логические-формулирование проблемы

Читайте так же:
Удельной тепловой мощностью тока

III . Актуализация знаний

Повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания».

Но для начала вспомним основные вопросы, связанные с электрическими явлениями. Будьте внимательны, эти знания понадобятся нам сегодня для получения знаний по нашей теме.

Как протекает электрический ток в проводнике?

Работа с заданиями на интерактивной доске.

1. Соотнесите:

Работа электрического тока A

Мощность электрического тока P

2.Соотнесите:

Закон Ома для участка цепи, I =

Расчет сопротивления проводника, R =

Работа электрического тока, А = UIt

Молодцы. Отлично справились с заданиями.

От положительного к отрицательному полюсу.

По очереди работают на доске

Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

Познавательные: логические – анализ объектов с целью выделения признаков.

IV . Поиск решения учебной проблемы

создать условия для развития мыслительной деятельности учащихся, для самостоятельного открытия знаний.

Итак, ответим на 1 вопрос: Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока?

Посмотрим видео, чтобы проверить наши предположения.

Просмотр видео «Электрический ток в проводнике»

— В чём же причины нагревания проводника?

Как это происходит в электрическом чайнике?

Почему же он очень долго нагревал воду? Разберем 2 вопрос.

Предположите, от чего может зависеть?

Чтобы проверить гипотезы, проведем опыт.

Из каких приборов состоит цепь? (Источник питания, соединительные провода, реостат, лампочка, амперметр).

Для чего используется реостат?

Лампочка – это еще один пример нагревания проводников, которое люди используют в быту.

Тонкая вольфрамовая нить нагревается внутри лампочки и светится.

1 опыт. Соберем цепь.

С помощью реостата изменим силу тока в цепи (по закону ома, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока).

Что можем заметить?

Значит, количество выделенной теплоты зависит от силы тока. (Прикрепляет карточку на доску)

Как вы думаете, одинаково ли нагреваются проводники из различных материалов?

2 опыт. Демонстрация . Из чего состоит цепь на экране?

С помощью реостата изменим силу тока в цепи.

Одинаково нагреваются проводники?

Какой вывод можно сделать?

Таким образом, количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Как вы думаете, есть ли еще величины, от которых зависит нагревание проводников?

Одинаково ли изменится температура воды в чайнике, если он будет включен 1 минуту и 10 минут?

В каком случае вода нагреется сильнее?

Какой вывод можно сделать?

Итак, от чего зависит нагревание проводника электрическим током?

3 вопрос. Можем ли мы сейчас рассчитать, какое количество теплоты выделится спиралью электрического чайника за определенное время?

Что нужно для этого?

Попробуем сами вывести формулу для расчета количества теплоты.

Кто хочет попробовать?

Ученик выходит к доске

— Если вся ра­бо­та элек­три­че­ско­го тока рас­хо­ду­ет­ся толь­ко на на­гре­ва­ние, как это можно записать математически.

Запишите формулу работы, из закона Ома выразим напряжение, подставим в формулу, что получим?

Отлично. Мы вывели формулу нахождения количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении по нему электрического тока.

Вопрос теп­ло­вого дей­ствия электрического тока опыт­ным путём неза­ви­си­мо друг от друга двое ученых.

А кто это, вы можете найти в учебнике, откройте учебник на странице 150. Найдите имена этих ученых.

Как звучит это закон? Прочитайте в синей рамочке. Запишем в тетрадь.

Метод, которым пользовался Ленц, был более совершенным, а результаты получены более точные. Вывод из опытов Ленц сделал на несколько лет раньше, но публикация Джоуля опередила публикацию Ленц

Итак, правильно мы предположили, что количество теплоты , выделенной проводником, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток?

Читайте так же:
Датчик температуры теплого пола можно ли удлинить провод

Какой закон мы сегодня открыли для себя?

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделенной проводником?

Из-за чего могла возникнуть неполадка в чайнике?

— При протекании электрического тока по металлическому проводнику он нагревается. Свободные электроны в проводнике, разгоняемые электрическим полем, соударяются с ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, и передают им часть своей энергии. В результате увеличивается внутренняя энергия проводника и его температура растет.

Для изменения сопротивления в цепи.

Чем больше сила тока, тем больше теплоты выделяется.

Источник питания, соединительные провода, реостат, амперметр, 3 проводника из различных материалов.

Количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Количество теплоты зависит от времени прохождения электрического тока по проводнику.

Делают вывод: От силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток.

У доски учащиеся выводят закон Джоуля –Ленца.

Джеймс Прескотт Джоуль

Эмилий Христианович Ленц

ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­е­ся при про­хож­де­нии тока в про­вод­ни­ке, прямо про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту силы тока, со­про­тив­ле­нию про­вод­ни­ка и вре­ме­ни про­хож­де­ния тока:

Недостаточная сила тока, низкое сопротивление проводника, непродолжительное время.

Регулятивные : планирование, прогнозирование; Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

V . Первичное закрепление изученного материала

Закрепить полученные знания

— организовать усвоение учащимися нового знания с помощью

Применим полученные данные на практике. Решим задачу.

Работа с карточками.

