Виды соединений электрической цепи №2.
реклама
1 Разработка урока физики "Виды соединений электрической цепи" Главная цель процесса обучения – это повышение эффективности урока. Вы уже знаете, что тема моей проблемы это «логические операции в процессе обучения физике», которые, главным образом направлены на повышение интереса к уроку, а значит и повышения качества знаний. Тема сегодняшнего урока очень близка учащимся, т.к. используется ими в повседневной жизни и позволит им сделать выводы. Что же нового и особенного вы увидите сегодня. Используя теоретические и экспериментальные методы изучения материала, я изменяю последовательность изложения. Так при теоретическом изучении мы будем раскрывать следующий ряд логических переходов: зависимость сопротивления цепи от длины и площади поперечного сечения сопротивления цепи в последовательных и параллельных соединениях – закон Ома для каждого проводника и для всей цепи в каждом из этих случаев - сила тока и напряжение на всей цепи - выявим, в чем сходство и в чём различия. При экспериментальном обосновании выводов урока покажем учащимся иной логический путь: измерение силы тока и напряжения – получения вывода о напряжении и силе тока на всей цепи – расчёт сопротивлений проводников – получение выводов об общем сопротивлении. Далее обобщим и сделаем выводы. Весь урок сопровождается демонстрацией презентации к уроку. Физика - удивительная вещь: она интересна, даже если в ней ничего не понимаешь. (М. Аров) Цель: изучить параллельное и последовательное соединения проводников в электрической цепи. Задачи: образовательные: теоретически определить общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников; теоретически определить соотношение между величинами силы тока (напряжения) на отдельных участках цепи при параллельном и последовательном соединениях проводников; экспериментально определить соотношение между величинами силы тока (напряжения) на отдельных участках цепи при параллельном и последовательном соединениях проводников; экспериментально определить общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников; продолжить формирование умений и навыков собирать простейшие электрические цепи, а также пользоваться измерительными приборами (амперметром и вольтметром). воспитательные: продолжить воспитание отношение к физике как к экспериментальной науке; 2 продолжить работу по формированию умений работать в коллективе (умение высказать свою точку зрения и выслушать точку зрения товарища, умение уважительного отношения к мнению товарища и др.). развивающие: продолжить работу по формированию умений делать выводы и обобщения на основе результатов проведённого исследования; продолжить развитие мышления, творческих и исследовательских способностей учащихся. Оборудование: Для всех: компьютер, презентация, шесть лампочек, два ключа, выпрямитель на 4-10. (на одну группу) * источник питания (4В); амперметры лабораторные (4 шт.); вольтметры лабораторные (4 шт.); ключ; лампочки от карманного фонарика (2 шт.); резисторы, сопротивлением 1 Ом (2 шт.); провода соединительные; - можно использовать и меньшее количество приборов (по наличию). Ход урока 1. Организационная часть (2 мин): Учащимся раздаются таблицы для заполнения в течение урока. Последовательное соединение 1 2 общ Параллельное соединение 1 2 общ Сила тока I (А) Напряжение U(В) Сопротивление R (Ом) Последовательное соединение Схема Сила тока I (А) Напряжение U(В) Сопротивление R (Ом) 2. Повторение пройденного (10 мин): Параллельное соединение 3 1. Двое учащихся выходят к доске и переводят внесистемные единицы в систему СИ: 1) 1мА, 100кВ, 10МА, 50 мОм, 25 мкА; 2) 360 кВ, 30 мкОм, 100 мВ, 1000 мОм, 200 кА; 2. Двое учащихся собирают цепь по предложенной схеме: 3. Двое учащихся рисуют простейшую схему цепи по данным приборам: 1) источник тока, лампочка, реостат, ключ, амперметр, вольтметр (присоединен к лампочке). 2) источник тока, сопротивление, ключ, амперметр, вольтметр (присоединен к источнику тока). Проверку выполненных заданий проводят учащиеся (взаимоконтроль). Пока выполняются индивидуальные задания, класс разгадывает “кроссворд - наоборот”. 