Урок по физике для 8 класса «Зависимость сопротивления от других физических величин»

Муниципальный этап

Всероссийского конкурса профессионального мастерства педагогов

«Мой лучший урок» (естественно - научное направление)

Методическая разработка урока

«Зависимость сопротивления проводника

от других физических величин»

для учащихся 8-х классов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия»

учитель: Ваганова Алла Витальевна,

предмет: физика,

высшая квалификационная категория

Домашний адрес:

624130 г. Новоуральск Свердловской области,

бульвар Кикоина 8-51,

тел. (34370) 68971

г. Новоуральск, 2011

Тема урока. Зависимость сопротивления проводника от других физических величин.

Цели урока (планируемые результаты обучения):

Личностные:

1. развитие самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений;

2. формирование умения вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения.

Метапредметные: развитие у учащихся умений:

3. самостоятельно определять цель своей работы;

4. оценивать верность гипотез с точки зрения полученной информации в ходе исследования;

5. формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать и координировать её с позициями партнёров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной деятельности;

6. самостоятельно оценивать и анализировать собственную деятельность с позиции полученных результатов.

Предметные:

7. формирование представления о зависимости сопротивления проводника от физических величин;

8. формирование умения планировать и проводить эксперимент, на основании результатов эксперимента формулировать вывод;

9. формирование умения применять знания о зависимости сопротивления проводника от физических величин для объяснения физических явлений и решения прикладных задач.

Материалы и оборудование:

10. ноутбуки, проектор и экран;

11. компьютерная презентация «Зависимость сопротивления от физических величин»

12. рабочий лист для проведения экспериментального исследования (приложение №1);

13. рабочие листы, для заполнения на ноутбуках во время экспериментального исследования, выполненные в программе;

14. лист диагностической проверочной работы (приложение №2);

15. прикладные задачи для домашней работы (приложение №3)

16. маркеры и лист формата А3 в каждую группу.

17. наборы для экспериментального исследования: амперметр, вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, металлические проводники:

• равной длины и площади поперечного сечения, но разным удельным сопротивлением - 2 шт.;

• изготовленный из одного материала, имеющие равные длины, но разные площади поперечного сечения - 2 шт.;

• изготовленные из одного материала, имеющие равные площади поперечного сечения, но разные длины - 2 шт.

Ход урока.

1. Мотивация.

Цель: создание проблемной ситуации, связанной с отсутствием знаний о том, почему нельзя заменить соединительные провода, изготовленные из цветных металлов, на другие, которые бы не привлекали внимание злоумышленников

Учитель

Учащиеся

V

А

Что изображено на экране?

Схема электрической цепи.

Что является основными элементами электрической цепи?

Источник тока, потребители электрической энергии, замыкающие устройства, соединительные провода.

Какими тремя величинами характеризуется электрическая цепь?

На экране появляются символы: I, U, R

Сила тока, электрическое напряжение и электрическое сопротивление.

Какая связь существует между этими величинами? Кто установил эту связь? (Как читается закон Ома?)

Заслушиваются ответы учащихся, на экране появляются зависимости силы тока от напряжения и сопротивления и формула закона Ома.

Сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника. Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления установил Георг Ом в 1827г.

Для передачи электрического тока на расстоянии применяют соединительные провода, которые в основном изготавливают из цветных металлов, к примеру - алюминия.

Нередки случаи хищения цветных металлов. Вот, что пишут в Областной газете «На смену»: «Одна из главных причин возникновения аварийных и предаварийных ситуаций на газопроводах, железной дороге и в энергетической отрасли сегодня - воровство. Ценность для похитителей представляет электрическая схема, в которой много меди и медесодержащих элементов, а также ценность составляют алюминиевые провода линий электропередач».

Государство тратит большие деньги на замену, охрану. Может быть, эту проблему можно решить по-другому, заменив соединительные провода, изготовленные из цветных металлов, на другие, которые не привлекут внимание злоумышленников?

Свои предположения мы будем записывать на «облачке». Оно перед вами.

Мы видим разные точки зрения. Учитель зачитывает несколько вариантов гипотез.

Учащиеся записывают различные варианты гипотез, среди которых были, например, такие:

• Провода заменить нельзя, так как цветные металлы, в отличие от других имеют меньшее сопротивление, а значит лучшую проводимость.

• Провода заменить можно, так как проводимость не зависит от того, из какого материала сделан проводник.

• Провода заменить нельзя, так как цветные металлы имеют особые характеристики, которые влияют на повышение электропроводности.

Может быть, работа, которую мы выполним на следующем этапе, поможет нам проверить наши предположения и разрешить проблемную ситуацию.

Что для этого нужно сделать?

Провести исследование.

Результат: появилось несколько вариантов гипотез, что вызвало необходимость их проверки. Учащиеся вспомнили основные элементы электрической цепи и её характеристики, установили между ними взаимосвязь, обзор ранее изученного материала позволит им более уверенно планировать и проводить экспериментальное исследование на следующем этапе урока.

