Тип урока: Урок получения новых знаний.
Класс: 8.
Цель: ввести понятие электрического тока, выяснить условия его существования, сформировать представление о его направлении.
Задачи:
- образовательная – сформировать представление о постоянном электрическом токе, как об упорядоченном движении заряженных частиц, и его направлении; дать представление о различных источниках электрического тока; научить правильно использовать условные обозначения на электрических схемах.
- развивающая – развивать умения поиска, анализа, систематизации и передачи информации; развивать коммуникативные и лидерские навыки при работе в группах; развивать логическое мышление, умение выдвигать гипотезу и осуществлять проверку её правильности.
- воспитательная – воспитать аккуратность при работе с приборами и материалами, при составлении электрических схем; воспитать толерантность при выработке коллективного решения в группе; воспитать патриотические чувства при изучении достижений отечественных учёных (А.Ф. Иоффе).
Оборудование:
- АРМ учителя (ПК Windows XP, Office 2003; мультимедийный проектор с экраном);
- презентация к уроку;
- демонстрационные приборы и материалы по теме урока (см. в презентации);
- карточки с задачами для обучающихся (см. описание в конспекте крока);
- раздаточный материал (см. описание в конспекте крока).
Структура урока:
- Орг. момент, актуализация знаний, необходимых для усвоения нового материала
- Сообщение темы и цели урока, мотивация учебной деятельности (через создание проблемной ситуации и выявление личного опыта учащихся по теме урока)
- Изучение нового материала, демонстрационный эксперимент
- Проверка понимания учащимися изученного материала и его первичное закрепление
- Рефлексия, дифференцированное домашнее задание
Ход урока
I. Орг. момент, актуализация знаний, необходимых для усвоения нового материала
Учитель: Современный человек не мыслит себя без благ цивилизации. А какие блага цивилизации для вас, ребята, важнее всего?
Обучающиеся дают свои ответы, из которых учитель выделяет те, которые связаны с использованием электроэнергии.
Учитель: И компьютер, и телевизор, и сотовая связь, да и просто возможность в любое время суток освещать свой дом – всё это «дети» электричества. Давайте вспомним, откуда появилось слово «электричество», и при чём здесь (слайд 2) эти украшения и камни?
Обучающиеся называют янтарь, вспоминают его греческое произношение (электрон), историю открытия электризации.
Учитель: Янтарь! (Слайд 3) Всего 6 букв, а как красив, и как много открытий сделано благодаря этому камню.
Давайте вспомним, о чём мы говорили на прошлых уроках, посвящённых электрическим явлениям. Для этого выбирайте любую из шести букв, будем отвечать на выбранные вами вопросы.
На каждую из шести букв слова «янтарь» созданы гиперссылки на слайды с вопросами (Слайды 4-9):
- Что такое электризация?
- Для чего служит электроскоп?
- Что называется электрическим полем?
- Что обнаружено в опытах Иоффе и Милликена?
- Каково строение атома? Что установлено в опыте Резерфорда (по рассеянию альфа-частиц)?
- Что такое проводники, полупроводники, диэлектрики?
После ответов обучающихся на эти вопросы учитель предлагает ещё раз убедиться на опыте, что по проводникам способны переходить электрические заряды, например, от заряженного тела к незаряженному.
Учитель: Зарядим один из электроскопов от эбонитовой палочки, потёртой о шерсть. Какого знака заряд получит электроскоп? (Ответ обучающихся: отрицательный). Соединим заряженный и незаряженный электроскопы с помощью металлического стержня (на изолирующей ручке). Как и на прошлых уроках, вновь убеждаемся в том, что электрические (в данном случае, отрицательные) заряды переходят с заряженного тела на незаряженное. А какие конкретно заряженные частица движутся в этом проводнике?
Обучающиеся отмечают, что это электроны, свободные электроны металла.