4. Повторяем закон Ома для участка цепи. 3. Изучение нового материала (18 мин) 2. Изучение нового материала Для того чтобы донести до учащихся цель данного занятия, вначале урока подвожу небольшой итог по пройденному материалу примерно следующего содержания: Итак, на прошлых занятиях мы с вами познакомились с такими электрическими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление; познакомились с приборами для 4 измерения силы тока и напряжения; экспериментально установили закон Ома для участка цепи, а также научились собирать простейшую электрическую цепь. Простейшая электрическая цепь у нас состояла из источника тока, ключа и лампочки. В этой цепи мы использовали лишь один потребитель электрической энергии – электрическую лампочку. Но на практике такие электрические цепи встречаются редко. В основном электрические цепи состоят из большого числа потребителей электрической энергии, причём по–разному соединённых между собой. Мы с вами уже встречались с разными способами соединения проводников в электрической цепи, но сегодня на уроке мы изучим эти соединения более подробно. Объявляю тему занятия, учащиеся записывают тему занятия в тетрадь. После этого обращаю внимание учащихся на доску, на которой изображены две электрические схемы. Схема 1 Схема 2 Вместе с учащимися выделяем сходства и различия данных электрических цепей. При этом особое внимание заостряю на том, что проводники, включенные в указанные схемы, соединены по–разному. Здесь же с учащимися выясняем каким образом соединяются проводники в указанных электрических схемах, после чего сообщаю как называются данные способы соединения проводников в электрической цепи. В результате беседы приходим к следующим выводам: Вывод 1: в схеме 1 три проводника (три резистора) соединены в цепь друг за другом. Такое соединение проводников в электрической цепи называется последовательным. Вывод 2: в схеме 2 в электрическую цепь включены две лампочки. Одним концом лампочки соединены в точке А, другим в точке Б. Такое соединение проводников в электрической цепи называется параллельным. Далее предлагаю учащимся сегодня на уроке самим экспериментально изучить последовательное и параллельное соединения проводников в электрической цепи. Для этого предлагаю учащимся разделиться на группы и выбрать для исследования один из способов соединения проводников в электрической цепи. (Количество учащихся в группе не превышает 5 – 6 человек. Также желательно чтобы количество групп занимающихся исследованием последовательного и параллельного способов соединения проводников было одинаковым). Далее вместе с учащимися формулируем задачи, решение которых планируем осуществить при проведении исследования, а также намечаем порядок выполнения работы. 5 Задачи: 1 Для каждого участка цепи, выбранного способа соединения проводников (схема 1 или схема 2), экспериментально определить значения силы тока и напряжения. 2 Определить общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников (задание для групп, проводящих исследование последовательного способа соединения проводников в электрической цепи). 3 На основании полученных в ходе исследования результатов сделать соответствующие выводы. Порядок выполнения работы 4 Выбираем способ соединения проводников в электрической цепи, к изучению которого собираемся приступить. 5 Решаем, каким образом можно определить, например, силу тока на различных участках цепи. Рисуем соответствующую схему электрической цепи. 6 Показываем схему учителю. 7 Определяем, какие приборы нам нужны и в каком количестве. Берём необходимые приборы на демонстрационном столе. 8 Собираем электрическую цепь и показываем её учителю. 9 Замыкаем электрическую цепь. Показания приборов записываем в тетрадь. Делаем соответствующие выводы. 10 Аналогичным способом определяем другие электрические величины для исследуемого способа соединения проводников в электрической цепи. Примерный ход выполнения работы учащимися Последовательное соединение проводников схема 3 Для того, чтобы экспериментально определить значение силы тока на различных участках цепи при последовательном соединении проводников, учащиеся собирают электрическую цепь по предложенной ими электрической схеме (например, по схеме 3). И на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении сила тока на любых участках цепи одинакова. 6 схема 4 Аналогичным образом учащиеся определяют напряжение на различных участках цепи (схема 4) и на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных её участках. Далее, определив силу тока в цепи и полное напряжение, по закону Ома определяют общее сопротивление цепи. А так как сопротивление каждого резистора известно (оно указано на корпусе резистора), то на основании полученного данного учащиеся делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных её проводников. Аналогичным образом проводится исследование параллельного соединения проводников в электрической цепи. Примечание: При проведении экспериментального исследования параллельного соединения проводников в электрической цепи, не ставлю на занятии перед учащимися задачу определения общего сопротивления цепи. С этим заданием предлагаю учащимся поработать дома. После того, как работа в группе будет закончена, предлагаю представителям от каждой группы на доске вкратце отобразить ход проведённого исследования. Например, для того, чтобы выяснить каким образом группа определила силу тока на отдельных участках цепи исследуемого ими способа соединения проводников, представитель отображает соответствующую электрическую схему, которую они собирали для решения данной задачи и записывает вывод, который был ими сделан на основе полученных результатов. Аналогичным образом представляются и другие результаты, полученные в ходе выполнения работы. (Это позволяет учащимся судить о достоверности сформулированных их группой выводов, так как другие группы учащихся, изучавшие тот же способ соединения проводников в электрической цепи, получили те же результаты, что видно из записей на доске, сделанных представителями от каждой группы). 