Урок по физике в 8 классе: «Лампа накаливания. Электронагревательные элементы. Короткое замыкание»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №3»

РФ. 646020. Омская область, Исилькульский район, г. Исилькуль, ул. Советская 2а, тел. 20 – 903, эл. адрес: [email protected]

Урок по физике в 8 классе: « Лампа накаливания. Электронагревательные элементы. Короткое замыкание».

подготовила учитель физики

Чернова Марина Владимировна

г. Исилькуль, 2012 г.

Цель урока: обобщить знания по вопросу выделения тепла при прохождении тока по проводнику; научиться применять закон Джоуля — Ленца к объяснению и анализу явлений окружающего мира; применять знания и умения, полученные на уроке к решению физических задач.

Задачи урока:

Образовательные:

1.Выявить уровень усвоения формулы закона Джоуля — Ленца и его понимания;

2.Показать связь физики с повседневной жизнью;

3.Продолжить изучение правил обращения с электроприборами;

4.Развивать умение применять знания в незнакомой ситуации.

Развивающие:

Развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы)

Воспитательные:

Формировать коммуникативные умения учащихся.

Ход урока:

1.Актуализация знаний

1.Закон Джоуля – Ленца? (В каком виде его удобнее использовать при последовательном, параллельном соединении?)

2. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?

3. Почему, когда по проводнику пропускают электрический ток, проводник удлиняется?

2. Постановка задачи-цели урока

Постановка проблемных вопросов:

1.Удельное сопротивление вольфрама в два раза меньше, чем железа. Почему же именно вольфрам используется в качестве нити накала в электрических лампочках?

2. Почему нагревательные элементы не изготавливают из фарфора, у которого удельное сопротивление в миллиарды раз больше всех веществ, приведённых в таблице?

3.. Введение нового материала

Выступление учащихся по вопросу: « Лампа накаливания. Нагревательные элементы»

Примерный текст: На рисунке изображена газонаполненная лампа накаливания. Концы спирали 1 приварены к двум проволокам, которые проходят сквозь стержень из стекла 2 и припаяны к металлическим частям цоколя 3 лампы: одна проволока — к винтовой нарезке, а другая — к изолированному от нарезки основанию цоколя 4. Для включения лампы в сеть ее ввинчивают в патрон. Внутренняя часть патрона содержит пружинящий контакт 5, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку 6, удерживающую лампу. Пружинящий контакт и винтовая нарезка патрона имеют зажимы, к которым прикрепляют провода от сети.

Электрическое освещение было изобретено в 1872 г. русским электротехником и изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным (1847—1923). Он укрепил между толстыми медными проволоками угольный стерженек и заключил его вместе с концами проволок внутрь закрытого стеклянного баллона. При пропускании тока стерженек раскалялся и давал свет. Лодыгиным были сделаны также попытки откачивать воздух из баллона, хотя имевшиеся в его распоряжении насосы были весьма несовершенны.

В 1879 г. американский изобретатель Томас Эдисон (1847—1931) построил более совершенную лампу накаливания, заменив угольный стерженек обугленной бамбуковой нитью и улучшив технику откачки. В 1890 г. Лодыгиным была изобретена лампа накаливания с металлической (вольфрамовой) нитью.

Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.

Основная часть всякого нагревательного электрического прибора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (до 1000—1200 °С). Чаще всего для изготовления нагревательного элемента применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром». Удельное сопротивление нихрома р = 1,1Ом-мм2/м что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. Большое удельное сопротивление нихрома дает возможность изготовлять из него весьма удобные — малые по размерам — нагревательные элементы.

Учащиеся обобщают полученную информацию и отвечают на вопрос: «Какими свойствами должно обладать вещество, используемое для изготовления нагревательных элементов?»

Вывод: нагревательный элемент представляет собой проводник, обладающий большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления.

Учитель: Каждый пожар порождается, как правило, совсем крохотным, безобидным, на первый взгляд, огоньком тлеющей сигареты, угольком, выпавшим из топящейся печи, а то и вовсе внешне незаметным поначалу искрением электропроводов в результате короткого замыкания. Выступление учащихся по вопросу: « Короткое замыкание. Предохранители.» Примерный текст: Сила тока в каком-либо участке цепи определяется по закону Ома, сопротивлением участка и напряжением между его концами. При заданном напряжении она тем меньше, чем больше сопротивление данного участка. Так, например, сопротивление обычных лампочек накаливания сравнительно велико (сотни ом), и поэтому сила тока в них получается малой (несколько десятых долей ампера).Если соединить провода помимо лампочки, то получится участок с очень малым сопротивлением и ток может сделаться весьма большим. Говорят, что в этом случае имеет место короткое замыкание. Коротким замыканием называют вообще всякое замыкание источника тока на очень малое сопротивление. Развивающиеся при коротком замыкании большие токи чрезвычайно опасны из-за раскаливания проводов, а также крайне вредны для источника тока.