А теперь немного изменим условия проведения этого опыта. В разрыв металлического стержня установим небольшую электрическую лампочку и повторим опыт. Правда, класс придётся немного затемнить.
(Лампочку нужно взять неоновую или светодиодную, например, от ёлочной гирлянды. Вспышка лампочки слабая, кратковременная. Опыт желательно повторить 2-3 раза подряд, чтобы все обучающиеся абсолютно точно убедились в том, что «электричество получено самым простым образом прямо у них на глазах»!)
Демонстрация этого опыта поддержана содержанием Слайда 10. По щелчку на нём «загорается» лампочка. Кроме того в левом нижнем углу этого слайда есть короткое видео указанной демонстрации Приложение 1. Так как демонстрация проходит в затемнённом классе, то видимость ухудшена.)
II. Сообщение темы и цели урока, мотивация учебной деятельности
В ходе эвристической беседы, делаем вместе с обучающимися вывод: лампочка горит пока ДВИЖУТСЯ электроны! Причём движутся в определённом направлении, а следовательно, движутся направленно, упорядоченно!
Учитель: Движение, поТОК электронов вызывает свечение лампочки!! Так значит, мы с вами получили настоящий электрический ток! ТОК!!
(Учитель сообщает обучающимся тему урока; обучающиеся под руководством учителя и при поддержке Слайда 12 записывают тему и цель урока).
Учитель: Тема урока: Электрический ток.
Цель урока (для обучающихся): сформулировать определение электрического тока, выяснить условия его существования; узнать, каково его направление.
III. Изучение нового материала, демонстрационный эксперимент
(Опираясь на проведённый опыт, обучающимися под руководством учителя формулируется и записывается в тетрадь определение электрического тока).
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.
Зарисуйте схему опыта в тетрадь.
Ученики зарисовывают в тетради схему опыта:
Учитель: Как вы думаете, исчезает ли во время протекания тока хаотичность в движении заряженных частиц?
(Ответы могут быть разными, скорее всего, – да.)
Согласно молекулярно-кинетической теории, частицы вещества всегда находятся в непрерывном хаотичном движении. Но при появлении электрического поля на хаотичное движение электронов накладывается направленная составляющая движения. (Слайд 13). Т. о., во время появления электрического тока движение свободных электронов металла можно сравнить с движением льдин на реке во время ледохода: отдельные электроны-льдинки, сталкиваясь, движутся и влево, и вправо, и даже против основного потока, но, тем не менее, все они увлекаются течением реки в едином направлении, движутся, в целом, упорядоченно!
Как вы считаете, велика ли скорость такого упорядоченного движения?
(Возможные ответы обучающихся: очень быстро, ведь, щёлкнув выключателем, мы почти мгновенно зажигаем свет, как бы далеко ни была лампочка).
Учёные определили скорость упорядоченного смещения электронов как доли миллиметра в секунду! Так что же тогда так быстро «добегает» от выключателя до лампочки?
(При необходимости учитель даёт подсказку: под действием чего могут смещаться, двигаться ЗАРЯЖЕННЫЕ частицы?
Ответ обучающихся: под действием электрического поля).
Электрическое поле движется с огромной скоростью, самой большой в природе – со скоростью света, равной 300 000 км/с! По щелчку на Слайде 13 возникает фраза:
Электрическое поле, под действием которого возникает электрический ток, способно распространяться со скоростью света.
(Обучающиеся записывают этот факт в тетради).
Давайте подумаем, каково направление электрического тока?
(Ответ обучающихся: так как в проводнике упорядоченно движутся электроны, то и направление тока должно быть от минуса к плюсу…)
Изучение электричества началось тогда, когда о строении вещества были очень приблизительные представления, об электронах и атомах тогда ещё не говорили. Но, изучая электрический ток, уже было необходимо обозначать его направление. Так случилось, что за направление тока приняли движение условных положительных частиц. Запишем и запомним (по щелчку на Слайде 13 меняется фраза):
За направление электрического тока принято направление движения положительных заряженных частиц (ток направлен от «плюса» к «минусу»).
