Урок в 8 классе «Лампа накаливания. Электронагревательные приборы. Короткое замыкание. Плавкие предохранители»

Цели урока:

Образовательная - выяснить причины перегрузки сети и короткого замыкания, объяснить учащимся назначение предохранителей; изучить устройство лампы накаливания.

Воспитательная - воспитывать целеустремленность, уверенность в своих силах.

Развивающая - развивать логическое и аналитическое мышление , формировать научное мировоззрение.

Методические рекомендации по подготовке и проведению урока. Необходимо заранее дать задание детям подготовить сообщения на темы «Современные и устаревшие источники освещения», «Электронагревательные приборы». При этом необходимо дать четкие указания, какую информацию Вы ожидаете увидеть и услышать.

Материально-техническое обеспечение урока: проектор, наглядные пособия (лампы накаливания, люминесцентные лампы, плавкие предохранители).

РАЗРАБОТКА УРОКА

1. Организационный этап. Здравствуйте. Сегодня наш урок я хочу начать словами Михаила Афанасьевича Булгакова «Уютнейшая вещь керосиновая лампа, но я за электричество!».

2.Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. Рассматривать мы будем практические вопросы: как использовать различные действия электрического тока. Итак, тема нашего урока «Лампа накаливания, Электронагревательные приборы. Короткое замыкание. Плавкие предохранители».

3.Актуализация знаний. Обратите внимание на слова – накаливания, нагревательные, плавкие. На какое действие электрического тока они нам указывают? (Предполагаемые ответы учеников, тепловое).

Итак, давайте проверим усвоение предыдущей темы. Для этого, проведем взаимный опрос (Ученики по очереди отвечают друг другу на вопросы) (слайд 2) (3 мин)

1.В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается?

2.Почему при прохождении тока проводник нагревается?

3.Почему, когда по проводникупропускают электрический ток, проводник удлиняется?

4.По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выде­ляемое проводником с током?

5.Как формулируется закон Джоуля - Ленца?

6.Последовательно соединенные медная и железная проволоки оди­наковой длины и сечения подключены к аккумулятору. В какой из них выделится большее количество теплоты за одинаковое время?

Проверьте правильность своих ответов (слайд 3).

1.В нагревании проводника. При увеличении сопротивления проводника.

2.При прохождении тока свободные электроны ударяются об атомы находящиеся в узлах кристаллической решетки, при этом передают атомам часть своей кинетической энергии. Кинетическая энергия атомов возрастает, следовательно, проводник нагревается.

3. Так как кинетическая энергия атомов возрастает, то увеличивается расстояние между ними. Следовательно, проводник удлиняется.

4.Q =A(тока) = IUt=I²Rt

5.При прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.

6.В железной. Так как удельное сопротивление железа больше, чем у меди.

4. Первичное усвоение новых знаний

Прежде чем начать изучать современные источники освещения, совершим экскурс в историю, и посмотрим, как это желали наши предки.Детям давалось задание заранее подготовить рассказ о способах освещения жилища, используя различные источники информации. (Выступления учеников)

Костер (слайд 4)

Факел (слайд 5) Это пропитанная любой смолой пористая ткань, которая поджигалась и пока не прогорала вся смола, освещалось помещение.

Масляная лампа (слайд 6) В сосуд с маслом помещался фитиль из ткани. За счет капиллярных явлений масло пропитывало фитилек, и он горел. Так как фитиль не был ничем закрыт, то приток воздуха, необходимый для горения был беспрепятственный.

Керосиновые лампы (слайд 7). Эти лампы похожи на масляные, но уже закрыты стеклянной колбой с отверстием вверху. Так как во время горения керосина воздух внутри колбы нагревался, то за счет конвекции, он поднимался вверх, что обеспечивало приток свежего воздуха через боковые отверстия и горение усиливалось.

Свечи (слайд 8) Твердое топливо всегда более безопасно, чем жидкое, поэтому появились сначала восковые, затем стеариновые свечи. Устроены они, как и масляная лампа – поджигался фитиль. Вещество, из которого состоит свеча, имея малую температуру плавления, плавится, смачивает фитиль и горение поддерживается.

Электрическая дуга (слайд 9) Если взять два угольных электрода, подать на них напряжение и привести в соприкосновение, то в месте контакта (где соприкасаются узкие части) сопротивление возрастает за счет уменьшения площади соприкосновения. При этом возрастает выделяемое количество теплоты (это тема прошлого урока), угли раскаляются и начинают светиться. Оказалось, что если развести электроды на несколько миллиметров, то между ними возникнет светящаяся дуга. Причина ее появления – явление термоэлектронной эмиссии, которое мы будем изучать в старших классах. Это был первый источник света, использующий электричество. Но у него был один очень существенный недостаток – очень яркий, неприятный для глаз свет. Поэтому сегодня дуговой разряд для освещения практически не используется. Единственное, где мы можем наблюдать его применение – маяк.

