Г о с у

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 230
с углубленным изучением химии и биологии
Фрунзенского района Санкт-Петербурга.. 192238. г. Санкт-Петербург. ул .Пражская д.25.
телефон-факс 269-89-02. 268-84-66, 268-01-66
e-mail: [email protected]
сайт школы: school230.ru
Методическая разработка демонстрационного
эксперимента по физике
«Исследование сопротивления проводника»
8 класс
Учитель физики:
Романова Елена Борисовна
Санкт-Петербург
2013
Введение: из года в год при ответе на простой вопрос, что будет с сопротивлением
проводника, если силу тока (напряжение) увеличить в 2 раза, достаточно большое число
учащихся пытаются применить закон Ома для участка цепи и отвечают, что оно
увеличится (уменьшится) в 2 раза. Демонстрационный эксперимент позволяет наглядно
доказать, что сопротивление проводника не зависит ни от силы тока, ни от напряжения.
Оно зависит от материала, длины проводника и площади поперечного сечения.
Теоретические основы: Сила тока равна отношению электрического заряда, прошедшего
через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения. Сила тока измеряется
с помощью амперметра, включенного в цепь последовательно. При последовательном
соединении элементов электрической цепи сила тока во всех участках одинакова.
Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении
единичного положительного заряда из одной точки в другую. Для измерения напряжения
используют вольтметр, который включается в цепь параллельно с тем элементом,
напряжение на котором требуется измерить.
При протекании электрического тока через проводник электроны взаимодействуют с
ионами
кристаллической
решетки
металла.
При
этом
происходит
замедление
упорядоченного движения электронов через поперечное сечение проводника. Каждый
проводник противодействует электрическому току, оказывая ему сопротивление. Разные
проводники
обладают
разным
сопротивлением
из-за
различия
в
строении
их
кристаллической решетки, из-за разной длины и площади поперечного сечения.
Сила тока, напряжение и сопротивление связаны между собой законом Ома для участка
цепи.
Цель эксперимента: овладение умениями проводить наблюдения электрических
явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать измерительные
приборы для изучения физических явлений; представлять результаты измерений с
помощью таблиц и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: вывод формулы
для расчета сопротивления проводника.
Задачи эксперимента: подготовить учащихся к выполнению обязательных лабораторных
работ по программе «Измерение сопротивления при помощи амперметра и вольтметра»,
«Изучение зависимости электрического сопротивления проводника от его длины,
площади поперечного сечения и материала. Удельное сопротивление», «Регулирование
силы тока реостатом»
Оборудование: Программно-аппаратный цифровой измерительный комплекс учителя НР:
демонстрационный
измерительный
прибор
универсальный
–
2
шт,
набор
демонстрационный "Постоянный ток", источник питания 12 В регулируемый, панель «ρ,
l, S»
Опыт №1. Измерение сопротивления лампы. Из демонстрационного набора «Постоянный
ток» потребуются ключ, лампа, резисторы, соединительные провода; источник питания
12 В регулируемый; демонстрационный измерительный прибор универсальный – 2 шт. На
магнитной доске учеником – тьютером собирается электрическая схема. Последовательно
с источником тока, лампой и ключом располагается демонстрационный измерительный
прибор универсальный, работающий в режиме амперметра (нажать один раз на кнопку
стоп). Параллельно лампе подключается демонстрационный измерительный прибор
универсальный, работающий в режиме вольтметра (нажать три раза на кнопку стоп). Для
изменения силы тока в цепи последовательно амперметру подключаются резисторы 1 Ом,
2 Ом и 3 Ом.
Измерение силы тока, напряжения и расчет сопротивления.
Данные заносятся в таблицу:
№ опыта
Сила тока I, А
Напряжение U, В
Сопротивление
лампы R,Ом
1
2
3
4
Следует обратить внимание на округление результатов измерений и расчетов.
Опыт №2. Используя магнитную панель «ρ, l, S», источник питания 12 В регулируемый,
демонстрационный измерительный прибор универсальный – 2 шт, ключ и сопротивление
2 Ом собирается схема для измерения силы тока и напряжения.
1.Два одинаковых проводника из нихрома, но разной длины (на панели «ρ, l, S» клеммы 3
и 4; 3 и 5)
Длина
Сила тока Напряжение Сопротивление Во
проводника I, А
2l
раз
U на лампе, проводника
сопротивление
В
проводника больше, чем
R,Ом
первого
l
сколько
второго
2.Два проводника из нихрома, одинаковой длины, но с разным диаметром проволоки (на
панели «ρ, l, S» клеммы 3 и 5; 6 и 7)
Диаметр
Площадь
Сила
Напряжение Сопротивление Во
проводника, поперечного тока I, А
мм
U, В
сечения, мм2
сколько
раз
проводника
сопротивление первого
R,Ом
проводника
больше,
чем второго
0,25
0,05
0,36
0,01
3.Два проводника одинаковой длины и диаметра, один из константана, другой из нихрома
(на панели «ρ, l, S» клеммы 1 и 2; 3 и 5)
Материал
Удельное
Сила
проводника сопротивление тока
ρ, Ом мм2/м
Напряжение Сопротивление Во сколько раз
I, U, В
А
проводника
сопротивление
R,Ом
второго
проводника
больше,
чем
первого
константан
0.5
нихром
1.1
Опыт №3. Используя реостат, источник питания 12 В регулируемый, демонстрационный
измерительный прибор универсальный – 2 шт, ключ и лампу собирается схема для
измерения силы тока и напряжения на реостате. Перемещая ползунок реостата,
производят замеры, данные заносятся в таблицу.
№ опыта
Сила тока I, А
Напряжение U, В
Сопротивление
реостата R,Ом
1
2
3
4
Выводы из опытов: сопротивление не зависит от силы тока и напряжения, а зависит от
длины
проводника,
площади
поперечного
сечения
и
материала
проводника.
Сопротивление реостата может меняться, т к меняется длина проводника по которому
протекает электрический ток.
Список литературы:
Перышкин А.В., Физика. 8 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений.М.: Дрофа, 2010.
Приложение1
Тест
1. Реостат применяют для регулирования в цепи …
А) напряжения
Б) силы тока
В) напряжения и силы тока
2. При увеличении длины проводника его электрическое сопротивление…
А) уменьшится
Б) увеличится
В) не изменится
3. Сила тока в электрической цепи 2 А при напряжении на его концах 5 В. Найдите
сопротивление проводника.
А) 10 Ом
Б) 0,4 Ом
В) 2,5 Ом
Г) 4 Ом
4. Какая величина равна отношению работы электрического поля при перемещении
единичного положительного заряда к этому заряду?
А) сила тока
Б) напряжение
В) сопротивление
Г) работа тока
5. Сила тока в проводнике…
А) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
Б) обратно пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
В) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно
пропорциональна его сопротивлению
Г) прямо пропорциональна сопротивлению проводника и обратно пропорциональна
напряжению
6. При увеличении поперечного сечения проводника его электрическое сопротивление…
А) уменьшится
Б) увеличится
В) не изменится
7. Найдите верное соотношение:
А) 1 В = 1 А * 1 Ом
Б) 1 Кл = 1 А * 1 с
В) 1 Ом = 1 А * 1 В
Г) 1 Кл = 1 А / 1 с
8. Укажите верную формулу:
А) l = R * ρ / S
Б) l = R * S / ρ
В) l = ρ * S / R
Г) l = ρ / (R * S)