Исследовательские задания на уроках физики по теме "Закон Ома для полной цепи"

Разделы: Физика

Цель: рассмотреть, как изменяется сила тока в цепи и напряжение на полюсах источника в зависимости от полного сопротивления цепи.

Оборудование: ноутбук, презентация к уроку, карточки с вопросами, рабочие листы, гальванический элемент, аккумулятор, пьезоэлемент, термопара.

Демонстрация 1: источник тока, ключ, амперметр, вольтметр, реостат, соединительные провода.

Демонстрация 2: источник тока (напряжение 15В), ключ, лампа накаливания, реостат 2 Ом, плавкий предохранитель, соединительные провода.

Фронтальный эксперимент: Группа1-3: источник тока, ключ, реостат, амперметр, вольтметр, соединительные провода. Группа 4: ноутбук, ЦОР http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/37c160cb-66fd-4f45-f0a7-17f031e28157/00144677047358844.htm

План урока

  1. Повторение изученного материала (5 мин);
  2. Актуализация знаний (3 мин);
  3. Изучение нового материала (23 мин);
  4. Закрепление нового материала (3 мин);
  5. Проверка знаний (7мин);
  6. Подведение итогов (2мин);
  7. Домашнее задание, комментарии (2 мин).

Ход урока

1. Повторение начинается с проблемного опыта (Демонстрация 1).

1.1. Продемонстрируйте необходимость исследования всей электрической цепи, а не только ее участка.

1.2. Вопросы и задания на карточках:

  • Вывод закона Ома для полной цепи.
  • Начертить на доске график зависимости силы тока от напряжения (график не стирать).
  • Что такое сторонние силы? (Приложение 3. Слайд 3)
  • Что такое электродвижущая сила?
  • Назовите характеристика источника тока. (Приложение 3. Слайд 4)
  • Как формулируется закон Ома для полной цепи?

2. Актуализация знаний

2.1. Какова природа сторонних сил в представленных источниках тока? (гальванический элемент, аккумулятор, пьезоэлемент, термопара или Слайд 5 (Приложение 3))

2.2. Назовите характеристики известных вам источников тока.

3. Изучение нового материала

3.1. Сила тока в цепи зависит от трех величин: ЭДС и внутреннее сопротивление относятся к источнику тока, внешнее сопротивление – к внешней цепи. Из закона Ома следует, что от внешнего сопротивления зависит не только сила тока, но и напряжение на полюсах источника.

Uвнеш= I*R= ε*R/(R+r)

3.2. Исследуем зависимость силы тока и напряжения от внешнего сопротивления. (Приложение 1, Слайд 6 (Приложение 3)).

В рабочих листах к уроку указано задание, которое вам предстоит выполнить в группах. Займите рабочие места, карандашом в таблицу в строку, соответствующую вашему заданию внесите ваши предположения, затем выполните экспериментальную проверку, ответьте на вопросы в рабочих листах.

3.3. Фронтальное заполнение 1-4 строк таблицы (Приложение 3. Слайд 7). При заполнении первой строки изобразить на графике на доске перераспределение напряжения.

3.4. Заполнение 5 строки (R → 0) учителем. Как вы думаете, почему никто не выполнял этого задания? (Короткое замыкание)

Коротким замыканием называется случай в технике, когда сопротивление внешнего участка цепи ничтожно мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника. Напряжение на зажимах источника становится равным нулю, а сила тока достигает своего максимального значения, определяемого величиной внутреннего сопротивления. Iк.з.= ε/r (записать в таблицу)

3.5. Вычислите ток короткого замыкания для предложенных в рабочем листе источников тока.

Короткое замыкание представляет различную опасность для разных источников тока:

  • У гальванических элементов внутреннее сопротивление имеет большую величину, поэтому ток к.з. небольшой – неопасен для них.
  • У свинцовых аккумуляторов ток к.з. может привести к разрушению пластин.
  • Особенно опасен ток к.з. в осветительных сетях, питаемых от подстанций. Короткое замыкание может вызвать перегрев проводов, пожар здания.

3.6. Существует еще одна причина выхода из строя электроприборов и возгорания – превышение допустимого безопасного значения силы тока. (Демонстрация 2).

3.7. Что используют для предохранения электрических цепей от возгорания? (Предохранители)

  • Какие предохранители используются у вас дома, в школе? (Приложение 3. Слайд 8)
  • Посмотрите видеосюжет и ответьте на вопрос: почему нельзя использовать «жучки», проволоку произвольного сечения в предохранителях? (Приложение 3. Слайд 9)

4. Закрепление изученного материала

  • Какой из графиков соответствует гальваническому элементу, аккумулятору, осветительной сети? (Приложение 3. Слайд 10)
  • Как изменились показания амперметра и вольтметра при движении ползуна реостата вверх? Где используется это явление? (в театре) (Приложение 3. Слайд 11)
  • Решите задачу. (Приложение 3. Слайд 12)

5. Проверка знаний

Вариант 1. (дифференцировано). Самостоятельная работа №9: начальный уровень 6 заданий, средний и достаточный по 2 задания.

Вариант 2. Тест. (Приложение 2)

6. Подведение итогов

Мы рассмотрели зависимость силы тока и напряжения в электрической цепи от внешнего и внутреннего сопротивления и установили, какие явления при этом происходят в цепи.

Напишем синквейн на тему Закон Ома:

Закон Ома
Экспериментальный, фундаментальный
Объясняет, рассчитывает, применяется
Участок цепи, полная цепь
Ток

7. Домашнее задание

§ 11 (2,3),

Подготовиться к лабораторной работе № 1 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».

По полученным экспериментально численным данным определить внутреннее сопротивление источника тока.

Список литературы

  1. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик, Физика, 11класс – Москва, Илекса, 2006.
  2. Л.А.Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик, Физика, 11 класс, Методические материалы – Москва, Илекса, 2006.
  3. Л.А.Кирик, Ю.И.Дик, Физика, 11 класс, Сборник заданий и самостоятельных работ – Москва, Илекса, 2006.
  4. А.Е.Марон, Е.А.Марон Физика. Дидактические материалы. 11 класс – Москва, Дрофа, 2005.
  5. А.П.Рымкевич Задачник Физика 10-11классы – Москва, Дрофа, 2005.
  6. В.А.Буров Демонстрационный эксперимент по физике, частьII.
  7. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Физика, 10 класс – Москва, Просвещение, 1994.
  8. Ю.И.Дик, О.Ф.Кабардин, Физика, учебное пособие для 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики – Москва, АСТ, 1999.
  9. Н.М.Шахмаев, Молекулярная физика. Электродинамика – Москва, Просвещение, 1983.
  10. Н.М.Шахмаев, С.Н.Шахмаев, Д.Ш.Шахмаев, Физика-10 – Москва, Просвещение, 1994.
  11. Ю.А.Сауров, Г.А.Бутырский, Электродинамика, Модели уроков – Москва, Просвещение, 1992.
  12. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0f6f4a89-41ea-455b-b2df-53db74a8778f/%5BPH10_07-013%5D_%5BIM_12%5D.swf
  13. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/3e0d70b2-6b4c-e282-1b7c-c952eba5a074/00144675413830244.htm
  14. Лабораторная работа (Задание 4): http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/37c160cb-66fd-4f45-f0a7-17f031e28157/00144677047358844.htm