А в быту используются совершенно другие источники света.

Первая лампа накаливания вместо металлической нити содержала нить из бамбука, обожженного без кислорода. Своего рода тончайший угольный стержень.

Эту лампу изобрел Эдисон. Но у нее был очень существенный недостаток - она горела не более часа. Лампу с металлической нитью, практически одновременно с Эдисоном изобрел русский ученый Лодыгин. Его идею подхватил Эдисон и, будучи коммерсантом, распространил эту лампу по всему миру. Поэтому он и считается изобретателем лампы накаливания, а имя Лодыгина известно только в России (слайд 10)

Рассказывает учитель.

Сейчас мы с вами более подробно рассмотрим, как устроена и функционирует лампа накаливания (слайд 11)

Нить накала. Это вольфрамовая нить. Как вы думаете, почему был выбран этот материал? (Предполагаемые ответы – у вольфрама большая плотность, большое удельное сопротивление). Нить скручена в спираль. Для чего? (Предполагаемые ответы – для экономии места, для увеличения сопротивления, так как с увеличением длины проводника, его сопротивление увеличивается). Все это верно, но есть еще одна причина. Расположенные близко друг к другу витки, нагревают друг друга, что позволяет использовать меньшую силу тока.

Эта нить удерживается металлическими стойками, которые впаяны в стеклянные держатели. Из лампы откачан воздух. Это нужно для того, чтобы вольфрам не окислялся и не испарялся. Нить соединена с обоих концов с проводниками, один из них выведен в цоколь, а второй – внутри лампы к центральному контакту. Затем и цоколь, и центральный контакт присоединят к источнику тока. Вся эта система кроме цоколя, помещена в стеклянную колбу. Так как в идеале внутри лампы должен быть вакуум, но это очень трудно сделать (Как вы думаете почему?), то туда закачивают инертный газ. Вспомним курс химии. Какой газ называют инертным? (Предполагаемые ответы – не взаимодействует с другим веществом). Газ должен быть разреженным, так как при нагревании его давление возрастет, и лампу может просто разорвать. Причину этого мы будем изучать в старших классах.

Срок службы лампы зависит, прежде всего, от используемого напряжения. Чем оно ниже, тем дольше будет работать лампа, но тем тусклее она будет светить. Если нам нужен яркий свет, например для фотосессии, то напряжение повышают, но срок службы лампы сокращается в разы.

А сейчас совершим виртуальную экскурсию и узнаем, какие виды ламп существуют.

1.Обычная бытовая

2.Перекальная лампа. Применяется в проекционной аппаратуре. Ее мощность порядка 0,5 кВт (слайд 12)

3. Лампа от мотоцикла или швейной машины (слайд 12).

4. Лампочка от карманного фонарика (слайд 13)

5. Сигнальная лампочка. Используется в аппаратуре (слайд 13).

Устройство всех этих ламп одинаковое. Разница лишь в подаваемом напряжении и степени яркости.

К сожалению, лампа накаливания имеет малую эффективность. Только около 5% энергии дает свет. Все остальное превращается в тепло. Поэтому на смену им приходят лампы нового типа, внутри которых светится специальное вещество – люминофор. Они называются люминисцентные (слайд 14). Люминофор наносится изнутри на стенки лампы, а сама колба заполняется парами ртути. КПД их на порядок превышает лампы накаливания, срок службы гораздо больше, но они существенно дороже и благодаря парам ртути вредны для окружающей среды. Следующее поколение ламп светодиодные. В них используется явление люминесценции.

А сейчас перейдем к следующему вопросу.Электронагревательные приборы. (Детям заранее дается задание подготовить сообщения и презентации по различным видам электронагревательных приборов) (слайд 15). Вывод, который учащиеся должны сделать самостоятельно, какое количество теплоты прибор получает от источника тока, такое же он и выдает в окружающую среду.

Чтобы применение нагревательных приборов было безопасным, необходимо избегать короткого замыкания. Для этого используют плавкие предохранители.

Давайте запишем определение короткого замыкания - это соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого гораздо меньше сопротивления этого участка. И если вдруг случится короткое замыкание, то сопротивление цепи уменьшится.

По закону Ома для участка цепи, I=U\R, сила тока при этом увеличится. Нагревательные приборы с проводником соединены последовательно. Значит при падении сопротивления на приборе, сопротивление провода резко возрастает. А мы знаем из закона Джоуля - Ленца, что количество теплоты, выделяемое на проводнике, при последовательном соединении, прямо пропорционально сопротивлению

Q=I²*R*t. Тепло, выделившееся при коротком замыкании в проводнике, приведет к тому, что проводник начнет плавиться и возникнет пожар (слайд 16)

Плавкий предохранитель, это стеклянная колбочка, внутри которой находится проволочка из легкоплавкого материала. Чаще всего это свинец. Она присоединена к двум контактам на конце трубки. При коротком замыкании она расплавляется и цепь размыкается. Предохранители рассчитаны на разную силу тока (эти данные написаны на нем) и отличаются друг от друга только толщиной проволочки (слайд 17)

Приведите примеры, пожалуйста, где в быту вы встречали плавкие предохранители? ( Предполагаемые ответы – в микроволновой печи, утюге, конвекторе, электрическом счетчике)

5. Первичная проверка понимания.

