Урок по теме: «Закон Джоуля - Ленца»
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Филиал МОУ Богородской СШ Нестиарская ОШ

«Закон Джоуля - Ленца»

(урок формирования новых знаний с использованием

8 класс)

Урок по теме: «Закон Джоуля - Ленца»

Цели: 

 развивающие: 

• развитие репродуктивного воображения учащихся;
• развитие наглядно-образного мышления;
• развитие умений анализировать текст, выделять главное в тексте и формулировать к нему вопросы;
• дальнейшее развитие навыков логического мышления при решении качественных и количественных задач;
• дальнейшее развитие интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы)

образовательные:

• сформировать представление учащихся о законе Джоуля–Ленца: определении зависимости количества теплоты, выделяющейся в проводнике с током, сопротивления силы тока и времени прохождения тока;
• сформировать понимание учащимися физического смысла закона Джоуля–Ленца.

воспитательные:

• познакомить учащихся с открытием закона Джоуля–Ленца, историей изобретения ламп накаливания;
• продемонстрировать корректное отношение ученых при совместном открытии одного закона;
• продемонстрировать целеустремленность и настойчивость Эдисона в усовершенствовании лампы накаливания;
• сформировать понимание практической значимости данной темы.

Оборудование:  Лампы накаливания различной мощности, проволочный резистор (нихромовый и медный), источник тока (ВУП -12), амперметр, ключ, соединительные провода.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Объявление темы урока (с использованием развивающего упражнения, направленного на коррекцию и развитие аналитико-синтетической деятельности).
3. Актуализация знаний, необходимых для восприятия нового материала.
4. Изучение нового материала.

1. Ознакомление с законом Джоуля – Ленца.
2. Ознакомление с устройством и принципом действия лампы накаливания и электронагревательных приборов (с использованием приёмов «Вопрос к тексту», «Шпаргалка» и «Рассказ  к рисунку»).

5. Закрепление темы через решение задач.
6. Рефлексия.
7. Домашнее задание. Итоги урока.

Ход урока:

1. Учитель  приветствует детей и напоминает о том, что они продолжают изучение темы «Электрические явления».

Учитель: Сегодня на уроке  рассмотрим вопрос о … А вот о чём  мы будем говорить, предстоит угадать вам. (демонстрируется 1ый слайд)

2. Учащиеся рассматривают содержимое слайда и угадывают тему урока. После чего ученики открывают тетради, записывают число и тему урока. Учитель: Сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с законом Джоуля-Ленца и выяснить его сущность.
3. Учитель: Ребята, у вас у всех дома имеются электронагревательные приборы и многие из вас пользовались кипятильниками. Скажите, пожалуйста, какие кипятильники используют для кипячения воды в стакане и воды в ведре?

Ученик: Для кипячения воды в стакане используют кипятильник меньшей мощности, и он имеет маленькие размеры, а для кипячения воды в ведре используют большой кипятильник, который рассчитан на большую мощность.

Учитель: С какой целью так поступают?

Ученик: Для нагревания разного количества воды требуется разное количество теплоты, поэтому кипятильник, которым будут нагревать ведро воды, должен выделить большее количество теплоты.

Учитель: Кипятильник, как и многие электронагревательные приборы, выделяет определённое количество теплоты, при прохождении электрического тока через нагревательный элемент. В этом проявляется тепловое действие тока.  Мои юные друзья, я предлагаю вашему вниманию просмотреть следующую анимацию и выяснить причину нагревания проводника с током.

(CD «Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий». Библиотека/Разделы физики/Электродинамика/Анимации//Движение электронов в кристаллическом проводнике).

Учитель: В чем же причина нагревания проводника, по которому протекает электрический ток?

Ученик: При прохождении электрического тока по проводнику, электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решётки, увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решётки, что приводит к увеличению внутренней энергии проводника и к его нагреванию.

4.

4.1.  Далее переходят к просмотру 2го слайда. Учитель комментирует содержание слайда, а учащиеся отражают его в своих тетрадях.