(Постановка проблемы). Но в нашем опыте ток быстро исчезал. Почему?
(Ответ обучающихся: заряды перераспределились между электроскопами, и их движение прекратилось, а значит, ток исчез.)
А как возобновить ток?
(Ответ обучающихся: снова совершить работу по разделению зарядов.)
Верно, но будет ли такой ток длительным, способным вызвать долгое свечение лампочки?
(Ответ обучающихся: нет.)
Предложите способ получения длительного существования тока.
(Обучающиеся предлагают и электрофорную машину, и «розетку», и батарейку из магазина, и аккумулятор…)
Да, верно, нам нужно устройство по созданию электрического поля, нам нужен источник электрического тока! Но прежде, чем рассмотреть примеры различных источников тока, давайте вместе сформулируем и запишем (Слайд 14):
Условия длительного существования тока: наличие свободных заряженных частиц, наличие источника ЭП и замкнутая цепь.
(Строго говоря, наличие замкнутой цепи необходимо для постоянного тока. Но об этой тонкости вполне можно упомянуть лишь на старшей ступени обучения, когда изучается переменный ток).
По щелчку на Слайде 14 меняется фраза:
Источник тока – это устройство, в котором осуществляется разделение электрических зарядов.
(По щелчку на Слайде 14 поочерёдно появляются различные источники тока. Учитель демонстрирует работу каждого из них или только некоторых, по своему усмотрению. На слайде предусмотрены две гиперссылки на видеозапись демонстраций действия «солнечной батареи» Приложение 2 и термопары Приложение 3).
Вы уже знакомы с работой электрофорной машины. Какая энергия в ней преобразуется в электрическую?
(Ответ обучающихся: механическая).
Верно. К этому примеру стоит добавить генератор, о котором мы с вами упоминали при изучении паровой турбины.
А вот в термоэлементе, который представляет собой две спаянные проволоки из разных материалов, в электрическую может преобразоваться внутренняя энергия при нагревании места спая.
При освещении некоторых веществ энергия света преобразуется в электроэнергию. Так работают фотоэлементы. Вспомните, например, микрокалькулятор на солнечных батарейках.
Наиболее знакомы нам в обыденной жизни другие источники тока – это гальванический элемент («батарейка») и аккумулятор. В электрическую энергию в них преобразуется энергия, выделяющаяся в результате химических реакций.
Итак, электрическая энергия может быть получена в результате преобразования её из других видов энергии (Слайд 15): механической, световой, внутренней, химической,…
Немного подробнее остановимся на устройстве гальванического элемента и аккумулятора, ведь именно эти источники тока встречаются нам в повседневной жизни чаще всего!
Откройте учебник (Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В.Перышкин. – 12-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2009.) на странице 75, давайте рассмотрим рисунки 45 46 и разберём устройство гальванического элемента. А на рисунке 47 показан внешний вид аккумулятора. (Далее следует разбор устройства гальванического элемента и аккумулятора в соответствии с учебником, а также Демонстрация разобранной «батарейки»).
Итак, для использования электрических благ цивилизации у нас есть источник тока, осветительный прибор – лампочка, выключатель (ключ), провода (Демонстрация на столе учителя). Соберём электрическую цепь и замкнём ключ. Зарисуйте в тетрадь нашу установку!
(Проблема:) неужели все мы сможем реалистично и – главное! – быстро зарисовать данную установку? Конечно, нет! Для зарисовки электрических цепей используют специальные графические обозначения (Слайд 16). В §33 учебника «Физика-8» (автор А.В.Пёрышкин) на рис. 48 показаны некоторые из этих знаков.
Посмотрите, как быстро я могу зарисовать установку, используя графические обозначения элементов электрической цепи.
