- Учителю
- Урок по физике в 8 классе: «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление»
Урок по физике в 8 классе: «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление»
Тема урока: Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.
Цели урока:
формировать у школьников представления о процессе научного познания, развивать логическое мышление, способствовать овладению исследовательскими умениями; учить планировать свою деятельность, осуществлять самоанализ и рефлексию; организовать систематизацию и углубление знаний о зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.
Задачи урока:
Предметные:
Повторить:
1). Понятия: сила тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление;
2). Единицы измерения силы тока, напряжения, сопротивления
3). Приборы для измерения силы тока, напряжения; схемы их подключения;
-
Формировать умения:
1) исследовать зависимость сопротивления проводника от его длины;
2) исследовать зависимость сопротивления проводника от его площади поперечного сечения;
3) исследовать зависимость сопротивления проводника от материала из которого изготовлен проводник;
4) исследовать зависимость сопротивления проводника от концентрации заряженных частиц в проводнике.
Личностные:
Развитие навыков:
-
планирования своей деятельности, самоанализ и рефлексия;
-
презентационных умений: построение устного доклада о проделанной работе, выбор способов и форм наглядной презентации результатов деятельности;
-
коммуникативных умений: слушать и понимать других, выражать свои мысли, взаимодействовать внутри группы, вести обсуждение и дискуссию;
-
поисковые навыки: отбирать нужную информацию;
-
информационных умений: структурировать информацию, выделять главное, принимать и передавать информацию.
Метапредметные:
Развитие:
- экспериментальных навыков, навыков исследовательской и проектной деятельности, навыков самостоятельного приобретения новых знаний; --навыков ставить цели, анализировать результаты деятельности при работе над созданием проекта, развития монологической и диалогической речи.
Урок изучения нового материала.
Структура урока:
- организационный момент;
- актуализация опорных знаний;
- изучение нового материала (исследовательская работа учащихся, индивидуальные сообщения);
- закрепление полученных знаний;
-рефлексия.
Оборудование урока:
Лабораторное оборудование: источник тока, амперметр, провода различной длины и различной площади поперечного сечения, провода одинаковой длины, но разной площади поперечного сечения, лампочка, флакончик с поваренной солью, мензурка с раствором медного купороса, химический стакан с водой; презентации учащихся.
Учитель: Эпиграфом к нашему сегодняшнему уроку будут следующие слова:
«Науку все глубже постигнуть стремись
Познанием Вечного жаждой тянись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет».
(Л.И. Мандельштам).
Учитель: Здравствуйте, ребята! Я рада приветствовать вас на уроке. Тема сегодняшнего занятия - «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление».
Этот материал очень важен, потому что тело человека является проводником электрического тока. И мы систематически, используем электрическую энергию в быту. Нам необходимо знать об использовании электроприборов и технике безопасности.
Актуализация опорных знаний.
Урок у нас будет необычный: сегодня мы попытаемся совершить небольшие, но зато самостоятельные открытия. А пока я предлагаю вам несколько вопросов по теме:
Учитель
Ученик
Что такое электрический ток?
Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц.
Что необходимо сделать, чтобы создать электрический ток в проводнике?
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы в этом проводнике придут в движение в направлении действия на них электрических сил.
Чем создается и длительное время поддерживается в проводнике электрическое поле?
Источником электрического тока
Какие вы знаете источники тока.
Гальванические элементы, аккумуляторы, на электростанциях - генераторы.
Из каких частей состоит электрическая цепь?
Источники тока, приемники, замыкающие устройства, соединенные между собой проводами, составляют простейшую электрическую цепь.
Что такое сила тока?
Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1с, определяет силу тока в цепи.
В каких единицах измеряют силу тока?
Ампер.
Чем измеряют силу тока в цепи?
Силу тока в цепи измеряют амперметром, амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
Что такое электрическое напряжение?
Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.
В каких единицах измеряется электрическое напряжение?
Вольт.
Чем измеряют напряжение в цепи?
Для измерения напряжения на каком - нибудь участке цепи применяют вольтметр; вольтметр включают параллельно к тем точкам, между которыми надо измерять напряжение.
Изучение нового материала
Учитель: Сегодня мы работаем по группам. У каждой группы своё конкретное задание, которое записано на карточке, лежащей на столе. Оборудование, необходимое для практического решения задачи, у вас тоже имеется. Приступаем к работе, которую выполняем на розданных вам листах. На выполнение работы максимум 15 минут.
Карточка №1.
Задание: исследовать зависимость сопротивления проводника от его длины.