2. Исследование.

Цель: установление в ходе экспериментального исследования, как влияет на сопротивление та или иная характеристика проводника.

Учитель

Учащиеся

С чего вы предлагаете начать исследования? (Какие будут ваши действия?)

Установить, от чего зависит сопротивление проводников? От каких физических величин?

На уроках физики мы применяем два вида исследования: теоретическое и экспериментальное. Какое исследование вам нравится проводить больше?

Сегодня Вам предоставляется возможность провести самостоятельное экспериментальное исследование.

Больше нравится проводить экспериментальное исследование.

Учащиеся работают в группах. Две группы работают с проводниками имеющими равные длины и площади поперечного сечения и разное удельное сопротивление.

Две группы работают с проводниками из одного материала, имеющими равные длины, но разные площади поперечного сечения

Две группы работают с проводниками из одного материала, имеющими равные площади поперечного сечения, но разные длины

В зависимости от уровня сформированности умения составлять план исследования одним группам даётся план экспериментального исследования. Им необходимо выполнить задание, проанализировать полученные результаты и сделать вывод. Рабочий лист с планом исследования представлен в приложении 1.

План экспериментального исследования.

1. Собрать цепь, используя данное оборудование.

2. Снять показания амперметра и вольтметра при включении в цепь данных металлических проводов и вычислить сопротивление.

3. Данные занести в компьютер.

4. Сравнить сопротивления, выяснить, что повлияло на величину сопротивления.

5. Сделать вывод.

6. Проанализировать графические зависимости силы тока от напряжения и от сопротивления.

Другим группам предлагается задание более высокого уровня:

1. Проанализировать предложенное оборудование.

2. Составить план экспериментального исследования и реализовать его.

3. Полученные данные занести в компьютер.

4. Сделать вывод в соответствии с полученными данными.

Результат: учащиеся в группах провели экспериментальное исследование с проводники, имеющие различные характеристики, на основании результатов эксперимента сформулировали вывод о зависимости сопротивления проводника от физических величин, таких как длина проводника, площадь его поперечного сечения, а так же от рода вещества, из которого изготовлен проводник.

3. Обмен информацией.

Цель: дать возможность группам представить результаты своей работы всему классу и организовать обсуждение этих результатов.

Группы заполнили рабочие листы в ноутбуках. Во время представления группами результатов своей работы учащимся предлагалось обратить внимание на полноту и правильность формулировки вывода по результатам экспериментального исследования.

Группы, работающие с проводниками, которые различающимися только удельным сопротивлением пришли к выводу: Сопротивление зависит от вещества, из которого изготовлен проводник.

На доске появляется: R зависит от рода вещества

Группы, работающие с проводниками, отличающимися только площадью поперечного сечения, пришли к выводу: Чем больше площадь (S), тем больше ток (I), тем меньше сопротивление (R).

Сопротивление обратно пропорционально зависит от площади поперечного сечения: R~1/S

Группы, работающие с проводниками, отличающимися только длиной, пришли к выводу: Чем больше длина (l) , тем меньше ток (I), тем больше сопротивление (R).

Сопротивление прямо пропорционально зависит от длины проводника: R~ l

Результат: представление результатов работы показало, что все группы успешно справились с экспериментальным исследованием. Выводы, сформулированные учащимися на основании результатов, в основном, представлены в полном объёме. Учащиеся вносили дополнения по ходу представления результатов, другие задавали уточняющие вопросы.

4. Организация и связывание информации.

Цель: связать данные, полученные во время выступления групп для формулировки вывода о зависимости сопротивления проводника от физических величин. Установить физический смысл удельного сопротивления проводника и сформулировать вывод о том, что цветные металлы имеют меньшее удельное сопротивление, а значит, при равных других характеристиках сопротивление проводов из цветных металлов будет меньше. Сделать вывод о верности гипотез.

Учитель

Учащиеся

Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от физических величин

Сопротивление проводника прямо пропорционально зависит от вещества, из которого он изготовлен, от длины проводника, обратно пропорционально - от площади поперечного сечения.

Устанавливая зависимость сопротивления от физических величин, все ли мы учли?

Учащиеся согласились, а отдельные ученики высказали предположение о зависимости сопротивления от температуры.

Действительно линейная зависимость сопротивления от температуры существует. О ней Вы можете узнать в научной литературе, об этой зависимости пойдет речь в старших классах.

Используя данные, которые мы получили в ходе экспериментального исследования, можем ли мы записать формулу для расчета сопротивления?

Учащиеся предлагают свои варианты.

l

R= k ^{____ ,} где k- коэффициент

S пропорциональности,

который характеризует вещество, из которого сделан проводник

Уточните, какие физические величины входят в формулу, и каковы их единицы измерения?

R - сопротивление проводника, [R] = Ом;

l - длина проводника, [l] = м;

S - площадь поперечного сечения,

[S] = мм², [S] = м².