Для предохранения проводов от короткого замыкания служат плавкие предохранители. Это — тонкие медные проволочки, или, еще лучше, проволочки из легкоплавкого металла (например, свинца), вводимые последовательно в цепь тока и рассчитанные таким образом, чтобы они плавились при силе тока, превышающей то значение, на которое данная цепь рассчитана. На рис. учебника изображены предохранители. Широкое применение в быту нашли плавкие предохранители. При увеличении нагрузки в цепи предохранитель мгновенно плавится и цепь размыкается.

4. Систематизация знаний.

Проверить уровень самостоятельности мышления школьника в применении знаний в различных ситуациях.

1. Закон утверждает, что если по проводнику идет электрический ток, то проводник нагревается. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку? ( Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.)

2. Какой вид соединений применяется в квартирах? (Параллельное). Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? (При параллельном соединении, общее сопротивление цепи всегда меньше меньшего сопротивления, тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приведет к сильному нагреванию даже подводящих проводов, тогда возможно возгорание, что и происходит иногда, тогда случается пожар.)

3.Спираль электрической плитки укоротили. Как изменится количество выделяемой в ней теплоты, если плитку включить в то же напряжение? (Если спираль укоротили — сопротивление нагревающегося участка уменьшится, по закону Ома I=U/R ток увеличится (напряжение останется тоже, а сопротивление меньше).Количество выделяемой в ней теплоты увеличится,)

Задача1 Рассчитать силу тока в аккумуляторе при коротком замыкании, к которому может привести банальная оплошность – падение гаечного ключа на клеммы аккумулятора. Некоторым ученикам уже приходится иметь дело с аккумуляторами. У них очень маленькое внутреннее сопротивление (0,01 Ом) и номинальное напряжение12 В. Расчёт будет понятен без введения понятия электродвижущей силы, т.к. дети знают: чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой.

;

Для сравнения: 10 А – допустимый ток в квартирной проводке. Ток силой 1200 А приведёт к сгоранию обкладок, и аккумулятор может взорваться от выделенного тепла. Учитель обращает внимание учеников на бережное обращение с аккумуляторами, особенно кислотными (свинцовыми).

Задача2 . Вы проводите каникулы в деревне (или на загородной даче). Единственная самодельная электрическая плитка, изготовленная вашим дедушкой, вышла из строя (перегорела спираль). Вам срочно нужна новая спираль. Проверив дедушкин сундук, вы обнаруживаете 3 одинаковых куска подходящей проволоки. Как их нужно соединить, чтобы получить спираль возможно большей мощности? Какие меры безопасности нужно предусмотреть перед использованием этой плиты?

Обсуждение результатов, формулирование выводов.

,

В квартире параллельное соединение, значит

-при параллельном соединении проволок, мощность спирали:

()

-при последовательном соединении:

— при смешанном соединении:

Вывод: При параллельном соединении проволок, мощность спирали наибольшая

Задача3 .В.И. Лукашик «Сборник задач по физике», Москва, Просвещение. №1220

5. Итог урока (оценки)

6. Домашнее задание: пар.25- 55 ( повторить)

Литература:

1.А. В. Перышкин «Физика — 8 », Дрофа, Москва 2010 г.

2.М.Н. Алексеева « Физика- юным», Москва «Просвещение» 1980 год.

3. Боброва С. В. Нестандартные уроки физики 7-10 класс. Волгоград: Учитель, 2003 г.

4. Ланина И. Я. 100 игр по физике: книга для учителя М. просвещение, 1995 г. В.И.Лукашик «Сборник задач по физике», учебное пособие для учащихся 7-8 класов средней школы, Москва «Просвещение» 1994 год.

5. Низамов И. М. Задачи по физике с техническим содержанием. Пособие для учащихся, Москва: просвещение, 1980 г.

6. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. Пособие для учителей М. “ Просвещение ”, 1992 г.