№1.: Какое количество теплоты выделит проводник за 5 секунд, если его сопротивление 25 Ом, а сила тока в цепи 2 А?

№2.: Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 10 минут, если при напряжении 5 В сила тока в ней 0, 2 А?

№3.: . Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза?

1 ученик у доски решает остальные в тетради

Фронтальная работа.

Регулятивные : контроль, оценка, коррекция; Познавательные: общеучебные — умение структурировать знания, выбор наиболее эффективных способов решения задач, рефлексия способов и условий действия; Коммуникативные: управление поведением партнера – контроль, коррекция, оценка действий партнера

VI . Открытие нового знания

Цель. расширить знания учащихся по теме урока

В каких еще приборах используется тепловое действие тока?

Действительно, ток помогает нам в быту: позволяет гладить одежду, быстро нагревать воду, завивать и сушить волосы.

А всегда ли нагревание проводников полезно для человека?

Негативное влияние явления нагревания проводников можно заметить при потере электрической энергии на нагревание проводов сети.

Как уменьшить потерю электроэнергии? Посмотрите на формулу?

Итак, положительно или отрицательно сказывается нагревание проводников для жизни человека?

Плойка, чайник, утюг, фен.

Делать провода из материалов с низким сопротивлением, снижать силу тока на электрических линиях.

И положительно, и отрицательно.

Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

VII .Работа с самопроверкой по эталону

Проверка степени усвоения учебного материала

Вы хорошо потрудились на уроке, а теперь проверим ваши знания.

В парах вам предстоит выполнить задания по данной теме на компьютерах.

Работают за компьютером, получают отметки

Регулятивные: контроль, коррекция, выделение и осознание того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

Читайте так же:
Электрический ток как теплоноситель

Личностные: самоопределение

Осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса.

1. Какая тема урока?

2. Какие проблемы ставили перед собой?

3. Удалось решить поставленную задачу?

4. От чего зависит нагревание проводников?

5. Как посчитать, количество теплоты, выделяемое при нагревании проводников?

6. Как вы оцените свою работу на уроке? Если вы считаете, что вы усвоили весь материал и поработали продуктивно, поднимите большой палец вверх, если есть моменты, над которыми необходимо поработать, покажите большой палец в сторону, а если вы не усвоили сегодняшний материал, опустите большой палец вниз.

Отвечают на вопросы

Оценивают свою работу

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

познавательные: рефлексия; личностные:

Приборы и принадлежности

Два электрокалориметра, два термометра, технические весы с разновесами, исследуемая жидкость, сосуд с водой.

Теория работы и описание прибора

Удельной теплоемкостью жидкости называется количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы жидкости на 1 К. Размерность удельной, теплоёмкости

Удельную теплоемкость жидкости можно определить методом электрокалориметра, который состоит в следующем. Два калориметра содержат различные жидкости. В первом калориметре находится зода, а во втором калориметре — жидкость, удельную теплоемкость которой требуется определить. В оба калориметра опущены спирали, соединенные в общую электрическую цепь и имеющие одинаковые электрические сопротивления R. Схема установки изображена на рисунке 10.

Если через спирали пропускать электрический ток, то спирали, нагреваясь, через некоторое время передадут жидкостям равные количества теплоты. Количество теплоты, отданное каждой спиралью при прохождении тока l за время t , согласно закону Джоуля — Ленца, равно

Количество теплоты, полученное калориметром с водой, будет

где c и m – удельная теплоемкость и масса воды в первом калориметре;

c 1 и m 1 – удельная теплоемкость и масса первого калориметра;

t 1 и t 2 – начальная и конечная температура воды и калориметра;

Количество теплоты, полученное калориметром с исследуемой жидкостью, по аналогии с (2)

где cx и m 2 – удельная теплоемкость и масса исследуемой жидкости во втором калориметре;

c 3 и m 3 – удельная теплоемкость и масса калориметра с исследуемой жидкостью;

t 3 и t 4 – начальная и конечная температура исследуемой жидкости;

Так как Q 1= Q 2 , то, подставляя их значения и решив уравнение относительно cx , получим формулу для расчета удельной теплоемкости жидкости

Порядок выполнения работы

  1. Определить с помощью весов массу m 1 внутреннего сосуда первого калориметра (алюминиевый стакан). Затем наполнить его чуть более чем на половину водой и снова взвесить. Разность между первым и вторым замерами будет представлять массу налитой в калориметр воды m .
  2. Определить таким же способом массу второго калориметра m 3 и массу исследуемой жидкости m 2 .
  3. З. Определить начальные температуры t1 и t 3 жидкостей в обоих калориметрах и включить ток на время, пока исследуемая жидкость не нагреется на 4-5°. Для уравнивания температуры по всему объему жидкости во время прохождения тока жидкости помешивают термометрами. В конце опыта определяются конечные температуры жидкостей t 2 и t 4 .
  4. Подставляя найденные значения величин в формулу (4) определить удельную теплоёмкость исследуемой жидкости cx .
  5. Повторить опыт ещё раз? измерив начальную и конечную температуру жидкостей. (Величины их масс определены в первом опыте).
  6. Из двух найденных значений cx найти среднее.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector