Разработка урока по физике "Лампа накаливания" (8 класс)

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь; предела для знания нет.
ФИРДОУСИ (Персидский и таджикский поэт, 940-1030г.г.)

Лампа накаливания.

(презентация в следующем файле)

Цели урока:         -Способствовать формированию коммуникативной и  учебно-познавательной компетентностей.

                             -Формирование самоорганизационных и проблемных компетенций через организацию работы в группах, самооценку и самоконтроль.

Задачи урока:

1.                           Активизировать знания учащихся по теме «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.

2.                           Продолжить развивать творческую и познавательную активность путем решения экспериментальных задач.

3.                           познакомиться с историей изобретения и конструкцией современной лампы накаливания.  Обосновать связь между материалом спирали электрической лампочки и количеством выделившейся теплоты.

4.                           Отработать навыки самооценки и самоконтроля.

ОБОРУДОВАНИЕ:

1.     Источник тока, ключ, реостат, амперметр, вольтметр, нагревательный элемент, соединительные провода, лампы накаливания.

2.     Мультимедиа проектор, презентация, экран.

   Тип урока: комбинированный.

Ход урока

1. Орг. момент.

2.Актуализация знаний.

В начале урока каждый учащийся получает лист самоконтроля, в который вписываются все ответы и  выставляются баллы за каждое  правильно выполненное задание (при  работе в группе, оценка за задание выставляется всем одинаковая, в случае его верного выполнения).

Анкета самоанализа работы. Ф.И.О. _____________________________________

(по пяти бальной системе оценок)

№	Этапы урока	Материал усвоил	Активность на уроке	Самостоятельность
1.	Актуализация знаний
2.	Решение задач
3.	Объяснение нового материала
4.	Работа в группах
5.	Оцени и аргументируй  работу своих товарищей

А) Разгадать кроссворд.

См презентация.

Б) «Найди ошибку» в таблице:

I = U * R	R = I\U	U = I\R	I = U\R
Q = IUt	Q = I\Ut	Q = UI\t	I = Qut
Ом = В * А	Дж = А * В * с	А = В\Ом	В = А\Ом

Это интересно:

      В древних архивах сохранились записи, свидетельствующие о том, что императора Нерона, страдавшего ревматизмом, придворные врачи лечили электрованнами. Для этого в деревянную кадку с водой помещали рыб, способных испускать электрические разряды. Находясь в такой ванне, император в течение предписанного врачами времени подвергался действию электрических разрядов и полей. Лечение проходило успешно.

      Впервые вне лаборатории и классной комнаты электрическая дуга была применена в 1845 г. в Парижской опере, чтобы воспроизвести эффект восходящего солнца. Успех был полный!

      В прошлом веке в Швейцарии была изобретена «электрическая нянька». Изобретатель предложил в детской кроватке под простыню подкладывать две тонкие металлические сетки, изолированные друг от друга сухой прокладкой и соединенные с низковольтным источником тока и звонком. Как только прокладка намокала, электрическая цепь замыкалась и начинал звенеть звонок, извещая мать о том, что нужно сменить пеленки.

      В Таиланде при строительстве линий электропередач перед электриками неожиданно возникли две проблемы. Первая — как предохранить линии высокого напряжения от обезьян, которые, подражая монтерам, легко влезают на опорные столбы и, играя проводами, производят короткие замыкания. Вторая — как обезопасить линии от слонов, выворачивающих опоры.

      Любителям научных курьезов можно сообщить рецепт изготовления гальванического элемента из лимона, описанный еще в 1909 году в журнале "Природа и люди"№28.

  Разрежьте лимон острым ножом поперек, стараясь по возможности не сминать и не разрывать тех тонких перегородок, которые делят лимон на гнезда. Затем в каждое гнездо воткните попеременно по кусочку (2 см.) медной и цинковой проволоки и соедините их концы последовательно тонкой проволокой. Соединять нужно все медные кусочки - одним проводом, цинковые - вторым. У вас получиться маленькая гальваническая батарея, дающая хотя очень слабый, но оказывающий некоторое физиологическое действие (проба на язык дает характерное покалывание). (А если вы подключите светодиод, то он будет светится.)

      Самый долгоживущий гальванический элемент - серно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 году. Подключенный к ней звонок работает и по сей день в Кларендонской лаборатории в Оксфорде (Англия).

Далее проверка домашних заданий у доски.

Проектные работы по группам:

- Расчет затраченной электроэнергии за одни сутки своего дома.

Это интересно:

      1 кВт•ч электроэнергии достаточен для выпечки 36 кг хлеба; добычи 30 кг нефти или 40 кг каменного угля; производства 2.7 кг газетной или 1.5 кг бумаги.

      Для выработки 1 кВт•ч электроэнергии на электростанциях расходуется около 600 г угля или 300 г жидкого топлива – мазута.

- Переход на летнее и зимнее время.

- Экспериментальное подтверждение теплового действия тока. 

II. Следующий этап нашей работы

Из истории дуговой лампы.

Осенью 1802 г. профессор физики Петербургской медико – хирургической академии Василий Владимирович Петров производил опыты с помощью построенной им самим огромной батареи гальванических элементов.

Однажды, исследуя сопротивления угля, В.В. Петров взял два угольных стерженька, соединил один из них с положительным полюсом электрической батареи, другой – с отрицательным и приблизил угли один к другому. Как только угли сблизились, их концы разогрелись так сильно, что начали светиться. Учёный стал немного отодвигать угли друг от друга. Внезапно в воздухе между ними возникло ослепительно яркое изогнутое белое пламя – электрическая дуга, от которой, как писал В.В. Петров, “тёмный покой довольно ясно освещен, быть может”.

Учёный заметил, что жар электрической дуги очень силен. В ней плавятся даже железные гвозди и медные пластинки. Это и не удивительно – теперь мы знаем, что температура в пламени дуги Петрова достигает до 6000 С.

В.В. Петров поставил много опытов с электрической дугой. Он получал ее в воздухе, в разрежённой среде, в различных жидкостях, наблюдал ее, заменяя угли металлами. Об открытом им явлении электрической дуги и ее исследованиях учёный написал две книги. В своих книгах В.В. Петров предсказал, что электрическая дуга получит применение в технике для освещения и нагревания.

Открытие В.В. Петрова было очень скоро незаслуженно забыто. Этому в немалой степени способствовали ученые иностранцы, занимавшие тогда начальственные места в русской Академии наук. Когда через девять лет, в 1811 г., английский ученый Г. Дэви снова получил в своей лаборатории электрическую дугу, он был признан первооткрывателем этого явления.

Первая еще несовершенная дуговая лампа конструкции Б.С. Якоби появилась в 1849 г. в Петербурге, на башне Адмиралтейства. Угли этой лампы приходилось сближать вручную. Лампа Якоби излучала такой сильный свет, что ее называли электрическим солнцем.

Русские изобретатели А. Шпаковский (в 1856 г.) и В. Чиколев (в 1865 г.) придумали регуляторы, которое автоматически поддерживали необходимое расстояние между углями. Дуговые лампы с регуляторами были сложны и стоили дорого.

Несовершенство регуляторов дуговых ламп очень ясно видел начальник телеграфа одной из русских железных дорог Павел Николаевич Яблочков. Ему было поручено следить за работой дуговой лампы прожектора, установленного на паровозе поезда важного назначения. Этот светильник потребовал много хлопот и так заинтересовал Яблочкова, что стал делом его жизни. Яблочков задумал сделать дуговую лампу простой и доступной для всех.

В 1876 году на выставке точных физических приборов в Лондоне П. Н.Яблочков демонстрировал перед посетителями необыкновенную “электрическую свечу” . Эта свеча горела ослепительно ярким светом.

В том же году “свечи Яблочкова” появились на улицах Парижа. Помещенные в белые матовые шары они давали яркий приятный свет. В короткое время чудесные свечи завоевали всеобщее признание. Ими освещались лучшие гостиницы, улицы и парки крупнейших городов Европы.

Электрическая лампа накаливания изобретена русским изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным. Еще со школьной скамьи у Лодыгина зародилась мечта о летательной машине, увлекая его на долгие годы. Ради этой идеи он нарушил обычай семьи – снял офицерский мундир и поступил на Тульский завод молотобойцем. Здесь Лодыгин всей душой привязался к технике. А в 1869 году представил в Главное инженерное управление проект летательной машины с электрическим двигателем. Царские чиновники не приняли его. А.Н. Лодыгину разрешили передать проект в помощь воюющей Франции. Изобретатель уехал во Францию, но и здесь осуществить мечту не удалось. Вернувшись в Россию, Лодыгин стал работать в обществе газового освещения в Петербурге.

Словно сказочная жар – птица, “электролет” ускользнул от молодого изобретателя, и лишь маленькая деталь его проекта осталась в руках, необыкновенная как перо жар- птицы. То была мысль о первой в мире электрической лампе накаливания.

Изобретатель принялся за исследовательскую работу. Он задумался6 что дает самый сильный свет в электрической дуге? Оказалось раскаленные концы угольных стержней, между которыми образуется дуга, дают более яркий свет, чем сама дуга. Так зачем же она нужна? И решил раскалить электрическим током угольные стержни- они и будут светиться.

В стеклянный баллон А. н. Лодыгин поместил тонкий угольный стержень между двумя медными держателями. Такая лампа светила всего полчаса, потом его угольный стерженек сгорал. Исследователь пробовал ставить в лампу два уголька, добиваясь того, чтобы сперва накалялся только один. Этот уголек быстро сгорал, но зато поглощал кислород в лампе. Когда первый уголек сгорал, раскалялся и начинал светиться второй. Он светил уже два часа.

Наконец А. Н. Лодыгин изготовил лампочку со сферической колбой, из которой был выкачен воздух, причем, снаружи, воздух в нее не просачивался. Угольный стержень такой лампы светился уже несколько десятков часов. Заявку на патент на свою лампу А. Н. Лодыгин подал 14 октября 1872 года.

