“Физика – это наука понимать природу”.
Э.Роджерс“Человек страшится только того, чего не знает, знанием побеждается всякий страх”.
В.Г. БелинскийКак ни сомнительны гипотезы, но если они дают возможность объединить известные явления и предсказывают новые, то они полезны. Таковы гипотезы об электричестве, о строении атома и др.
Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчет, и уже, в конце концов, исполнение венчает мысль.
К.Э.ЦиолковскийЭлектричество кругом,
Полон им завод и дом.
везде заряды: там и тут,
В любом атоме “живу”
А если вдруг они бегут,
То тут же токи создают,
Нам очень токи помогают
Жизнь кардинально изменяют!
Тема: Тепловое действие тока.
Естественное электричество.
Цели урока:
– углубить и расширить знания студентов по разделу “Законы электрического
тока. Тепловое действие тока”;
– формировать и развивать познавательные способности студентов, положительное
отношение к процессу и содержанию обучения, способствовать развитию
самостоятельности и активности студентов на занятии;
– воспитывать навыки коллективной работы, прививать интерес к предмету.
Методы обучения: репродуктивные ,проблемные, частично поисковые.
Межпредметные связи: история, география, биология, электротехника, ОБЖ.
План.
I. Организационный момент:
– приветствие студентов;
– отметить отсутствующих;
– проверка готовности студентов к занятию (сообщения по темам);
– целевая установка на занятие (сообщение темы и цели урока);
– критерии оценок;
– объединение студентов по группам (если произошли изменения);
– представление жюри.
II. Основная часть урока:
– вступительное слово преподавателя;
– приветствие команд;
– разминка;
– терминологический диктант;
– конкурс болельщикам;
– физическая эстафета;
– музыкальная пауза;
– конкурс капитанов;
– конкурс болельщикам;
– назови части электрической цепи;
– игра “Найди ошибку в электрической схеме”;
– выбери правильный ответ;
– сообщение 1 команды “Тепловое действие тока”;
– аукцион физических задач;
– физкультминутка;
– сообщения 1 и 2 команды “Молнии. Огни Эльма. Северное сияние”;
– защита сообщений команд болельщиками;
– кроссворд для команд.
III. Итог урока:
– слово капитанам (итог работы команды);
– слово преподавателя (оценка работы в командах);
– подведение итогов конкурса членами жюри.
Награждение победителей.
Ход занятия
I. Организационный момент.
II. Основная часть урока.
Слово преподавателя.
Мы заканчиваем изучение темы “Электрические явления. Законы электрического тока”. Сегодня у нас обобщающий урок в форме соревнования …
А теперь мы желаем удачи каждой команде и переходим к разминке. Каждый правильный ответ оценивается – 1б. (2 карточки каждой команде.)
Разминка – игра “Что лишнее” – 2 б (см.приложение 1).
Чтобы приступить к решению задач, необходимо вспомнить обозначения и единицы измерения физических величин в электричестве. Для этого мы напишем терминологический диктант, а жюри оценит наши первые успехи.
Терминологический диктант (работа под копирку см. приложение 2 с последующей самопроверкой)
Презентация 2 – Слайд 1.
Конкурс болельщиков (3 ребуса) – 2б.
Какой основной закон электричества? Записать каждой команде как определить I=? U=? R=?
Физическая эстафета – 4б. (Задачи составить по силам своих студентов, где одновременно 1 студент из каждой команды записывает ДАНО , 2 –перевод единиц в систему СИ, 3 – записывает нужные формулы, 4 – производит математические вычисления, 5 – завершает решение, записывает ОТВЕТ: )
Музыкальная пауза (по желанию преподавателя).
Конкурс капитанов – 5б .(2б. + 3б.).
Конкурс болельщиков – 1б, 2б, 3б.
Составить каждой команде новые физические термины из предложенного слова:
Электродвигатель
Электросбережение
Электромонтажник
Назовите составные части электрических цепей – 3б.
Игра “Найди 3 ошибки в эл.схеме” – 3б. (В нарисованных схемах по 3 ошибки.)
Найди правильный ответ (взаимопроверка на оценку) Презентация 2 – Слайд 2.
