В.Г.ЕФІМОВА.
с. Георгіївський, Пермський кр.
Урок вивчення та первинного закріплення нового матеріалу.
8-й клас
Освітні завдання уроку. знати формулювання і формулу закону Ома для ділянки ланцюга, розуміти залежність сили струму на ділянці ланцюга від напруги і опору і представляти її у вигляді графіків, вміти «читати» графіки I (U), I (R), розвинути експериментальні вміння - висувати гіпотезу і планувати проведення експерименту по її перевірці, закріпити практичні навички роботи з електричними вимірювальними приладами і в складанні електричних ланцюгів.
1. Психологічна установка і актуалізація знань
Учитель (не чекаючи повного уваги учнів, воно все одно у деяких буде тільки зовнішнім). Наш урок почнемо з рішення задачі, хоча на будинок подібні я і не задавала. Весь секрет у тому, що це логічна задача, для її вирішення не обов'язково добре знати пройдений матеріал, досить життєвої спостережливості і трохи кмітливості. Отже: в кімнаті є три вимикача. Відомо, що тільки один з них включає світло в сусідній кімнаті, де стоїть торшер з однією лампою. Кімнати один з одним повідомляються так, що не можна визначити з однієї, що відбувається в іншій. Помічників немає, проводки не видно. Як, маючи можливість лише один раз перейти від вимикачів до торшеру, визначити, який з вимикачів включає торшер?
(Обговорення можливих способів вирішення. Що стосується труднощі учитель, не акцентуючи уваги, уточнює, що в завданні розглядаються лампи розжарювання. Якщо рішення все ж не виникає, завдання слід поставити на будинок. Попутно можна повторити дії електричного струму.)
Учні. Потрібно включити будь-який вимикач на короткий час, потім вимкнути, включити наступний, піти в сусідню кімнату і торкнутися лампи в торшері. Якщо вона холодна, значить, з'єднана з третім вимикачем, якщо тепла, але не горить, значить, з першим.
Учитель. А тепер розгадати анаграми і знайдіть зайве поняття в кожному стовпці.
Такі завдання не тільки розвивають мислення, а й привчають до неоднозначних і множинним відповідей. Розглядаються пропоновані рішення, повторюється пов'язаний з даними поняттями матеріал. Можливі відповіді і питання для обговорення:
1. Амперметр, робота, напруга, вольтметр.Ответ. Амперметр - інші поняття відносяться до напруги. Дайте визначення напруги. Як і чим вимірюють цю величину?
2. Сила струму, заряд, час, сопротівленіе.Ответи. 1: заряд - інші слова закінчуються на голосну букву; 2: час - сила струму і заряд (кількість електрики, що пройшов через провідник) залежать від його опору; 3: опір - інші величини пов'язані визначенням сили струму. Що таке сила струму? Який фізичний зміст цієї величини? Чим і яким чином вимірюється? Яка властивість провідника характеризує опір?
3. Вольт, кулон, ньютон, ампер.Ответи. 1: ньютон - інше одиниці електричних величин; 2: Ньютон - інші прізвища вчених, які вивчали електричні явища; 3: Вольта - сконструював один з перших джерел постійного струму, інші вчені відкрили кількісні заходи взаємодії. Назвіть фізичні величини, що відповідають даним одиницям, і їх буквені позначення.
2. Вивчення нового матеріалу
Учитель. Що спільного в анаграма? Чому саме такі слова в них включені?
Учні. У них дано терміни, пов'язані з електричного струму. Ці терміни включають в себе назви основних величин, їх одиниці і прилади для їх вимірювання.
Учитель. Що таке електричний струм? Як здійснюється протікання струму в металах? У чому причина опору провідника?
(Учні дають визначення, один учень біля дошки розповідає про процес протікання електричного струму в металах.)
Учитель. Що станеться, якщо збільшити напругу на кінцях провідника? Як сила струму залежить від напруги? Як зміниться сила струму, якщо збільшити опір? Яка залежність сили струму від опору?