Учитель: Ребята, как мы с вами выяснили, закон Джоуля–Ленца определяет количество теплоты, выделяемое проводником с током. Как вы думаете, от каких величин зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током? 

Ученики высказывают свои гипотезы. Все гипотезы записываются на доске в столбик.

Учитель: Для проверки ваших гипотез, предлагаю обратиться к следующим опытам.

Учитель собирает электрическую цепь, состоящую из источника тока (выпрямитель с регулируемым напряжением от 0 до 12 В), амперметра, ключа и медного проволочного резистора.

1 опыт. Учитель замыкает цепь (положение переключателя на источнике тока – 6В) и обращает внимание учащихся на значение силы тока и накал спирали проволочного резистора (спираль нагревается до красна).

2 опыт. Учитель замыкает цепь (положение переключателя на источнике тока – 4В) и снова обращает внимание учащихся на значение силы тока и накал спирали проволочного резистора (нагрев спирали менее заметен, спираль практически не светиться).

Учитель: Ребята, в каком случае проводник нагревался сильнее и, следовательно, выделял большее количество теплоты?

Ученик: Проводник нагревался сильнее в первом случае, так как накал проволоки был более заметен.

Учитель: В чем причина различного нагрева проволоки?

Ученик: По проволоке проходил ток, сила которого была различной.

3 опыт. Учитель дополнительно в цепь подключает последовательно стельной проволочный резистор, и замыкает цепь (положение переключателя – 12В).

Учитель: Что можно сказать о силе тока, проходящего через резисторы?

Ученик: Сила тока, протекающая через медный и стальной резисторы одинакова, так как они включены в цепь последовательно.

Учитель: Что можно сказать о количестве теплоты, которое выделяют медный и стальной резисторы?

Ученик: По накалу проволочных резисторов заметно, что различные проводники выделяет разное количество теплоты.

Учитель: В чём причина наблюдаемого явления?

Ученик: Стальной и медный резисторы имеют разное сопротивление.

Учитель: Какой вывод можно сделать из наблюдаемых опытов?

Ученик: Количество теплоты, которое выделяет проводник с током, зависит от силы тока и сопротивления проводника.

Учитель: А какой пример или опыт доказывает, что количество теплоты зависит и от времени протекания тока через проводник?

Ученик: Если обогреватель в комнате работает больше времени, то в комнате будет теплее.

Гипотезы, которые не нашли опытного подтверждения зачеркиваются или стираются с доски.

Учитель: Ребята, действительно количество теплоты, которое выделяет проводник с током, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока. Поэтому эти величины входят в закон Джоуля-Ленца.

  После чего демонстрируется  3ый слайд. Содержание слайда дети отражают у себя в тетрадях.

Учитель: «Закон в 1831-1842 гг. был получен экспериментально двумя учеными Джоулем и Ленцем независимо друг от друга Определить количественную зависимость между током и выделяемой им теплотой было невозможно, так как не было ни точных приборов для измерения тока, ни источника постоянной электродвижущей силы, ни надежного метода измерения сопротивления. Ленц использовал свои собственные или усовершенствованные им измерительные приборы. По мнению биографов ученого, его «схема была собрана по последнему слову техники того времени». Ленц предложил «свои» единицы тока и напряжения. Он же сконструировал прибор-сосуд для измерения  количества, выделяемого в проволоке тепла. В сосуд заливался разбавленный спирт, обладающий значительно меньшей электропроводностью, чем вода, использованная в опытах Джоуля. Через платиновую проволоку пропускался ток. Ученый провел большую серию опытов, при которых измерялось время, необходимое для нагревания жидкости на 10С. В 1843 г. Ленц опубликовал закон, сформулированный следующим образом: «Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально квадрату служащего для нагревания тока».  Джоуль опубликовал открытый им аналогичный закон в 1841 г. Реакция Ленца была по-научному корректной. Он подчеркнул, что, хотя его результаты «в основном совпадают с результатами Джоуля, они свободны от тех обоснованных возражений, которые вызывают работы Джоуля». Джоуль выполнил значительно меньше измерений и пользовался прибором, дававшим ряд погрешностей. Поэтому закон о тепловом действии тока благодаря исключительной точности и обстоятельности измерений Ленца вошел в историю науки под названием «закон Джоуля–Ленца». ^[1]

4.2. Учитель: Существуют различные приборы, в которых используется тепловое действие тока. Что это за приборы и как они устроены, предстоит выяснить вам.

