Механическая работа и мощность

Урок физики в 10-м классе "Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля–Ленца"

Оборудование: Компьютер, проектор, раздаточный материал к уроку для обучающихся

Программное обеспечение:Windows XP, Word 2003, Power Point 2003

Ход урока

I. Организационный момент урока.

II. Сообщение цели урока: разъяснить сущность понятий: работа тока, мощность тока; систематизировать знания обучающихся о закономерностях, происходящих в проводниках при протекании по ним электрического тока; использовать закономерности темы при решении задач.

III. Подготовка к восприятию нового материала.

В быту мы используем различные электрические приборы, в которых электрическое поле совершает работу (слайд №1).

Назовите еще приборы, действие которых подобно изображенным на слайде?

Все они работают потому, что через них протекает электрический ток. Давайте вспомним ряд понятий и определений.

Вопросы для беседы с учащимися (слайд №2)

1. Что такое электрический ток?
(Направленное движение заряженных частиц в проводнике)

2. Чему равна сила тока? ()

3. Как записывается закон Ома для участка цепи? ()

4. Какие условия необходимы для существования электрического тока в проводнике?
(Наличие свободных носителей зарядов и разности потенциалов на концах проводника или существования внутри проводника электрического поля)

5. Что понимают под электрическим полем ?
(Особый вид материи, обладающий определенными свойствами: материальности, действия с силой на заряд)

6. Вспомните формулу для вычисления работы электрического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую.
(A= q U)

IV. Изучение нового материала.

Итак, мы вспомнили, что электрическое поле способно переместить заряженную частицу вдоль силовой линии, а значит оно (поле) может совершать работу. Это составляет понятие- работа тока.

Работа тока – работа электрического поля по перемещению заряженных частиц внутри проводника.

Как вычислить работу тока?

Надо найти работу электрического поля по перемещению заряда ?q из одной точки в другую , разность потенциалов между которыми U, т.е. из определения силы тока:

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.

Электрический ток нагревает проводник. Почему проводник нагревается? (слайд №3)

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают двигаться упорядоченно, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Приобретаемая электронами под действием электрического поля энергия направленного движения тратится на нагревание кристаллической решетки проводника, т.к. последующие столкновения ионов с другими электронами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.

Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам (путем теплопередачи). Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле: А=U·I·t.
Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·t. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим: Q = I·R·I·t, т. е.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Сформулированный выше вывод называется законом Джоуля - Ленца.

Исторический материал об открытии закона содержится на слайде №4

Важно! Закон Джоуля-Ленца позволяет вычислить количество теплоты, выделяемое на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Кроме работы тока надо уметь вычислять мощность тока Р, т.е. работу, совершенную в единицу времени

Зная закон Ома для участка цепи, мощность можно вычислить

Мощность измеряется в ваттах (Вт) и указывается на электроприборах (либо в их паспортах)

Физминутка

V. Закрепление знаний.

Задание1. Заполни таблицу.

На экран проецируется слайд №5, одновременно каждому ученику раздается лист с подобным заданием. Необходимо заполнить недостающие данные в таблице.

Проверка правильности осуществляется взаимопроверкой в парах по образцу заполнения таблицы (слайд №6).

Задание 2. Исправь ошибки в тексте.

Ученики выполняют задание, которое напечатано на листах. Им необходимо найти все ошибки в предложенном тексте. После истечения отведенного времени на экран проецируется слайд №7 и начинается обсуждение выполнения задания.

Задание 3. Почему на одной из лампочек (слайд №8) выделится большее количество теплоты?

Q=I²R t =IU t =

а) Так как сила тока в последовательно соединенных лампах одинакова, то количество теплоты, выделяемое в единицу времени, больше в лампе с большим сопротивлением.

б) Так как при параллельном соединении напряжение на концах ламп одинаково, то количество теплоты, выделяемое на лампе, обратно пропорционально сопротивлению проводника.

VI. Домашнее задание. Прочитать §108, решить задачу №4 упражнения 19 (используйте закономерности последовательного и параллельного соединения проводников). Найти в КИМах ЕГЭ задания на изученную сегодня закономерность и решить их.

VII. Подведение итогов урока.

Что нового вы узнали на уроке? Как вы понимаете “работа тока”, “мощность тока”?Как формулируется закон Джоуля - Ленца? К каким видам проводников можно применять данную закономерность? Как её можно преобразовать для случая параллельного соединения проводников?

Приложение1