…Осенним вечером 1873 года много народу шло одну глухую петербургскую улицу. Газетчики сообщили, что в этот день там будут пробовать электрическое освещение. Очевидец этого эксперимента рассказывал: “ В двух уличных фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, изливавшими яркий белый свет. Масса народа любовалось этим освещением, этим огнем с неба. Многие принесли с собой газеты и сравнивали расстояния, на которых можно было читать при керосиновом освещении и при электричестве”. Скоро засияла электрическим светом витрина большого магазина на одной из главных улиц столицы. Лампочки Лодыгина даже опустили в реку, и они отлично освещали водолазам место работы.

Осенью 1874 года Академия наук присудила А. Н. Лодыгину Ломоносовскую премию. Вскоре Лодыгин получил патент на свой способ освещения в 10 странах мира.

Все-таки лампочки Лодыгина служили не долго. Нужно было проделать еще тысячи опытов, чтобы создать прочную нить накаливания. А денег у ученого не было.

Американский ученый Эдисон получил несколько лампочек Лодыгина. Их привез в Америку один русский офицер. Эдисон понял, что изобретенные Лодыгиным лампочки- лучший способ освещения, только надо их усовершенствовать. У Эдисона было то, чего не было у Лодыгина,- много денег и много помощников. Как у всякого изобретателя у него был большой запас терпения . 6000 опытов проделал Эдисон со своими помощниками, чтобы найти самый прочный материал для угольных нитей японский бамбук – и лучший способ их приготовления.

В конце 1879 года Эдисон создал лампу с винтовым цоколем и патроном.

Лодыгин потратил 27 лет жизни на поиски лучшего материала для нити лампы накаливания! В 1890 году он получил в Америке патент на лампу с нитью из тугоплавких металлов – вольфрама, молибдена и тантала.

Во всем мире с тех пор нити для электрических ламп делают из вольфрама, температура плавления которого –3380 градусов по шкале Цельсия.

Сейчас наша электроламповая промышленность выпускает в год миллиарды самых разнообразных ламп накаливания. Помимо всем известных ламп, есть и необычные. Например, лампы – гиганты, применяемые для морских маяков. Некоторые из таких ламп имеют высоту более метра, массу свыше 7 кг., а мощность 500000 Вт. Существуют и лампы карлики массой 0,02 г. Такие лампы используют в медицине.

Современная лампа накаливания – очень удобный, безопасный и дешевый источник света. Но и в ней лишь небольшая доля подводимой энергии (всего 7%) превращается в энергию видимого света, причем ее свет сильно отличается от дневного. Будущее, конечно, за лампами “дневного света”, но сейчас лампы накаливания остаются наиболее популярными и широко распространенными источниками света

Задачи

1.     Лампы, на цоколях которых написано 220В, 75Вт и 220В, 300 Вт, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220В. Какая из них будет гореть ярче?

2.     Как будут гореть три одинаковых 40-ватных лампы, рассчитанных на напряжение 220В, соединенные по схеме рис. 46, если напряжение на АС равно 220В?

Ответ: Лампы Л1 и Л2 будут гореть одинаково, но слабее, чем лампа Л3.

3.     Две одинаковые лампы включены по схеме рис.48. Ползунок реостата находится посредине. Как изменится накал ламп, если сместить ползунок реостата?

Ответ: При перемещении ползунка к точке А накал лампы Л1 уменьшается, а лампы Л2 увеличивается.

4.     Пять электрических ламп, рассчитанных на напряжение 110В каждая, мощности которых 40,40,40,60 и 60 Вт, должны быть включены в сеть с напряжением 220В так, чтобы все горели нормальным накалом. Начертите схему цепи.

 Ответ:

Физ. минутка «ТИШИНА».

(Закрыли глаза и себя похвалили: «Я- умница, я- помощник».)

Дополнительные задания.

1. Сколько времени будут нагреваться 1,5 л воды от 20°С до 100°С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если КПД его 80%?

2. За время 40 с в цепи, состоящей из трех одинаковых проводников, соединенных параллельно и включенных в сеть, выделилось некоторое количество теплоты. За какое время выделится такое же количество теплоты, если проводники соединить последовательно?

IV. Подведение итогов.

1)Подсчет набранных баллов по листу самоконтроля

2)Кто из вас набрал более --- баллов? (оценка «5»)(по шкале перевода баллов) и т.д.

           V. Рефлексия:

¾   Какие понятия мы повторили на уроке?

¾   Какие формулы мы повторили в течение урока?

¾   А какие формулы «Электричества» мы сегодня НЕ использовали?

¾   Какие практические навыки мы вспомнили?

¾   Что нового вы узнали на уроке?

¾   Какие моменты урока были для вас наиболее интересными?

VI. Завершение урока.

Сдайте, пожалуйста, лист самоконтроля. Запишите домашнее задание:

 «Радость видеть и понимать,

 есть самый прекрасный дар природы»

А. Эйнштейн