Цель урока: сформировать представление о переменном токе, его характеристиках (амплитудном и действующем значениях силы тока и напряжения, частоте), способе получения; сравнить постоянный и переменный ток; изучить устройство и принцип действия генератора переменного тока; научить по графику определять характеристики тока.
Задачи урока:
Предметные:
- понимание смысла понятия переменного тока и способов его получения; показать их практическое значение.
Метапредметные УУД:
- Познавательные: умение самостоятельно добывать нужную информацию, сравнивать, обобщать, анализировать, делать выводы; умение выделять значимые функциональные связи на примере рассмотрения вращения рамки в магнитном поле; формировать практические умения проведения эксперимента и знакомство с историей создания генератора переменного тока.
- Регулятивные: постановка цели, умение ставить учебные задачи, планирование деятельности, проводить простейших опытов и наблюдения, описывать их, задавать вопросы и находить ответы на них опытным путем, проводить прямые измерения при помощи наиболее часто используемых приборов, представлять результаты измерений в виде таблиц, делать выводы на основе наблюдений, находить простейшие закономерности в протекании явлений, находить способы их достижения, осуществлять контроль и взаимоконтроль.
- Коммуникативные: умение выражать свою позицию, умение вести беседу, планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками - определение цели, функций участников, способов взаимодействия; постановка вопросов - инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации; управление поведением партнера - контроль, коррекция, оценка действий партнера.
Личностные УУД:
- умение вести диалог, уважать чужое мнение, достигать поставленных целей, самостоятельно приобретать новые знания и практические умения;
- сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся.
Тип урока: комбинированный.
Форма урока: урок-беседа.
Оборудование:
- компьютер и проектор, электронный веб-ресурс (сайт) по теме 1. Видеоролик «Явление электромагнитной индукции» http://school-collection.edu.ru/catalog/res/94fe49eb-c56a-415d-948d-61c85a9c0603/?from=8f5d7210-86a6-11da-a72b-0800200c9a66&
- Видеоролик "Генератор переменного тока"http://school-collection.edu.ru/catalog/res/4170927d-c63b-4b0f-9142-66cbb89fea84/?from=8f5d7210-86a6-11da-a72b-0800200c9a66&
- Модель генератора переменного тока; набор по получению переменного тока: миллиамперметр, катушка, постоянный магнит.
Оформление кабинета: портрет М.Фарадея, таблица «Переменный ток».
План урока
Ι. Орг. момент (2 мин.).
ΙΙ. Проверка домашнего задания (10 мин).
ΙΙΙ. Изучение нового материала (20 мин.).
ΙV. Закрепление изученного материала (10 мин.).
V. Домашнее задание (3 мин.).
Ход урока
Ι. Орг. момент
Приветствие учащихся.
Психологический настрой учащихся на урок
Выступление учителя: В конце XIX в, электричество начинает применяться в практической жизни людей для освещения, электродвигатели приводят в действие различные машины и станки, бытовые электроприборы. Однако трудность передачи постоянного тока на большие расстояния мешала его широкому применению. Эти трудности были преодолены после изобретения генератора переменного тока.
Учитель знакомит с темой урока: Переменный ток. Генератор переменного тока.
Предлагает ученикам сформулировать цель и задачу урока.
Учащиеся ставят цель и задачу урока: выяснить, что такое переменный ток, каковы его основные характеристики, способ получения и применение.
ΙΙ. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний
Учитель: Прежде чем мы перейдем к изучению нового материала, вам необходимо вспомнить:
- Какое явление называется явлением электромагнитной индукции?
- От чего зависит направление и значение индукционного тока?
Учитель демонстрирует один из опытов Фарадея по получению индукционного тока (можно поручить этот эксперимент учащимся).
Задача учащихся зарисовать схему опыта и объяснить наблюдаемое явление. Один из учащихся работает у доски, остальные в тетрадях.
Обсуждение ответа учащегося.