Каждой команде было дано д/з – приготовить краткое , интересное сообщение по предложенной теме, а ваши болельщики должны после всех выступлений защитить сообщение своей команды и доказать, что оно было лучшим и почему, найти в нем “изюминку”, которая отличает от других и заслуживает максимальное количество баллов – 5б.
Сообщение 1-й команды – “Тепловое действие тока” – 5б. (Примерное.)
Тепловое действие тока.
Слайд 1
Электрический ток нагревает проводники. Это явление нам хорошо известно, когда мы пользуемся электронагревательными приборами. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.
A=U I t,
A=Q,
Q = U I t применяя закон Ома, получаем Q = I2 R t –
это закон Джоуля – Ленца.
Для оценки эффективности того или иного устройства в технике введена специальная величина – коэффициент полезного действия (КПД) – отношение энергии, полезно преобразованной работы или мощности ко всей потребляемой энергии.
Слайд 2, 3, 4, 5.
Существует большое число электронагревательных приборов, например электроплиты, утюги, кипятильники, электрообогреватели и т.д. Основным нагревательным элементом является спираль из материала с большим удельным сопротивлением.
Очень эффективным преобразователем электрической энергии , дающим много тепла и света, является электрическая дуга.
Слайд 6.
Ее широко применяют для электрической сварки металлов, а также в качестве мощного источника света.
Коротким замыканием называют соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи. Короткое замыкание может возникнуть, например, при ремонте проводов под напряжением или при случайном соприкосновением оголенных проводов. Сопротивление цепи при коротком замыкании незначительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока, провода при этом могут сильно накалиться и стать причиной пожара.
Слайд 7.
Чтобы избежать этого, в сеть включают предохранители, назначение которых – сразу отключить линию, если сила тока вдруг окажется выше допустимой.
Памятка “использование бытовых электорнагревательных приборов”
(Раздается всем присутствующим на занятии.)
Аукцион задач – 3б, 4б, 5б. (по 3 задачи на каждую команду и только 1 студент решает 1 задачу, выберет из трех предложенных, которую сможет решить и принести максимальное количество баллов)
Физкультминутка.
Сообщение 2-й команды – “Молнии. Огни Эльма. Северное сияние” – 5б.
Слайд№1, 2,3
Электричество в природе.
Слайд 4.
Молнии (примерное содержание).
На земном шаре молния бьет в среднем 30 раз в секунду. Издалека она представляет собой впечатляющее зрелище, вблизи – смертельную опасность!
Слайд 5, 6.
Что мы знаем о ней сегодня?
Предположительно в России молния уносит жизни от 30 до 100 человек в год и много калечит. Она убивает тысячи животных и вызывает пожары.
Вызванный ею скачок напряжения выводит из строя электрические установки, телевизоры, электронное оборудование, компьютеры и телефоны даже в нескольких километрах от точки удара.
Сталкиваясь с этим природным бедствием, прежде всего возникают вопросы:
– что такое молния?
– откуда она берется?
– как действует она на окружающую среду?
Слайд 7.
В данном случае дело не просто в любопытстве: чем больше мы будем знать о молнии, тем лучше сможем себя обезопасить.
Слайд 8, 9.
Молния – это проявление естественного электричества.
Молния – лишь одна из составляющих грозы.
Она знаменует собой финал действия , разворачивающегося в недрах гигантских облачных масс, которые называются кучево-дождевыми облаками или в быту просто грозовыми тучами. Это самые высокие, самые обширные и самые грозные из всех облаков, они находятся примерно на высоте 1–2 км над Землей и их площадь составляет 10–20 км2. именно там электрические заряды, гром и молния.
молния не “падает” с места. Гигантская электрическая искра, которую мы видим, называется дугой обратного зажигания, вырывается из Земли. Импульсный ток, который достигает размеров от нескольких сот до нескольких тысяч ампер, поднимается вдоль ионизированного канала, нейтрализуя т.е. разряжая по “дороге” заряды. При прохождении тока в дуге обратного зажигания температура ионизированного канала доходит примерно до 300000С и вызывает давление в 10–100 раз выше обычного. Канал резко расширяется, что порождает ударную волну – гром. Скорость звука в воздухе – 300м/с, а света 300км/с, поэтому, несмотря на то, что сначала возникает гром, а потом молния – мы воспринимаем наоборот: молния– гром. Разница во времени между двумя проявлениями одного и того же феномена дает возможность определить расстояние, отделяющее нас от места возникновения грома. Увидев блеск, достаточно посчитать, сколько секунд продет от вспышки до раската грома. Эта цифра. Деленная на 3, дает нам расстояние в км (например t=9c? то S=3 км ). Нередко задают вопрос: можно ли использовать энергию молнии? Даже не говоря о сложности такого предприятия, самый беглый расчет показывает, что игра не стоит свеч.