(Учитель действительно очень быстро вычерчивает схему – на доске мелом или фломастером на слайде (в режиме Показа слайдов выбрать в контекстном меню команду Указатель → Фломастер) – при определённой тренировке это не так уж и сложно.)
IV. Проверка понимания учащимися изученного материала и его первичное закрепление
Воспользовавшись этим рисунком, выполните задания проверочных листов (проверочные листы в двух вариантах розданы в начале урока, они содержат задания на условные обозначения, применяемые на схемах) в течение 6 минут.
Листы с ответами собирают дежурные, а для вас – следующее задание:
в группах по 4 человека (две соседние парты) разложите полученные от лаборанта предметы по трём направлениям: источники тока; потребители электроэнергии; замыкающе-размыкающие устройства. В помощь вам – начало §33. (Каждая группа обучающихся получает три пустых коробки, подписанных в соответствии с вышеуказанными направлениями, и одну коробку с различными электроприборами, рисунками бытовых электроприборов и карточками со схематичными обозначениями элементов электрической цепи. По заданию учителя за 4 минуты каждая группа производит выборку, а затем в течение 2 минут осуществляет взаимопроверку с соседней группой обучающихся. Учитель выступает в роли наблюдателя, но при необходимости корректирует учебный процесс, попутно определяя вклад в работу того или иного обучающегося.)
Надеюсь, что в процессе выполнения последних двух работ, вы запомнили много нового. Давайте убедимся в этом. (Ответы обучающихся инициируют закрепление изученного материала – восьмиклассники отвечают (фронтально) на вопросы учителя):
- Что такое электрический ток? (Слайд 17 содержит четыре первых вопроса)
- Что означает фраза «упорядоченное движение» заряженных частиц?
- Какие частицы создают ток в металлических проводниках?
- В каком направлении движутся свободные электроны в металлических проводниках?
- Каково направление электрического тока? (Слайд 18 содержит четыре следующих вопроса)
- Назовите условия длительного существования тока.
- Что называется источником тока? Приведите примеры.
- Какие преобразования энергии происходят в гальваническом элементе, аккумуляторе?
- Что обозначается такими знаками (Слайд 19) на электрических схемах?
- Каким знаком из пяти (Слайд 20) обозначается прибор, изображённый на слайде?
- Какие ошибки допущены в схемах, изображённых на слайде (Слайд 21)?
- Что бы вы предложили поправить в схеме на слайде (Слайд 22)?
- Загорится ли лампа-2 при замыкании ключа К2 на схеме, изображённой на слайде (слайд 23)?
(Слайды 20-23 – интерактивные, правильные ответы определяются или по щелчку или по наведении мыши; Слайды 24-25 – скрытые, вспомогательные для поиска ответа к слайду 23).
V. Рефлексия, дифференцированное домашнее задание
Итак, наш урок по теме «Электрический ток» близится к завершению. Давайте вспомним, какова была цель нашего урока? Достигли ли мы её в процессе урока?
(Обучающиеся называют цели урока, рассуждают о достижении целей на уроке).
– Поднимите правую руку те из вас, кто сегодня наконец-то понял, что такое электрический ток!
– Поднимите левую руку те, кому на этом уроке было несложно.
– Встаньте, пожалуйста, те из вас, кто запомнил, как обозначается электрическая лампа на схеме.
– Представьте себе, что окна в нашем кабинете заряжены знаком «минус», а противоположная им стена – знаком «плюс». Повернитесь лицом в том направлении, куда был бы направлен в этих условиях электрический ток.
– Улыбнитесь соседу по парте, если урок вам понравился.
Ну, а теперь садитесь и запишите домашнее задание:
- § 32, 33, 36, упр. 13; (традиционное домашнее задание, для всех)
- по желанию – задание 6 (1 или 2); (дифференцированное домашнее задание)
- поинтересоваться у родителей или добыть самостоятельно ответ на вопрос – почему Россия стремится отказаться от использования в быту ламп накаливания, чем их можно заменить? (творческое домашнее задание)