Учні. При збільшенні напруги збільшиться напруженість електричного поля, що діє на вільні заряди в провіднику, тому збільшиться мредняя швидкість регулярного руху цих зарядів, отже, зросте кількість електрики, що проходить через перетин провідника за одиницю часу, тобто зросте сила струму. Таким чином, сила струму прямо пропорційна напрузі. Якщо збільшити опір, посилиться ступінь «протидії» провідника проходженню електронів, а значить, зменшиться сила струму, отже, сила струму обернено пропорційна опору провідника.
Учитель. Ми висунули гіпотезу, яку, звичайно, слід перевірити. Отже, що нам слід з'ясувати?
Учні. Залежність сили струму від напруги і опору.
Учитель. Це і є тема і мета нашого уроку (записує на дошці тему «Залежність сили струму від напруги і опору» і гіпотезу: I
1 / R). Яким чином можна перевірити гіпотезу? Які прилади потрібні для цього? Які основні правила роботи з ними? Як слід проводити досліди? Які труднощі виникли при виконанні домашнього завдання (побудова графіків)?
(Фронтально обговорюється порядок проведення експерименту, вчитель коротко пояснює призначення і демонструє роботу реостата, нагадує про правила безпечної роботи з електричними пристроями; роздає обладнання і, для бажаючих, інструкцію з виконання роботи. Два учні будують графіки за допомогою комп'ютера, викреслюючи I (U) для двох різних опорів і I (R) для двох різних напруг.)
Інструкція по дослідженню залежності сили струму від напруги і опору
Мета роботи. встановити на досвіді залежність сили струму від напруги і опору.
Устаткування. амперметр лабораторний, вольтметр лабораторний, джерело живлення, набір з трьох резисторів опорами 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замикання струму, з'єднувальні дроти.
Для виконання роботи зберіть електричне коло з джерела струму, амперметра, реостата, дротяного резистора опором 2 Ом і ключа. Паралельно дротовому резистору приєднаєте вольтметр (див. Схему).
1. Дослідження залежності сили струму від напруги на даній ділянці ланцюга. Увімкніть струм. За допомогою реостата доведіть напруга на затискачах дротяного резистора до 1 В, потім до 2 В і до 3 В. Кожен раз при цьому вимірюйте силу струму і результати записуйте в табл. 1.
Опір ділянки 2 Ом
За даними дослідів побудуйте графік залежності сили струму від опору. Зробіть висновок.
(Після закінчення роботи результати обговорюються, перевіряються графіки.)
Учитель. Які висновки ви зробили за результатами дослідів? Порівняйте їх з нашої гіпотезою.
Учні. Сила струму прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору. Гіпотеза підтвердилася.
Учитель. Вперше до такого висновку прийшов німецький учений, шкільний учитель Георг Симон Ом, і закон носить його ім'я. Крім того, Ом відкрив залежність опору провідника від його розмірів. Це наша наступна тема, в старших класах ви будете вивчати ще один закон Ома.
Перефразуйте закон Ома так, щоб не повторилося ні одне слово з формулювання. (Таке завдання дуже корисно, воно дозволяє учням не тільки усвідомлено запам'ятати формулювання, але і служить розвитку красивою, грамотної мови. Підготовлений учень розповідає про історію відкриття закону Ома.)
Як Ом відкрив свій закон
Щоб зрозуміти заслуги Ома в науці, слід врахувати обстановку, в якій працював учений. Всього чверть століття минуло з відкриттів Гальвані і Вольта. Більшість вчених того часу були цілком переконані, що електричний струм (від електричних машин) і гальванічний струм (від вольтова стовпа) представляють одне й те саме явище. Їх тотожність висувалася ще як гіпотеза, яку треба було довести.
Ом підвішував магнітну стрілку на нитки, а під нею, паралельно її осі, мав у своєму розпорядженні дріт, що з'єднувала полюса джерела струму. Коли по дроті йшов струм, стрілка відхилялася внаслідок магнітного дії струму. Закручуванням нитки Ом утримував стрілку в первісному положенні. Величиною кута кручення вимірювалася сила струму, що відхиляє. Помістивши стрілку над різними ділянками ланцюга, Ом встановив, що кут закручування залишався постійним, і тим самим довів сталість сили струму в різних ділянках ланцюга. Далі, підключаючи до полюсів джерела струму різні дроти, Ом встановив, що сила струму зменшується зі збільшенням довжини проводу і зменшенням площі його поперечного перерізу, а також залежить від речовини дроти. Він знайшов ряд речовин в порядку зростання «опору». Терміни «опір» і «сила струму» належать Ому.