Хотя нет возможности использовать энергию молнии, можно отвести ее в нужное русло по нужному пути – молниеотводу(громоотводу) – который “притягивает” молнию, принцип действия его состоит в эффекте острия. Более двух сот лет заземленные металлические шпили, укрепленные на крышах обычно высотных домов, труб котельных, вокруг территории электрических подстанций, защищают нас от молнии и отводят ее в Землю. Но внимание: “притянуть” молнию недостаточно, надо еще и эффективно ее вывести, молниеотвод должен быть хорошо заземлен.
Опасность очевидна: плохой молниеотвод хуже, чем его отсутствие!
Если во время грозы на стенах вашей комнаты наблюдаются оранжевые отсветы, и вам кажется, будто за окном развели костер, не верьте этому “кажется”, потому что к вам просится шаровая молния.
Шаровая молния – это шар (!), диаметром от 10 до 35 см вряд ли влезет в вашу форточку. Он имеет желтый цвет (не исключаются и другие цвета: если даже нечто перед вами имеет расцветку мухомора, никто не гарантирует, что это – не шаровая молния), температура его от 100 до 1000 градусов, а вес 5–7 граммом.
Шаровая молния просто обожает проникать в дома. Предметы и препятствия на пути ее нисколько не пугают, ученым пока неизвестно ,являются ли стекла защитой от нее. Она умеет проникать в различные щели: розетки, домофоны и т.д., но вот вылетать из них она, скорее всего, не будет.
Срок жизни этого явления науке также неизвестен (может от 30 секунд до нескольких дней). Смерть шаровой молниисопровождается взрывом, распадением на несколько частей или постепенным угасанием.
Слайд 11.
Огни святого эльма (примерное содержание). Слайд 12.
Огни святого Эльма или Огни святого ЭЛМО – разряд в форме светящих пучков или кисточек (коронный разряд), возникающих на концах высоких предметов: башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т.д., при большой напряженности электрического поля в атмосфере. Они образуются в моменты, когда напряженность электрического поля в атмосфере у острия достигает величины порядка 500 В/м и выше, что чаще всего бывает во время грозы или при ее приближении, и зимой во время метелей. Морякам их появление сулило надежду на успех, а во время опасности – и на спасение. В настоящее время разработаны методы, позволяющие получать подобный коронный разряд искусственным путем.
Слайд 13, 14, 15.
Северное сияние (примерное содержание). Слайд 16.
Северное сияние – это потрясающее по красоте, захватывающее дух зрелище. Оно может продолжаться от нескольких часов, нескольких суток. Слайд 17.
Ответ на вопрос, что же такое, первым нашел Михаил Ломоносов. Проведя бесчисленное количество опытов, он высказал предположение об электрической природе этого явления . ученые, продолжавшие изучение этого феномена, на основе опытов подтвердили правильность его гипотезы. Они заполняли полые трубки неоном, водородом, аргоном и другими разреженными газами, пропуская через них электрический ток. Каждый газ светился (люминесцировал) по-разному. Затем было установлено, что свечение разреженных газов происходит в верхней части атмосферы – ионосфере(на высоте от 80 до 1000 км). Также была выявлена тесная связь с активностью Солнца. когда на нем происходят взрывы, в ионосферу Земли устремляются заряженные частицы (корпускулы). Сталкиваясь с частицами разряженных газов, находящихся в ионосфере, они заставляют их светиться: чем активнее Солнце, тем Северное сияние охватывает большее пространство небесного свода. Особенно сильным это явление наблюдается в период максимума 11-летнего цикла солнечной активности. В древние времена люди не понимали природу Aurora Borealis, поэтому с Северным сиянием связано множество мифов и поверий. Викинги полагали, что огни на небе загораются, когда танцуют души умерших дев, а эскимосы верили, что это обитатели загробного мира пытаются связаться с живыми. В средние века ночные сполохи считали предвестниками войн и болезней (как, впрочем, кометы, затмения и многие другие необычные явления). А в одной датской легенде говорится о лебединой стае, которая улетела слишком далеко на север и застряла во льдах. Когда лебеди взмахивают крыльями, пытаясь взлететь, на небе вспыхивают огни.
