Урок физики в 9-м классе. Тема: "Последовательное соединение проводников"

Тема: «Последовательное соединение проводников»

Цель урока: установить законы последовательного соединения проводников и научить обучающихся применять эти законы на практике.

Основные вопросы темы:

• понятие последовательного соединения проводников;
• математическая запись и формулировка законов;
• решение задач на законы соединения.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент – 2 мин.

II. Изложение нового материала – 20 мин.

1. Вступительное слово учителя

Учитель: Перед рассмотрением сегодняшнего материала урока я хочу задать вопрос: «Что такое последовательное соединение проводников?»
Ученик: Последовательное соединение - это соединение, при котором конец одного проводника соединяется с началом другого.
Ученик: А ёще можно итак сказать, что это соединение когда один проводник следует за другим.
Учитель: Хорошо. Ответы мы принимаем. И чтобы это показать на практике, давайте посмотрим на демонстрационный стол. И после проведения демонстрационного опыта, постараемся выяснить закономерности данного соединения. А для того чтобы нам было легче это сделать, постараемся вспомнить выводы проведенных лабораторных работ.
Учитель: Кто мне скажет, какие приборы находятся у меня на столе?
Ученик: 2 источника тока, амперметр, ключ, 2 лампочки и соединительные провода.
Учитель: Давайте теперь соберем электрическую цепь, состоящую из э перечисленных приборов. Потом зарисуем в тетрадь схему данного соединения.
Учитель: Продемонстрировав ряд опытов, мы пришли к выводу:

• ток, протекающий через все лампочки (проводники) при последовательном соединении один и тот же (вывод лабораторной работы № 3);
• при последовательном соединении проводников общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом резисторе (вывод лабораторной работы № 4).

(Для уяснения сущности этих закономерностей можно привести гидродинамическую аналогию)

2. Расчет силы тока, напряжения и сопротивления в цепи с последовательно соединенными проводниками

Учитель: Для того чтобы нам можно было получить математические записи наших закономерностей, мы будем использовать закон Ома для участка цепи. Этот закон даст возможность получить закон для третьей электрической величины – сопротивление.
Итак, начнем. Исходя из полученного вывода лабораторной работы № 3, мы можем получить математическую запись закона токов для последовательного соединения проводников:

I_общ = I₁ = I₂

Эту запись можно прочитать так:

Это и есть первый закон последовательного соединения проводников.

Вывод лабораторной работы № 4 даст возможность получить математическую запись закона напряжений при последовательном соединении проводников:

U_общ = U₁ + U₂

Запишем формулировку этого закона:

Это второй закон последовательного соединения проводников.
Выведем ещё один закон – это закон сопротивлений. Для этого применим второй закон последовательного соединения проводников и закон Ома для участка цепи.
По закону Ома U = IR, значит второй закон последовательного соединения проводников запишется в другом виде:

IR_общ = IR₁ + IR₂ , так как I_общ = I₁ = I₂ = const => R_общ = R₁ + R₂

Мы получили третий закон последовательного соединения проводников – закон сопротивлений. Сформулируем его:

Если имеем n – проводников с одинаковым сопротивлением R , т.е. R₁ = R₂ = R₃ , то получим

R_общ = R₁ n

Качественная оценка этой формулы состоит в следующем: при последовательном соединении проводников как бы увеличивается длина проводника, включенного в цепь, что приводит к увеличению сопротивления. Это хорошо видно из формулы зависимости сопротивления проводника от его размеров и материала, из которого он изготовлен.

R = pl/S

3. Применение последовательного соединения проводников

Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп елочной гирлянды, то погаснут и все другие. Указанный недостаток может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться. Как это сделать? (Например, использовать предохранитель).
Учитель: Какой можно сделать общий вывод сегодняшнего урока?
Ученик: Мы получили три закона последовательного соединения проводников, которые будем применять для решения задач.

III. Закрепление изученного материала (решение качественных и количественных задач) – 20 мин.

Учитель: А теперь я предлагаю вам несколько качественных задач на закрепление сегодняшнего материала.

1. Сила тока в первом проводнике сопротивлением 10 Ом равна 4 А. Какова будет сила тока во втором проводнике сопротивлением 30 Ом. (4 А)
2. В сеть с напряжением 120 В включены последовательно 3 одинаковые лампы. Какое напряжение на каждой лампе. (40 В)
3. В классе 10 одинаковых ламп сопротивлением 400 Ом каждая. Чему равно общее сопротивление? (4000 Ом)

Учитель: С качественными задачами вы справились хорошо, а теперь попробуем с вами закрепить наш изученный материал при решении количественных (расчетных) задач. Для этого откроем учебник и вместе выполним упражнение № 24 (1,2,3) , учебник 8 класс А.В. Перышкин, Н.А. Родина.
Те ученики, которые выполнят данное упражнение быстрее, имеется дополнительное задание – задачи № 59–65 стр. 138

Задачи, решаемые на уроке

1. Как можно использовать одинаковые лампы, рассчитанные на напряжение 36 В, если напряжение в сети 220 В? Нарисуйте схему цепи.
2. Резисторы с сопротивлениями 2 кОм и 8 кОм соединены последовательно. На каком из них большее напряжение? Во сколько раз?
3. Вольтметр V1 показывает 12 В. Каковы показания амперметра и вольтметра V2?
4. Участок цепи состоит из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивления которых 50 Ом и 70 Ом. Напряжение на участке цепи 60 В. Найдите силу тока в цепи и напряжение на каждом из резисторов.

IV. Домашнее задание – 3 мин.

$ 16, стр. 138, задачи № 66,67,68. Вопросы после параграфа.