Цели урока:
образовательная: учащиеся узнают, что
проводники характеризуются физической
величиной, называемой сопротивлением. Узнают
обозначение сопротивления, единицу измерения,
формулу для расчета.
развивающая: учащиеся устанавливают, что у
разных проводников может быть разное
сопротивление, сопротивление данного
проводника не зависит от силы тока и напряжения,
сила тока в проводнике прямо пропорциональна
напряжению на его концах, и обратно
пропорциональна сопротивлению проводника.
воспитательная: учащиеся убеждаются в
необходимости научиться измерять сопротивление
проводника, учитывать зависимость силы тока от
напряжения и сопротивления.
Учебная задача: Выяснить, почему работа электрического поля в лампах различна.
Оборудование: мультимедийная приставка, компьютер, две лампы, 5 источников тока с регулятором напряжения, 5 ключей, 5 амперметров (лабораторных), соединительные провода, 5 вольтметров, 4 резистора (сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 2 Ом, 4 Ом), раздаточный материал.
Ход урока
I. Мотивационно-ориентировочный этап (10 мин.)
1. Вхождение в контакт.
2. Создание ситуации успеха (Проверка домашнего задания).
а) Индивидуальные задания для учащихся (8 мин.)
Ученик № 1 (работает у доски)
Упр. 16(1) Рассмотрите шкалу вольтметра (рис. 65, а). Определите цену деления. Перечертите в тетрадь его шкалу и нарисуйте положение стрелки при напряжении 1 В, 0,5В, 2,6В. Дополнительный вопрос: Для чего используют вольтметр? Как включают вольтметр в цепь?
Ученик № 2 (работает у доски)
Упр. 16(3) Начертите схему цепи, состоящей из аккумулятора, лампы, ключа, амперметра и вольтметра, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на полюсах источника тока.
Дополнительное задание: Покажите направление электрического тока в цепи, обозначьте полюса источника, клеммы + и – амперметра.
Ученик № 3 выполняет самостоятельную работу по материалу карточки №1 на демонстрационном столе учителя.
Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, ключа, двух ламп, вольтметра, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на одной из ламп.
Дополнительное задание: определите цену деления амперметра и вольтметра.
Проверка выполнения заданий.
3. Постановка учебной задачи (2 мин.)
П: Вспомните, какой исследовательский путь мы проделали с вами?
У: Подключив две лампы последовательно к источнику тока, убедились, что лампы загораются, но одна лампа горит ярче другой. Мы выдвинули гипотезу: разный ток течет через лампы. Однако, измерив силу тока в различных участках цепи, убедились, что сила тока во всех последовательно соединенных участках одинакова.
Познакомившись с физической величиной – напряжением, измерили напряжение на лампах. Оказалось, что U1 > U 2 .
П: Что показывает напряжение?
У: Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению заряда в 1 Кл.
П: Что означает U1 > U 2 ?
У: Электрическое поле совершает различную работу по перемещению одинакового заряда в этих лампах.
П: Чем создается электрическое поле?
У: Поле создается источником тока. Источник один, значит и электрическое поле должно быть одинаково.
П: Почему же работа по перемещению электрического заряда разная? Какую учебную задачу мы поставим?
У: Выяснить, почему работа электрического поля в лампах различна.
II. Исполнительский этап (24 мин.)
1. Беседа с учащимися (создание проблемной ситуации) (5 мин.)
П: Рассмотрим лампу, по какой части лампы течет электрический ток?
У: Ток протекает по спирали (проводнику) лампы.
П: Вспомним строение проводников.
У: Металлы имеют кристаллические решетки, в узлах которых расположены положительные ионы, а в промежутках между ионами движутся свободные электроны.
Рисунок (либо динамическая модель) строения проводника проектируются на экран с помощью мультимедиа.
П: Что происходит, когда создается электрическое поле в проводнике?
У: Если в металле создать электрическое поле, то свободные электроны начнут двигаться направлено под действием электрических сил.
П: Оказывается скорость движения частиц мала и составляет приблизительно 0,01 мм/с Почему?
У: Свободным электронам мешают упорядоченно двигаться положительные ионы.
П: Говорят проводник оказывает сопротивление. Каждый проводник характеризуется физической величиной – электрическим сопротивлением. Обозначают сопротивление – R.
Сопротивление можно вычислить R = U/ I. За единицу сопротивления принимают 1Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. Что же мы должны узнать, чтобы ответить на вопрос учебной задачи?
У: Одинаковым ли сопротивлением обладают разные проводники? От чего зависит сопротивление проводника?
П: Выскажите ваши предположения (гипотезы).
У: 1. Сопротивление у различных проводников разное, т.к. они изготавливаются из различных веществ, которые имеют различные кристаллические решетки, ионы различных веществ имеют разные силы притяжения. Проводники могут быть различной длины и площади поперечного сечения.
