Фізика 8 клас - розробки уроків до підручника за ред. В. Г. Бар’яхтара - 2016

РОЗДІЛ 2. ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА

Частина II. РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

Урок 55. Теплова дія струму. Закон Джоуля Ленца. Електричні нагрівальні пристрої. Запобіжники

Мета: пояснити теплову дію струму, сформулювати закон Джоуля — Ленца, розглянути практичне застосування теплової дії струму в електронагрівальних приладах.

Очікувані результати: учні повинні розуміти чому існує теплова дія струму, формулювати і записувати математично закон Джоуля — Ленца, пояснювати принцип дії електричних нагрівальних пристроїв, розуміти зміст явища короткого замикання, призначення запобіжників.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: підручник, посібник [3], фотографії електронагрівальних пристроїв, лампа розжарення, запобіжники.

Демонстрація: теплова дія струму в лампі розжарення.

Хід уроку

Зазвичай фразу «Та що я розетку не полагоджу?» 80 % чоловіків закінчують говорити в опіковому відділенні. (Жарт із виступу команди КВК «БАК Співучасники» )

I. Організаційний етап

II. Перевірка домашнього завдання

ü Самостійна робота

Текст самостійної роботи подано в електронному додатку.

Відповіді. Варіант 1.1. Б. 2. А. 3. А. 4. Третій (з ніхрому). 5. 80 %.

Варіант 2. 1. Б. 2. В. 3. Б. 4. l₃. 5. 42%.

На цьому етапі уроку можна скористатися посібником [3], СР № 7.

III. Мотивація навчальної діяльності

Учитель демонструє учням фотографи електронагрівальних приладів:

лампи, праски, фену, пральної машини, тостера, чайника. А потім просить з’ясувати, що об’єднує всі ці побутові прилади; яку дію електричного струму спостерігаємо під час їх роботи?

IV. Актуалізація опорних знань

ü Бесіда за запитаннями

1. Дайте означення електричного струму.

2. Які дії чинить електричний струм, проходячи провідником?

(Учитель нагадує учням, що з курсу фізики та хімії їм знайома будова твердих тіл, до яких належать метали.)

4. Як рухаються частинки в твердих тілах?

5. Дайте означення кількості теплоти.

6. Що називають внутрішньою енергією тіла?

V. Вивчення нового матеріалу

ü План вивчення нового матеріалу

1. Пояснення теплової дії струму

2. Закон Джоуля — Ленца.

3. Електронагрівальні пристрої.

4. Коротке замикання. Запобіжники.

ü Лекція з елементами бесіди

1. Пояснення теплової дії струму

Учитель може розпочати з демонстрації теплової дії струму в лампі розжарення, в результаті якої вона саме і світиться. А потім можна запропонувати учням, скориставшись наведеною схемою, спробувати пояснити той факт, що проходження струму провідником завжди супроводжується виділенням тепла.

За законом збереження енергії кінетична енергія, набута вільними зарядженими частинками в результаті дії електричного поля, перетворюється на внутрішню енергію провідника. Очевидно, що чим частіше зіштовхуються частинки, тобто чим більший опір провідника, тим більше енергії передається провіднику і тим більше він нагрівається.

Учні приходять до висновку: за незмінної сили струму в провіднику кількість теплоти, яка виділяється в ньому під час проходження струму, прямо пропорційна опору провідника.

Запитання до учнів: чому зі збільшенням у провіднику сили струму кількість теплоти, що виділяється, теж збільшується? (При відповіді можна запропонувати використовувати ключові слова «кількість частинок», «поперечний переріз провідника», «одиниця часу».)

2. Закон Джоуля — Ленца

Учитель розповідає учням, що англійський учений Дж. Джоуль і російський учений Е. X. Ленц вивчали теплову дію струму на дослідах (рис. 34.3) і незалежно один від одного дійшли однакового висновку.

Закон Джоуля — Ленца: кількість теплоти, яка виділяється під час проходження струму в провіднику, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й часу проходження струму: Q = I²Rt .

Використовуючи закон Ома, можна записати й такі формули для обчислення кількості теплоти, яка виділяється під час проходження струму в провіднику: Q = IUt, Q = t.

Слід особливо підкреслити, що цими формулами можна користуватися тільки в тому випадку, коли вся електрична енергія витрачається на нагрівання. Якщо ж на ділянці кола є споживачі енергії, в яких виконується механічна робота або відбуваються хімічні реакції, формулами користуватися не можна.

3. Електронагрівальні пристрої

ü Метод «Критичне читання тексту»

Учні самостійно знайомляться з пунктом 1 § 35.

Запитання до учнів

1. Назвіть галузі застосування електронагрівальних пристроїв.

2. Які електронагрівальні прилади ми застосовуємо в побуті?

3. Які спільні риси мають електронагрівники, що використовуються на практиці?

4. Змінюючи які величини, можна регулювати температуру нагрівника? Відповідь дати з опорою на закон Джоуля — Ленца.

5. Чому нагрівальні елементи виготовляють із речовин із великим питомим опором, а підвідні проводи — із речовин з малим питомим опором?

4. Коротке замикання. Запобіжники

Учитель розповідає, що опір підвідних проводів досить малий, проте в разі значного збільшення сили струму вони дуже нагріваються, і це може стати причиною пожежі. За яких же причин може різко збільшитися сила струму в електричному колі, наприклад, звичайної квартири або будинку?

Перша причина: увімкнення відразу кількох потужних споживачів електроструму. Пояснення: за законом Ома І = , оскільки напруга в мережі є незмінною, збільшення сили струму можливе тільки за умови зменшення загального опору кола. Споживачі струму в квартирах та будинках з’єднані паралельно, тому в разі вмикання кількох потужних споживачів, загальний опір кола суттєво зменшиться, відповідно, сила струму в колі значно збільшиться.

Друга причина: коротке замикання. Коротке замикання — з’єднання кінців ділянки кола провідником, опір якого дуже малий порівняно з опором даної ділянки. Воно може виникнути під час ремонту елементів електричного кола, які перебувають під напругою або у випадку порушення ізоляції проводів.

Щоб уникнути пожежі у випадку короткого замикання або перевантаження електричного кола, а також щоб не допустити псування споживачів електричної енергії в разі небезпечного збільшення сили струму, слід використовувати запобіжники — пристрої, які розмикають коло, якщо сила струму в ньому збільшиться понад норму.

Учитель демонструє різні види цих пристроїв та пропонує розглянути рис. 35.5 і 35.6 підручника.

VI. Первинне осмислення нового матеріалу. Закріплення отриманих знань

ü Виконання вправ

[2]: вправа № 34: завдання № 3 — усно; вправа № 35: завдання № 2, 3 — усно.

VII. Підбиття підсумків уроку

ü Рефлексія за методом «Капелюшки, що думають»

Учитель користується додатком 2.2 (тільки білий та синій «капелюшки»). Слід зупинитись на практичному значенні знань, які учні здобули на уроці.

VIII. Домашнє завдання

1. [2]: § 34, 35; контрольні запитання; вправа № 35: завдання № 5 — письмово (за бажанням можна описати інший електричній пристрій).

2. Ознайомитися з інформацією за рубрикою «Фізика і техніка в Україні» (с. 194).

Цікаві факти подано в електронному додатку.