Рекомендации по выполнению работы:
-
Собрать электрическую цепь по схеме, содержащей источник тока, амперметр, выключатель, железные проволоки разной длины, но с одинаковой площадью сечения.
-
Замечаем показания амперметра в каждом случае.
-
Делаем вывод о зависимости сопротивления проводника от его длины.
Карточка №2
Задание: исследовать зависимость сопротивления проводника от концентрации свободных заряженных частиц в нем.
Рекомендации по выполнению работы:
-
Собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки, кюветы с водой, двух угольных электродов с проводами, амперметра, выключателя , соединительных проводов.
-
Всыпать в кювету с чистой водой немного соли и наблюдать возникновение электрического тока в цепи по показаниям амперметра и свечению лампочки.
-
Увеличить концентрацию раствора и отметить изменение тока в цепи и яркость свечения лампочки.
-
Замечаем показания амперметра в первом и втором случае.
-
Делаем вывод о зависимости сопротивления проводника от концентрации свободных заряженных частиц.
Карточка №3
Задание: Исследовать зависимость сопротивления проводника от рода вещества, из которого он изготовлен.
Рекомендации по выполнению работы:
1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки, кюветы с водой, двух угольных электродов с проводами, амперметра, выключателя , соединительных проводов.
2. Всыпать в кювету с чистой водой немного соли и наблюдать возникновение электрического тока в цепи по показаниям амперметра и свечению лампочки.
3. Заменить раствор поваренной соли на такое же количество раствора медного купороса.
4. Сравнить яркость свечения лампочки и показания амперметра с предыдущим.
5. Сделать вывод о зависимости сопротивления проводника от рода вещества из которого он изготовлен.
Карточка №4
Задание: исследовать зависимость сопротивления проводника от площади поперечного сечения.
Рекомендации по выполнению работы:
-
Собрать электрическую цепь по схеме, содержащей источник тока, амперметр, выключатель, железные проволоки одинаковой длины, но с разной площадью поперечного сечения.
-
Замечаем показания амперметра в каждом случае.
-
Делаем вывод о зависимости сопротивления проводника от его площади поперечного сечения.
Карточка №5
Задание: исследовать зависимость сопротивления проводника от его длины.
Рекомендации по выполнению работы:
1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки, кюветы с водой, двух угольных электродов с проводами, амперметра, выключателя , соединительных проводов.
2.Всыпать в кювету с чистой водой немного соли и наблюдать возникновение электрического тока в цепи по показаниям амперметра и свечению лампочки.
3. Изменить положения электродов; для этого один из них помещают в центральное отверстие крышки. Замыкают электрическую цепь.
4. Замечают свечение лампочки, показания амперметра.
5. Сделать вывод о том, как зависит сопротивление проводника от расстояния между электродами ( длиной проводника)
Карточка №6
Задание: исследовать зависимость сопротивления проводника от площади поперечного сечения.
Рекомендации по выполнению работы:
1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки, кюветы с водой, двух угольных электродов с проводами, амперметра, выключателя , соединительных проводов.
2.Всыпать в кювету с чистой водой немного соли и наблюдать возникновение электрического тока в цепи по показаниям амперметра и свечению лампочки.
3. Погружать электроды на различные глубины в раствор, фиксируя каждый раз глубину погружения, показания амперметра и свечение лампочки.
Ребята выполняют задание экспериментально, работая в группах. Учитель
контролирует выполнение работы.
Учитель: Если закончили выполнение задания, к доске выходит один представитель от группы и защищает свой проект.
Защита проектов:
Группа №1
Ученик:
Задача нашей группы: определить, зависит ли сопротивление проводника от его длины? В своей работе мы изменяли длину железного проводника; наблюдали за яркостью лампочки и показаниями амперметра. Увидели, что с увеличением длины проводника сила тока и яркость лампочки уменьшились.
В результате, мы пришли к выводу, что с увеличением длины проводника сопротивление проводника увеличивается.
Группа №5
Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли сопротивление проводника от его длины? В своей работе мы изменяли расстояние между электродами в растворе соли, наблюдали за показаниями амперметра и свечением лампочки. В результате, мы пришли к выводу, что с увеличением расстояния между электродами свечение лампочки уменьшилось и сила тока стала меньше, значит сопротивление проводника увеличивается
Группа №2.
Ученик: Задача нашей группы заключалась в исследовании зависимости сопротивления проводника от концентрации свободных заряженных частиц в нем. В своей работе мы изменили концентрацию раствора соли, наблюдая за яркостью лампочки и показаниями амперметра. В результате пришли к выводу: показания амперметра и яркость лампочки возросли потому, что носителей зарядов стало больше, сопротивление проводящего раствора уменьшилось.
