Цели:
- актуализировать и углубить знания учащихся о законах электрического тока;
- организовать поисково-познавательную деятельность учащихся по разработке электротехнических проектов;
- развивать интерес к физике, вызывая положительные эмоции ситуацией успеха, самостоятельность;
- формировать коммуникативные умения (работать в группе, публично выступать по теме проекта).
Оборудование:
- источники тока,
- электрические лампы,
- ключи, резисторы,
- реостат,
- электродвигатель,
- предохранитель,
- амперметр,
- вольтметр,
- провода.
Организационные материалы:
- таблички с названиями групп-лабораторий:
- НИИ “Электротехника”,
- “Освещение”,
- “Обогрев”,
- “Вентиляция”;
- карты-инструкции для групп;
- листы бумаги формата А3;
- маркеры.
Оформление доски: тема урока, тексты практических задач для трех групп.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент.
Разделить класс на три группы-лаборатории по рядам, каждая из которых будет решать свою практическую задачу. Рассматриваемые проекты – это модели реальных электрических цепей. Учащиеся выполняют свой проект парами. Конструкторское задание обсуждается и выполняется совместно. В паре: один ученик выполняет практическое задание, другой – инженерное; вывод обсуждается вместе. На выполнение задания – 20 мин. В конце урока группы защищают свои проекты: “проблема – идея – расчеты – практика”. Электрические схемы проектных заданий выполняются на листах бумаги маркером. В группе можно распределить роли: менеджер, конструктор, чертежник, монтажник, экономист, инженер, эколог.
II. Актуализация значимости проекта. (5 – 7 мин.)
№ |
Вопрос |
Предполагаемый ответ |
| 1 | На предыдущем уроке мы завершили изучение темы “Законы и закономерности в цепи постоянного тока”. Каким законам подчиняется постоянный электрический ток? | Закон Ома для участка цепи определяет зависимость силы тока от напряжения на концах проводника и сопротивления этого проводника. Закон Джоуля – Ленца характеризует тепловое действие тока на проводник. |
| 2 | Где и как практически применяются эти законы? | На основе закона Ома действуют все электротехнические устройства: холодильник, пылесос, телевизор и т.д., промышленные станки, электрический транспорт. Закон Джоуля – Ленца определяет количество теплоты, выделяемое в нагревательных приборах, таких, как утюг, электрочайник, электроплитка и т.д. |
| 3 | Какие способы сборки электрической цепи вам известны? | Последовательное и параллельное. |
| 4 | Как разные виды соединения элементов цепи применяются на практике? | Все электробытовые приборы в квартире
включены параллельно, поэтому они работают при
одинаковом напряжении 220В и если один из приборов
выйдет из строя, все остальные будут работать. Электролампы в разных комнатах тоже соединены параллельно, поэтому их можно включать независимо друг от друга. Электролампы в ёлочной гирлянде в целях безопасности соединяют последовательно, поэтому гирлянда гаснет, когда перегорает хотя бы одна лампа. |
Учитель. Предлагаю вам разработать проекты электротехнических устройств, применяемых на практике для освещения, обогрева и вентиляции помещений на основе законов и закономерностей, выполняемых в цепях постоянного тока.
III. Исполнительный этап. (15 мин.)
Учащиеся разрабатывают проекты.
Группа “Освещение”
1. Конструкторское задание.
Составьте проект электрической схемы освещения помещения. Подберите необходимое оборудование. Схема должна обеспечивать выполнение следующих условий:
- освещение осуществляется тремя лампами накаливания с отдельными выключателями;
- свечение лампы накаливания при перегорании или выключении одной из них;
- автоматическое отключение цепи от источника тока при коротком замыкании;
- напряжение источника тока 3 В;
- сопротивление каждой лампы 12 Ом.
2. Инженерное задание.
Для электрической схемы рассчитайте силу тока и напряжение на отдельных участках цепи. Укажите, какой предохранитель надо взять.
3. Практическое задание.
Соберите электрическую цепь по разработанной схеме. Измерьте силу тока и напряжение на потребителях электроэнергии. Сравните их с расчетными значениями. На схеме штриховой линией покажите, как вы подключали амперметр и вольтметр.
Группа “ Обогрев”.
1. Конструкторское задание.
Составьте проект схемы электрической цепи, по которой можно собрать установку для обогрева складского помещения. Схема должна обеспечивать выполнение следующих условий:
- осуществление обогрева тремя одинаковыми обогревателями;
- прекращение работы обогревателей при сгорании одного из них;
- плавное регулирование выделяемого нагревателями количества теплоты;
- автоматическое отключение цепи от источника питания при коротком замыкании;
- возможность включения и выключения нагревателей;
- использование в качестве обогревателей резисторов сопротивлением 2,2Ом;
- напряжение источника тока 3В;
2. Инженерное задание.
Определите количество теплоты, выделяемое нагревателями в течение 1 ч, а также вычислите, на какую силу тока рассчитан каждый обогреватель и предохранитель.
3. Практическое задание.
Соберите схему и измерьте максимальное значение силы тока, сравните его с расчетным. Объясните, какие изменения происходят в работе цепи, когда изменяется положение ползунка реостата.
Группа “Вентиляция”
1. Конструкторское задание.
Составьте проект электрической схемы установки для вентиляции помещения. Схема должна обеспечивать выполнение следующих условий:
- осуществление вентиляции двумя одинаковыми электродвигателями;
- соответствие рабочего напряжения каждого двигателя напряжению источника тока;
- возможность включения и выключения обоих двигателей одновременно;
- защита цепи от короткого замыкания;
- напряжение источника тока 3 В.
2. Инженерное задание.
Рассчитайте мощность тока в цепи при условии, что допустимая сила тока для электродвигателя 1 А. Чему равна работа тока в течение 1 ч.? Укажите, какие измерительные приборы нужны для определения мощности тока в цепи. Какой предохранитель понадобится для этой цепи?
3. Практическое задание.
Соберите электрическую цепь по разработанной схеме. Измерьте силу тока и напряжение на потребителях. Укажите пределы измерений амперметра и вольтметра. Что ещё нужно знать о приборах, чтобы рассчитать погрешность измерения тока или напряжения? Как это сделать?
IV. Защита проектов. (15 мин.)
Представители групп (3–4 чел.) называют проблему, решением которой они занимались, обосновывают предложенную ими идею решения этой задачи. Рассказ иллюстрируют электрической схемой разработанной установки. “Инженер” приводит расчеты электрической цепи установки. “Монтажник” осуществляет сборку модели установки.
V. Подведение итогов урока. (2–3 мин.)
Вклад каждого участника проекта оценивает группа. Листы с оценками в конце урока сдаются учителю.