Використовуючи в якості джерела струму термоелемент, Ом створював різні різниці температур спаїв вісмуту і міді, занурюючи спай 1 в тане лід, а спай 2 - в воду різної температури. В результаті виходили різні напруги на дроті 3. приєднаної до термоелемента, і різна сила струму в ланцюзі. Відповідно змінювалося і відхилення магнітної стрілки M. Дані дослідів оброблялися математично.
У 1827 р з'являється основний, яка прославила Ома, праця - «Електрична ланцюг, розроблена математично доктором Г.-С.Омом». У цій роботі Ом теоретично встановив знаменитий закон, що носить його ім'я. Роботу Ома в Німеччині зустріли дуже добре. У 1833 р учений був уже професором Політехнічної школи в Нюрнберзі. Однак за кордоном, особливо у Франції та Англії, роботи Ома довгий час залишалися невідомими. Через 10 років французький фізик Пулье незалежно на основі експериментів прийшов до таких самих висновків, що і Ом. Але Пулье було зазначено, що встановлений ним закон ще в 1827 р був відкритий Омом. Цікаво, що французькі школярі і понині вивчають закон Ома під ім'ям закону Пулье.
3. Первинне закріплення і корекція знань
(Учні визначаються з рівнем завдань для закріплення, хто сумнівається видаються обидва листи із завданнями, - вони визначаться пізніше, в процесі виконання.)
Репродуктивний і продуктивний рівні
1. Учень виконував роботу по перевірці закону Ома для ділянки ланцюга і зібрав ланцюг по показаної на малюнку схемі. Він виявив, що при зменшенні опору ділянки ВС амперметр показував збільшення струму, а вольтметр став показувати зменшення напруги. Знаючи, що, згідно із законом Ома, сила струму прямо пропорційна напрузі, він отримав протиріччя «теорії» з досвідом. Як дозволити утруднення? Які помилки в міркуванні допустив учень?
Відповідь. Сила струму залежить і від напруги, і від опору. Сила струму на ділянці ланцюга прямо пропорційна напрузі при постійному опорі, що не було виконано.
2. Який вид залежності зображений на малюнку? Який графік не відповідає закону Ома для ділянки ланцюга?
3. Що змінилося на ділянці ланцюга, якщо включений послідовно з реостатом амперметр показує збільшення сили струму?
(Відповідь. Підвищилася напруга або зменшилася опір.)
4. Що змінилося на ділянці ланцюга, якщо включений паралельно йому вольтметр показує зменшення напруги?
5. Залежність сили струму від опору ділянки кола виражена графіками 1 і 2. В якому випадку провідник перебував під б льшим напругою?
6. Як будуть змінюватися свідчення амперметра, якщо точку А по черзі з'єднувати мідним дротом з точками B. C. D. E?
(Відповідь. При з'єднанні з точкою В - не зміняться, з точкою С - значно зменшаться, з точками D і Е - практично нуль.)
7. Як будуть змінюватися свідчення вольтметра, якщо точку А по черзі з'єднувати мідним дротом з точками В. C. D. E.
(Відповідь. При з'єднанні з точками В і С - не зміняться, з точками D і Е - стрілка вольтметра буде майже у нуля.)
8. Чому при виникненні пожежі в електроустановках потрібно негайно відключити рубильник? Як це зробити?
9. Чому не можна гасити вогонь, викликаний електричним струмом, водою або піною з звичайного вогнегасника, а тільки сухим піском?
Учитель. Дано деякі твердження, вони можуть бути як істинними - такі пропозиції відзначайте одиницею, так і помилковими - такі відзначайте нулем. (Виконується учнями самостійно. Диктант містить завдання з минулого теми для повторення важливих відомостей.)
1. Провідник чинить опір, тому що іони кристалічної решітки відштовхують електрони.
2. Щоб сила струму залишалася колишньою, потрібно до провідника з б льшим опором прикладати і більшу напругу.
3. Для зміни опору провідника досить збільшити або зменшити подається напруга.