Все внимательно выслушивают ответ учащегося, работающего у доски. Оценивают по критериям устного ответа, исправляют, дополняют, приводят другие способы получения индукционного тока. Учащиеся должны сказать:
- Это один из опытов Фарадея, демонстрирующих электромагнитную индукцию;
- ЭМИ- это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур;
- Возникающий электрический ток называется индукционным. Он может меняться по модулю и направлению;
- Величина индукционного тока тем больше, чем быстрее происходит изменение магнитного потока;
- Изменение магнитного потока может происходить различными способами. Эти способы демонстрируют опыты Фарадея.
Учащиеся посмотрев видеоролик«Явление электромагнитной индукции» сравнивают свои ответы.
ΙΙΙ. Изучение нового материала
Демонстрация 1. Получение переменного тока в рамке при её вращении в магнитном поле постоянного магнита.
Учитель. Сравните способы получения тока, изображенные на рисунках 24.3 (стр103) и 25.3 (стр112) учебника О.Ф. Кабардин «Физика -8».
Вопрос учителя: Что удобнее: вращать катушку в поле постоянного магнита или сделать катушку неподвижной, а вращать магнит? Почему?
Вопросы при демонстрации:
1. Как вы понимаете понятие «переменный ток»?
Учащиеся находят ответ в учебнике на стр.112.
Переменный ток - это электрический ток, изменяющийся во времени по модулю и направлению.
2. Какие физические величины характеризующие ток, могут изменяться?
Учащиеся отвечают: Сила тока и напряжение.
3. Что показывает частота переменного тока?
Учащиеся отвечают: Частота переменного тока показывает, сколько раз за 1с ток изменяет свое направление.
4. В каких пределах может изменяться сила тока, напряжение?
Учащиеся отвечают: Сила тока и напряжение изменяются от 0 до максимального(амплитудного) значения.
5. Можно ли использовать обычный амперметр и вольтметр для измерения силы переменного и напряжения? Почему?
Учитель: Останавливаемся на силе тока и, работая с учебником (О.Ф.Кабардин «Физика-8», стр.112, рис. 25.1,) , изображаем график этой переменной величины, Вспоминаем колебательное движение и величины его характеризующие: период, частота, амплитуда. Находим все эти величины на графике. Один учащийся работает у доски, остальные в тетрадях. Аналогично, но уже самостоятельно ученики характеризуют напряжение на рис.25.2. в своих тетрадях. Далее заполняем все столбцы таблицы, работая с учебником §25.
Пока учащиеся работают, учитель проходит по классу и смотрит, что у них получилось.
Учитель сообщает, что в бытовых электросетях используется переменный ток частотой 50 Гц.
|
Физическая
|
Сила тока |
Напряжение |
|
График зависимости от времени |
|
|
|
Физический смысл |
Изменение направление тока - изменение направления движения зарядов |
Изменение направления - смена полярности на зажимах эл. цепи |
|
Амплитуда |
Im - максимальное значение силы тока |
Um - максимальное значение напряжения |
|
Действующее значение |
|
|
Учащийся отвечает у доски, остальные сверяют со своими работами, обсуждают, исправляют, дополняют. Предлагают свои варианты, аргументируя свои ответы.
Демонстрация 2. Модель работы генератора переменного тока
Вопрос учителя: рассмотреть рис. 25.4 и ответить на вопросы.
- Что такое генератор переменного тока.
- Какие превращения энергии происходят в этом устройстве.
- Назвать основные элементы генератора переменного тока и их назначение.
Статор - это неподвижная часть. Ротор - подвижная. Можно сказать, что статор - это аналог катушки с большим числом витков. А ротор - это магнит, который вращается и создает изменяющийся магнитный поток с течением времени, пронизывая те витки, которые находятся в статоре, индуцирует, наводит в этих витках электрический ток.
Если генератор маломощный, то обычно ротор делают из постоянного магнита. Ему придают определённую форму, создают внутри несколько отдельных полюсов. Этот постоянный магнит, вращаясь прямо внутри статора, непосредственно создаёт индукционный электрический ток. Если же необходим мощный генератор, то в этом случае ротор - уже не постоянный магнит, а электромагнит.
