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)