Учитель обращается к презентации. Используя материал презентации, учитель вводит понятие удельного сопротивления проводника

r - удельное сопротивление проводника. Запишите формулу для расчёта удельного сопротивления.

r = RS / l

Какие единицы измерения у этой величины?

[r] = Ом · мм²/м; [r] = Ом · м²/м = Ом · м

Нам нужно разобраться, каков физический смысл этой величины? Что определяет эта величина в формуле?

Зависимость сопротивления от рода вещества

Одна из групп у нас работала с этой зависимостью (учитель ссылается на результаты исследования).

Чтобы произошло с сопротивлением медного проводника, если бы мы взяли его длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм²?

Сопротивление проводника равнялось удельному сопротивлению

Что такое удельное сопротивление проводника?

Удельное сопротивление проводника - это сопротивление проводника данного вещества, взятого длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм²

Обратимся к таблице на экране (таблица значений удельного сопротивления различных металлов).

Определите по таблице удельное сопротивление меди, алюминия, железа. Сравните их.

r _меди = 0,0175 Ом · мм²/м

r _{алюминия} = 0,03 Ом · мм²/м

r _железа = 0,13 Ом · мм²/м

Цветные металлы имеют меньшее удельное сопротивление, а значит, при равных других характеристиках сопротивление проводов из цветных металлов будет меньше.

Результат: был сформулирован общий вывод урока и учащиеся пришли к единому мнению о том, что цветные металлы при равных других характеристиках, в отличие от других имеют меньшее сопротивление.

5. Рефлексия.

Цель: получение обратной связи и акцентирование внимания учащихся на значении изучения данной темы.

Учитель

Учащиеся

Вернемся к началу урока. Кто оказался близок к верному разрешению проблемной ситуации?

Более правым оказался тот, кто высказал идею о том, что цветные металлы, в отличие от других имеют меньшее сопротивление, а значит лучшую проводимость.

Есть ли необходимость убрать некоторые гипотезы?

Учащиеся предлагают снять некоторые облачка с гипотезами.

В чем секрет вашей уверенности в ответах?

Мы в начале урока, верно сформулировали цель, определили план экспериментального исследования, были внимательны при проведении эксперимента, смогли обнаружить зависимость между физическими величинами.

Какие новые сведения для себя вы отметили?

На сопротивление проводника влияют его длина, площадь поперечного сечения и материал, из которого он изготовлен.

Для передачи электроэнергии на расстоянии можно использовать проводники из цветных металлов, так как они обладают повышенной электропроводностью.

Пригодятся ли вам в жизни знания полученные сегодня на уроке?

Учащиеся высказывают разные точки зрения, например:

• Знания позволят нам объяснять, почему цветные металлы - лучшие проводники электричества.

• Знания помогут нам определить материалы, которые можно использовать для увеличения или уменьшения сопротивления проводника.

Результат: осознание учащимися значимости изучения данной темы.

6. Применение.

Цель: использование нового знания для решения прикладных задач. Контроль и самоконтроль усвоения нового материала.

Учащимся предлагается выполнить задания (приложение №2) представленные на компьютерах, которые позволяют осуществлять самопроверку. Затем осуществляется оценка своей работы по шкале, применяемой для оценивания подобного задания на ГИА -9 по физике: 1 балла - в работе ошибок нет и 0 баллов - допущена ошибка.

Результат: актуализация полученных знаний в ходе решения прикладных задач. После выполнения работы обсудили её результаты: 93% учащихся безошибочно выполнили задания. Это говорит о достаточно высоком уровне усвоения учащимися учебного материала на первоначальном этапе.

7. Домашнее задание.

Учащимся предлагается подготовить опорный конспект по теме урока с использованием § 45 и решить конструкторскую задачу:

Использование электрического тока, или, как говорят, электроэнергии, достаточно дорого, поэтому мы ее должны использовать рационально. Например, когда наступают сумерки, мы начинаем прибегать к искусственному освещению, чем темнее на улице, тем больше требуется освещения. Но наши осветительные приборы работают постоянно в одном режиме. (Учитель подошёл к выключателю и продемонстрировал процесс освещения класса).

Вам предлагается, используя материал сегодняшнего урока, придумать прибор, с помощью которого можно было бы изменить накал лампы.

Для применения знаний, полученных на уроке, учащимся на выбор предлагаются 2-3 задачи прикладного характера (приложение №3), например:

1. Три проволочки одинакового сечения и длины - медная, вольфрамовая и свинцовая - подключены в цепь батарейки параллельно. По какой из них пойдет большой ток?

2. Моток константановой проволоки имеет длину 10 м. Как, не разматывая проволоки, при помощи амперметра и вольтметра определить площадь ее поперечного сечения?

3. Имеются два проводника из одного и того же материала. Один проводник в три раза длиннее другого. Короткий проводник имеет в два раза большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников имеет большее сопротивление?