Просмотр видео и задание после просмотра видео:
- Почему при увеличении скорости вращении рамки мы уже не замечаем мерцание лампочки? (обсуждение)
- Почему в генераторах переменного тока большой мощности ротор является электромагнитом?
- Какую частоту имеет промышленный ток?
Учитель предлагает учащимся получить на практике переменный ток частотой 50 Гц, используя предложенное оборудование. На демонстрационном столе имеется миллиамперметр, катушка-моток, постоянный магнит. Учащиеся пробуют быстро вставлять и вынимать магнит и другие способы и делают вывод, что ток такой частоты получить при помощи данной установки нельзя, т.к. 50 Гц - это 50 колебаний тока в секунду.
Учитель предлагает подумать и предложить идеи для усовершенствования установки, объясняет устройство генератора индукционного тока. Учащиеся подписывают названия его основных частей.
Далее учитель заостряет внимание на способах вращения ротора генератора.
Учащиеся предлагают свои варианты: на гидроэлектростанции - поток воды, на теплоэлектростанции - пар и т.д.
ΙV. Закрепление изученного материала
Задание 1. Вопросы на закрепление
- Что называется переменным током?
- Что такое период, частота переменного тока?
- На каком принципе основана работа генератора переменного тока?
- Проволочная рамка вращается с постоянной частотой в однородном магнитном поле. Какой из графиков, изображенных на рис. показывает зависимость силы тока в рамке от времени?
- 220В - это амплитудное или действующее значение напряжения?
- Сколько раз за 1 мин переменный ток меняет свое направление?
- Почему же именно переменный ток используется в бытовых электросетях.
- Какое устройство называется генератором переменного тока?
Задание 2. Проверка знаний - проверь соседа! (тест)
А сейчас проверим, на сколько, вы усвоили данный материал. Запишите правильный ответ.
Тест: Генерирование электрической энергии.
I. Переменный электрический ток
1. не изменяется по значению;
2. не изменяется по направлению;
3. изменяется по значению и направлению.
II. На каком явлении основано действие электромеханического индукционного генератора переменного тока?
1. электростатической индукции;
2. электромагнитной индукции;
3. термоэлектронной эмиссии.
III. Генератор электрической энергии необходим для…
1. создание материи;
2. создание энергии;
3. преобразование энергии
IV. Переменный ток вырабатывают
1. на заводе;
2. на электростанции;
3. в жилых домах.
V. Стандартная частота используемого у нас переменного тока ...
1. 100Гц;
2. 50Гц;
3.500Гц.
VI. Простейший генератор переменного тока состоит…
- Магнита;
- Проволочной рамки;
- Ротора и статора.
Ответы: I-3, II-2, III-3, IV-2, V-2, VI-3.
Кто ответит правильно на 6 вопросов, получит «5», на 5 вопросов, оценку - «4», за 4-3 правильных ответов получит «3».
Подведение итога. Определяется, достигли ли учащиеся поставленной цели, отмечается работа учащихся на уроке, выставляются оценки, обсуждение и аргументирование ответа учащихся.
V. Домашнее задание
- §25, ответить на вопросы (устно),
- заполнить таблицу сравнения постоянного и переменного тока
|
Название
|
Постоянный ток |
Переменный ток |
|
Источник |
Гальванический элемент, аккумулятор |
Генератор переменного тока |
|
Направление |
От «+» к «-» |
Меняет направление |
|
Изменяются ли сила тока и напряжение |
Нет |
Да, от 0 до амплитудного значения |
|
Применение |
Электрооборудование автомобиля и городского транспорта(метро, трамвай, троллейбус), автономное питание карманного фонарика, приемника, магнитофона, пульта телевизора, детские игрушки и т.д.. |
Осветительные сети квартир, бытовые электроприборы, фабрики и заводы. |
Рефлексия
- Какую цель вы поставили на начало урока?
- Что вы узнали сегодня на уроке?
- Могут ли вам полученные знания пригодиться в жизни? Где именно?
- Что оказалось самым трудным для понимания?
- Какую бы вы поставили себе оценку за работу на уроке?