4. При однакових напругах в провіднику з бо1льшім опором буде менший струм.
5. Якщо збільшується сила струму в ланцюзі, значить, змінилося опір.
6. Опір провідника, для якого побудований графік на малюнку, дорівнює 5 Ом.
7. На малюнку зліва наведено графіки залежності сили струму від напруги для двох провідників. Опір другого провідника більше.
Продуктивний і творчий рівні
(Учні виконують завдання самостійно, поки вчитель з першою частиною класу розбирає якісні завдання. Під час виконання першої групою цифрового диктанту друга група учнів під керівництвом вчителя обговорює результати своєї роботи.)
Завдання розміщені у порядку зростання складності; можна виконати частину з них, завдання 5 і 6 - винахідницькі.
1. Чому птахи можуть безпечно сидіти на проводах високовольтних ліній електропередачі?
2. Вирішіть завдання № 1287 з задачника В.І.Лукашіка, Е.В.Івановой.
3. Побудуйте графіки залежності сили струму від напруги для двох провідників опорами 2 і 3 Ом.
4. Побудуйте графіки залежності сили струму від опору при постійних величинах напруги 2 і 4 В.
5. Якими способами можна визначити напругу в мережі, маючи в розпорядженні будь-які прилади, крім вольтметра? (Відповідь. Наприклад, включити резистор відомого опору в мережу послідовно з амперметром, а напруга обчислити за законом Ома.)
6. Що потрібно зробити, щоб під час запуску преса руки працівника випадково не потрапили під прес? Розгляньте варіанти вирішення без фотореле.
Підказка. Для запуску преса руки повинні бути де? (Наприклад, одночасно на двох кнопках запуску - обидві руки будуть зайняті.)
7. Запропонуйте пристрій (електричний сторож) для виявлення проникнення на вашу територію стороннього (Можливий варіант рішення. Потрібно закріпити міцну нитку 1 (або дріт) одним кінцем на кілочку, а іншим - на дощечці 2 (товщиною близько 0,5 см), затиснутому між двома пружними контактними пластинками До і Р (виконаними, наприклад, з консервної банки), які закріплені на іншому кілочку. Якщо непроханий гість натягне нитку, ізолятор вислизне з пластинок, вони зійдуться і замкнутий електричний ланцюг - дзвінок задзвонить. Для запобігли ия випадкового замикання ланцюга в разі дощу контакти До і Р треба прикрити козирком.)
4. Підведення підсумків
Яка частина уроку, які завдання здалися найбільш цікавими? нудними? Що було невдалим і чому? У чому хотілося б розібратися докладніше? Виставлення оцінок (за бажанням).
5. Домашнє завдання
- Усім: § 42, 44; логічна задача (якщо не вирішена в класі).
- репродуктивний і продуктивний рівні: № 1275, 1277, 1279, 1285 [2].
- Продуктивний і творчий рівні (на вибір): завдання, які не виконані в класі; за бажанням, виготовити модель електричного сторожа; придумати пристрій, який сигналізував би про підйом води (індикатор «повені»).
(Можливий спосіб вирішення. На щічки затиску для білизни приклеїти металеві пластинки 1 і між ними вкласти шматочок цукру 2. Зажим прикріпити до кілочка, вбитого у берега. Кілочок повинен підніматися над рівнем води на 5-10 см. При підвищенні рівня води затиск виявиться в воді, і цукор розчиниться. Щічки зімнуться, замкнеться електричний ланцюг, дзвінок задзвонить.)
(Таке рішення годиться тільки як ідея. А дощ? Туман? Роса? Мурахи і інші любителі солодкого? - Ред.)
література
Книга для читання з фізики. 6-7 кл. Посібник для учнів. Упоряд. І.Г.Кіріллова. - М. Просвітництво, 1978.
Тульчинський М.Є. Цікаві завдання-парадокси і софізми з фізики. - М. Просвітництво, 1971.
Тульчинський М.Є. Якісні задачі з фізики в 6-7 класах: Посібник для вчителів. - М. Просвітництво, 1976.
Фізика - юним: Теплота. Електрика: Кн. для позакласного читання. 7 кл. Упоряд. Алексєєва М. Н.- М. Просвещение, 1980.