Учитель (учитывая желание учащихся) распределяет задания:

• Упр. 27(1) – один ученик решает задачу у доски;
• Рис. 83   – два ученика готовят рассказ к данному рисунку (при этом обращают внимание учащихся на возможность использовать текст учебника);
• Первый вариант – составить вопросы к тексту §54 от слов «Тепловое действие тока используется….» до конца параграфа, второй вариант – подготовить шпаргалку к этому же тексту.

На выполнение данного задания отводится 6 - 8 минут. Во время этой работы учитель оказывает помощь тем учащимся, которые испытывают затруднения.

После выполнения заданий, проверяется задача. Решение задачи демонстрируется на  4ом слайде. Решение ученики записывают себе в тетрадь.

4.2. Учитель предлагается одному ученику с первого варианта задавать вопросы, которые он составил, а ученику со второго варианта отвечать на них, используя свою шпаргалку. При этом демонстрируется 5ой слайд.

Далее предоставляется слово ученику, который готовил рассказ к рисунку, второй ученик может продолжить рассказ или дополнить ответ. Во  время ответа демонстрируется 6ой  слайд. Затем учитель сообщает некоторые исторические сведения об изобретении ламп накаливания (демонстрируется 7ой слайд).

Учитель: «Лампа накаливания была изобретена в 1872 г. русским электротехником А.Н. Лодыгиным. Основным элементом первой лампы был тонкий угольный стерженёк, нагреваемый током до температуры, при которой он начинал светиться. Стерженёк размещался под стеклянным колпаком. Срок службы первых ламп Лодыгина составлял всего лишь 30-40 мин.

В 1877 г. о работах Лодыгина узнал знаменитый американский изобретатель Т.А. Эдисон. Он решил усовершенствовать новый источник света. Чтобы как можно сильнее замедлить процесс горения угольного стерженька в лампе, Эдисон с помощью сконструированного им же насоса добился такого разрежения в лампе, что давление воздуха в ней оказалось в миллион раз меньше атмосферного.

Несколько месяцев у него ушло на поиски нового материала для тела накаливания. Он пробовал все, что попадало ему на глаза. Более шести тысяч веществ было проверено Эдисоном в поисках того материала, который мог не перегорать в лампе дольше всего. Когда выяснилось, что в качестве такового можно использовать бамбук, агенты Эдисона стали искать нужное растение в Японии, на Кубе, Ямайке, в Китае, в Бразилии, Индии и Эквадоре… Обуглив и обработав волокна бамбука специальными химическими растворами, Эдисон получил тонкую нить, дававшую под действием тока яркий и ровный свет. Попутно он усовершенствовал систему ввода проводов в лампу, изобрёл очень удобную вставку для неё (эдисоновский патрон) и сконструировал выключатель, с помощью которого можно было включать и выключать свет. Продолжительность работы лампы достигла 800 ч, и она стала удобной и практичной.»^[2]

5. Решение качественной задачи из упр. 27 (2).
6. Учитель обращается к ребятам со следующими вопросами:

• Что нового узнали сегодня на уроке?
• Что было интересным для вас?
• Что запомнилось вам сегодня на уроке?
• Нужно ли было изучать закон Джоуля-Ленца?

7. Учитель задает домашнее задание. Подводит итог урока и выставляет оценки. Благодарит за работу учащихся и желает успехов. В это время демонстрируется 8ый слайд.