7 После этого все полученные в ходе выполнения работы результаты оформляем в тетради в следующем виде: Последовательное соединение Параллельное соединение Сила тока во всех участках цепи Сила тока в неразветвлённой части цепи равна одинакова. сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках. Полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках Напряжение на концах параллельно цепи. соединённых проводников одно и то же. Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Записав на доске все полученные выражения, вместе с учащимися проводим следующие аналогии между электрическим током и током воды в водопроводе и реке: Аналогия 1 — сколько воды втекает в водопроводную трубу, столько и вытекает из неё, вода нигде не накаливается. Аналогично, при последовательном соединении проводников сила тока во всех участках цепи одинакова. Аналогия 2 — поток воды в реке, встречая на своём пути препятствие, распределяется по двум направлениям, которые затем сходятся вместе. Аналогично сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках. 8 Далее обсуждаем с учащимися полученное выражение (5) на основе следующих рассуждений: Электрический ток в металлах обусловлен движением электронов Чем длиннее цепь, тем больший путь приходится преодолевать электронам при своём движении Тем большее сопротивление оказывается движению свободных электронов со стороны ионов, расположенных в узлах кристаллической решётки Тем больше общее сопротивление электрической цепи при последовательном соединении проводников. Это позволяет глубже понять смысл полученных в ходе исследования результатов. 3. Подведение итогов Беседуя с учащимися, подводим итог тому, что нового узнали сегодня на уроке 4. Домашнее задание (1 мин) 1. § 48, 49. Упр. 22 (1), стр. 113. 2. Дома предлагаю учащимся на основе полученных выражений (2) и (4), а также, используя закон Ома для участка цепи, получить выражение, позволяющее определить общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников в электрической цепи. 3. Придумать все возможные схемы для четырех резисторов. Дома предлагаю учащимся на основе полученных выражений (2) и (4), а также используя закон Ома для участка цепи, получить выражение, позволяющее определить общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников в электрической цепи. (На следующем занятии обсуждаем с учащимися полученное ими выражение и осуществляем его экспериментальную проверку). 5. Дополнительный материал (2 мин): Смешанное соединение: схема. Последовательное соединение выключателей 9 Если несколько выключателей подключены последовательно, то для замыкания цепи необходимо, чтобы они все были включены (контакты замкнуты). Эта схема показывает простейшую цепь с двумя выключателями, подключенными последовательно для управления одной лампой. И выключатель S1 и выключатель S2 должны быть включены для того, чтобы загорелась лампа. Параллельное соединение выключателей Если несколько выключателей подключены параллельно, то достаточно включить только одну из них (замкнуть ее контакты), чтобы замкнуть цепь. Эта схема показывает простейшую схему с двумя выключателями, подключенными параллельно для управления лампой. Или выключатель S1 или выключатель S2 (или оба выключателя) должны быть включены, чтобы лампа загорелась. Резерв: Через 10 секунд скажите: "Какое изменение нужно произвести в порядке расположения записей, чтобы получилась "логическая цепочка"?" I. II. 1 Протон 1 1мОм 2 Ядро 2 1кОм 3 Молекула 3 1Ом 4 Атом 4 1 МОм (1,2,4,3) (1,3,2,4) 10 Записи учащихся в тетради: Параллельное и последовательное соединения проводников Последовательное соединение Параллельное соединение Сила тока во всех участках цепи Сила тока в неразветвлённой части цепи равна одинакова. сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках. Полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках Напряжение на концах параллельно цепи. соединённых проводников одно и то же. Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Литература 1. Перышкин А.В., Физика: учебник для 8-го класса средней школы. 2. Перышкин А.В. и др. “Преподавание физики в 6-8 классах средней школы” 3. Материалы сети Интернет.