А сейчас откройте опорный конспект (слайд 18) Внимательно посмотрите на него. Есть ли в нем моменты, которые вам не понятны?

6) Первичное закрепление. Для закрепления материала сейчас ответим на вопросы (слайд 19)

1. Сила тока в сетевом шнуре и спирали электроплитки одна и та же. Почему же спираль раскаляется, а шнур остается холодным? (Предполагаемый ответ: спираль изготовлена из материала с большим удельным сопротивлением)

2.Почему в предохранителях обычно используют проволочку из свинца? (Предполагаемый ответ – так как температура плавления свинца низкая, и при нагревании проводника свинец расплавляется и контакт размыкается).

3.На одной лампе написано «220 В, 100 Вт», на другой «220 В, 40 Вт». У какой из них сопротивление нити накала в рабочем состоянии больше?

(Предполагаемый ответ - сопротивление больше у второй лампы в 2,5 раза. Так как мощность прямо пропорциональна сопротивлению).

4.Увеличится или уменьшится потребляемая елочной гирляндой мощность, если уменьшить количество лампочек на одну?

(Предполагаемый ответ – уменьшится, так как при последовательном соединении сопротивления складываются, то, изъяв одну лампу, мы сопротивление уменьшим).

7) Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Параграф 42 прочитать. Опорный конспект выучить. Ответить на вопросы. (При необходимости, расчеты произвести в тетради)

5.Как следует подключить к источнику постоянного напряжения пять резисторов с различными сопротивлениями, чтобы получить максимальное количество теплоты за 1 мин?

6.Можно ли включать в сеть 220 В две последовательно соединенные лампы, на которых написано «25 Вт, 110 В» и «100 Вт, 110 В»?

7.На часть раскаленной спирали электроплитки попала вода. Как изменился накал тех участков спирали, на которые вода не попала? При решении учтите зависимость сопротивления металла от температуры.

8.Перегоревшую нагревательную спираль заменили другой, которая отличается только меньшим диаметром проволоки. Как изменилась мощность нагревателя?

8) Рефлексия (подведение итогов занятия)

Итак, сегодня мы с вами познакомились с одним из действий электрического тока - тепловым. Узнали устройство и принцип действия лампы накаливания и электробытовых приборов. Так же выяснили, для чего нужны и как устроены плавкие предохранителя. И теперь, я надеюсь, вы более ответственно отнесетесь к перегоревшим предохранителям и не станете заменять их «жучками». Иначе пожар неизбежен. Всего вам наилучшего.

Конец урока

Так же помимо основного домашнего задания по желанию задается дополнительное задание по этой теме. Задания, требующие экспериментального подтверждения, являются долгосрочными и презентуются на последующих уроках или на уроках обобщения и систематизации знаний.

В случае необходимости, учитель снабжает ребят лабораторным оборудованием и направляет их деятельность, но не навязывает свое видение вопроса. Давая задание, учитель может порекомендовать список сайтов с необходимой информацией и сообщить критерии презентации. Она должна быть научной, наглядной, интересной, доступной (все термины и понятия нужно объяснить). Источники информации должны присутствовать обязательно для проверки достоверности.

По данной теме ученица решила проверить утверждение, что «Пусть лучше лампочка дольше горит в часто посещаемых местах, чем постоянно ее включать и выключать. Так энергии будет тратиться меньше».

Эксперимент проводился в гараже, снабженным отдельным счетчиком электроэнергии. На протяжении 10 дней в нем круглосуточно горела лампа накаливания мощностью 75 Вт. Фиксировались начальные и конечные показания счетчика. Затем 10 дней ежедневно лампу включали и выключали по 100 раз. Фиксировались начальные и конечные показания счетчиков. По окончанию эксперимента был сделан вывод: что при кратковременном разрыве у лампы накаливания нет пускового тока, поэтому расход электроэнергии выходит одинаковый. Ход и данные эксперимента были оформлены в виде презентации. В сжатом виде она представлена на слайде № 20.

Таким образом, развив критическое мышление и умение работать с медиапространством, ученик будет защищен от негативного влияния рекламной и прочей информации, научится применять в жизни, полученные в школе навыки и знания, что гарантирует быструю и продуктивную работу в будущем, умение презентовать себя и свои достижения

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/410837-urok-v-8-klasse-lampa-nakalivanija-jelektrona