Северное сияние наблюдается в Лапландии 200 раз в году.
Слайд 18, 19, 20, 21, 22, 23.
Сообщение 3-й команды – “Электрические рыбы” – 5б.
Электрические рыбы (примерное содержание). Слайд 24, 25.
В теплых и тропических морях, в мутных реках Африки живет несколько десятков рыб, способных временами или постоянно испускать электрические разряды разной силы. Своим электрическим током эти рыбы пользуются не только для защиты и нападения, но и сигнализируют им друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия (электролокация). Электрические органы встречаются только у рыб, у животных эти органы пока не обнаружены.
Электрические рыбы существуют на Земле давно, их останки найдены в очень древних слоях земной коры – в силурийских и девонских отложениях. На древнегреческих вазах встречаются изображения электрического морского ската Торпедо.
Электрические свойства скатов использовались издавна. Древние греки использовали их для обезболивания при операциях и деторождении. При прикосновении к скату, от ударов электрическим током, больные как будто выздоравливают. Даже в наше время на побережье Средиземного моря и атлантическом берегу Пиренейского полуострова люди бродят иногда босиком по мелководью, надеясь излечиться от ревматизма или подагры электричеством торпеды.
Электрические рыбы помогают бороться со стрессом.
Слайд 26, 27, 28, 29.
Защита болельщиками сообщений.
Разгадать кроссворд.
Подведение итогов:
- Капитаны команд.
- Преподаватель.
- Подведение итогов членами жюри (таблица результатов см. приложение 4 ).
“Человек страшится только того, чего не знает, знанием побеждается всякий
страх”.
В.Г.Белинский
Награждение победителей.
Приложение 1.
Что лишнее? (Можно брать фамилии ученых, единицы физических величин, приборов и т.д.)
А В Па Ом
Приложение 2.
Терминологический диктант ФИ___________________________
1-й вариант.
1. Сила тока обозначается_____ , измеряется в _________
2. Сопротивление обозначается _____, измеряется в ___________
3. Удельное сопротивление обозначается ____, измеряется в ___________
4. Длина проводника обозначается ________, измеряется в ___________
5. Прибор для измерения напряжения _________, обозначается на схеме __
2-й вариант.
- Напряжение обозначается _____ ,измеряется _________
- Электрический заряд обозначается ____ , измеряется в ______
- Площадь поперечного сечения обозначается ________ , измеряется в _______
- Удельное сопротивление обозначается _______ , измеряется в _______________
- Прибор для измерения силы тока _____________, обозначается на схеме _______
Приложение 3.
1-й вариант.
1. Какая формула выражает определения силы тока? 1. I = I1 + I2
2. Формула закона Ома 2. A = UIt
3. Формула для расчета сопротивления проводника 3. I = q/t
4. Работа электрического тока 4. P = UI
5. Определение общей силы тока при последовательном соединении проводников 5. I
= U/R
2-й вариант.
1. Как рассчитать мощность электрического тока? 6. R =
ρL/S
2. Закон Джоуля – Ленца 7. U =U1 + U2
3. Определение общей силы тока при параллельном соединении проводников 8. I = I1
= I2
4. Расчет напряжения при последовательном соединении проводников 9. U = U1+U2
5. Расчет напряжения при параллельном соединении проводников 10. Q = I2R
t
(Ответы брать для всех вариантов из всего количества от 1 до 10.)
Приложение 4.
Таблица результатов (для жюри ).
| №п/п | Вид деятельности | Команда “ОМОН” | Команда “СЭФ” | Команда “ИОН” |
| 1 | Приветствие 5б. | |||
| 2 | Разминка “Что лишнее” 2б. | |||
| 3 | ……… |
и т.д.