2. Возможно, сопротивление зависит от напряжения и силы тока.
Гипотезы фиксируются на доске.
2. Проверка гипотез (19 мин.)
а) Подготовительная беседа
П: Как проверить данные предположения?
У: Провести опыт по измерению сопротивления различных проводников. Для этого нужно собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, резистора, амперметра, вольтметра. Измерить силу тока в цепи и напряжение на резисторе, рассчитать сопротивление данного резистора. Можно изменить напряжение на резисторе, снять показания приборов и повторить расчеты. Потом поменять резистор и повторить опыт. Результаты сравнить.
П: Как удобно зафиксировать результаты опытов?
У: Удобно записать в виде таблицы
Проводник № |
|||
| U, В | |||
| I, А | |||
| R = U/I, Ом | |||
П: Какое напряжение удобно будет устанавливать?
У: 1В, 2В, 3В
П: Как вы будете выполнять практическую работу?
У: По группам.
Учащиеся разделяются по группам. Им выдается оборудование. Заготовки таблиц.
Проводится инструктаж по технике безопасности.
б) Практическая работа по измерению сопротивления проводников.
в) Проверка выполнения.
Учитель вывешивает результаты измерений на доску. (Результаты могут и повторяться)
Проводник № 1 |
|||
| U, В | 1 | 2 | 3 |
| I, А | 1 | 2 | 3 |
| R=U/I, Ом | 1 | 1 | 1 |
Проводник № 2 |
|||
| U, В | 1 | 2 | 3 |
| I, А | 0,5 | 1 | 1,5 |
| R=U/I, Ом | 2 | 2 | 2 |
| Проводник №3 | |||
| U, В | 1 | 2 | 3 |
| I, А | 0,25 | 0,5 | 0,75 |
| R=U/I, Ом | 4 | 4 | 4 |
У: Выводы:
1) У разных проводников может быть разное
сопротивление.
2) Сопротивление данного проводника не зависит от
силы тока и напряжения, оно постоянно.
П: Вернемся к учебной задаче. Так почему же лампы горят по-разному при одинаковой силе тока? Почему работа электрического поля в лампах различна?
У: Результаты опытов показывают, что при одинаковой силе тока и разном сопротивлении проводников напряжение больше на проводнике с большим сопротивлением. Это значит, что электрическое поле совершает большую работу по перемещению заряда в 1 кулон в проводнике с большим сопротивлением. Лампы имели разное сопротивление, поэтому горели по-разному.
П: По данным полученным путем измерений (силы тока в цепи и напряжению на каждой лампе) на прошлом уроке рассчитайте сопротивления ламп.
Учащиеся самостоятельно рассчитывают сопротивления ламп и убеждаются, что они действительно разные.
П: Давайте более внимательно рассмотрим результаты наших опытов. Как изменяется сила тока при изменении напряжения?
У: Сила тока увеличивается при увеличении напряжения.
Во сколько раз увеличивается напряжение, во столько же раз увеличивается сила тока, т.е сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах.
П: Что происходит с силой тока при изменении сопротивления проводника при постоянном напряжении? (Можно выделить в таблицах значения силы тока и сопротивления при определенном напряжении)
У: Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.
При увеличении сопротивления в несколько раз, сила тока уменьшается во столько же раз, т.е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
П: Обобщим полученные выводы: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Установленная зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Георга Ома, открывшего этот закон в 1827 г.
Портрет Г. Ома проектируется на экран с помощью мультимедиа.
Как записать математически данный закон?
У: I = U/R
П: Используя закон Ома, выразите напряжение.
У: U = IR
Значит, зная две величины, всегда можно будет вычислить третью.
III. Рефлексивно-оценочный этап (6 мин.)
У: Предположение о различных сопротивлениях проводников оказалось верно. Гипотеза о том, что сопротивление проводника зависит от силы тока в нем и напряжения на его концах, оказалась неверна. Проблема, почему лампы горят по-разному решена.
П: Что же нового вы узнали на уроке?
У: Обозначение сопротивления, формулу для его вычисления, единицу измерения, способ измерения. Учились измерять сопротивление проводников. Узнали, что сила тока, напряжение и сопротивление взаимосвязаны между собой, зависимость выражается законом Ома.
П: А для чего нужно знать и уметь измерять данные величины?
У: В повседневной жизни нас окружают различные электрические приборы, из которых собирают электрические цепи. Необходимо знать, какой прибор в какой цепи можно использовать, т.е. необходимо правильно делать расчеты электрических цепей.
П: Домашнее задание: § 42, 43, 44. Упр. 17, упр. 18.
Оценки за урок выставляются учащимся, комментируются.