Группа №3.
Ученик: Задача нашей группы заключалась в исследовании зависимости сопротивления проводника от рода вещества, из которого он изготовлен. В своей работе мы заменили раствор поваренной соли на такое же количество медного купороса. Сравнили яркость свечения лампочки и показания амперметра. В результате сравнения увидели, что сила тока в цепи меняется, значит меняется и сопротивление проводника; разные проводники ( растворы поваренной соли и медного купороса) имеют различное сопротивление. Следовательно, сопротивление проводника зависит от рода вещества.
Группа №4.
Ученик: Задача нашей группы заключалась в исследовании зависимости сопротивления проводника от площади поперечного сечения. В своей работе мы увидели, что показания амперметра и яркость свечения лампочки больше, если проводник толще. Значит, можно сделать вывод о том, что чем толще проволока, тем ее сопротивление меньше.
Группа №6
Наша группа также исследовала зависимость сопротивления проводника от площади поперечного сечения. Мы меняли глубину погружения электродов в раствор соли, наблюдали за показаниями амперметра и яркостью лампочки. Сделали вывод: чем глубже погружены электроды в раствор, тем ярче горит лампочка и показания амперметра больше. Следовательно, сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения; чем сечение больше, тем сопротивление меньше.
После отчета каждой группы, анализируем результаты эксперимента и заполняем таблицу. Представители групп вывешивают полученные результаты.
Учитель: Сравним результаты экспериментов с теорией. (Записываю формулу сопротивления проводника).
Зависимость сопротивления проводника от:
Эксперимент
Теория
Длины проводника
R - L
R =pL\S
Площади поперечного сечения
R - 1\S
Рода материала
R - p
Учитель: чтобы учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник, для этого учитывают удельное сопротивление вещества.
Откройте стр.104 учебника: прочитайте, что называется удельным сопротивлением проводника, в каких единицах оно выражается; рассмотрите таблицу №8 (самостоятельная работа с материалом учебника).
Ученик: Можно сделать общий вывод, что сопротивление проводника зависит от длины проводника, его площади поперечного сечения, материала , из которого он изготовлен. Результаты эксперимента подтверждают теорию.
Учащиеся класса записывают формулу R=pL\S в тетрадь и расписывают составляющие входящие в формулу.
Учитель: У каждого человека в жизни возникают ситуации, когда ему нужно самому себе объяснить что - то совершенно новое, непривычное. И всегда при этом он отправляется от уже известных ему фактов, явлений, законов, способов мышления, сопоставляя новое с уже известным, стараясь найти в нем аналогию. Вот и я хочу, чтобы вы привели примеры таких аналогий:
Учитель
Ученик
Зависимость сопротивления проводника от его длины
Проводник, состоящий из положительных ионов, образующих кристаллическую решетку, и свободных электронов, мы ассоциируем со школьным коридором, в котором по всей его длине стоит много групп учеников; ученики подвижны. Есть другие ученики, которые во время перемены направленно движутся в определенный учебный кабинет; они напоминают направленное движение свободных электронов - электрический ток. Длина коридора - это длина проводника. Естественно, чем длиннее коридор, который должны пройти ученики, направляющиеся в кабинет, тем больше столкновений с группами ребят они испытают на своем пути, тем больше будет сопротивление движению. Аналогия приводит к выводу: сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника.
Зависимость сопротивления проводника от площади поперечного сечения
Двустворчатая дверь из класса в коридор имитирует поперечное сечение проводника, а ученики класса - заряды, свободные электроны. В коридор выйдет больше людей, когда открыты обе половинки двери. Делаем вывод по аналогии: если площадь поперечного сечения проводника больше, сила тока в нем больше, значит сопротивление меньше, т.е. сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения.
Зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он изготовлен.
Разные проводники имеют разные кристаллические решетки, в узлах которых находятся положительные ионы. Положительные ионы напоминают кресла в кинотеатре, в классной комнате. Чем больше этих кресел, тем труднее найти свое место .Чем больше этих ионов, тем чаще приходится электронам замедлять упорядоченное движение, проводник как бы противодействует электрическому току, оказывая ему сопротивление
Закрепление изученного материала.
-
Опрос:
Учитель
Ученик
-как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
Сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально его площади сечения.
что называется удельным сопротивлением проводника?
Удельным сопротивлением проводника называют сопротивление проводника из данного вещества длиной 1м, площадью поперечного сечения 1м2
по какой формуле можно рассчитать сопротивление проводника?
R=pL\S
в каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
Ом мм2\м или Ом м
2. Решение задач
№1 Определите сопротивление медного контактного провода, подвешенного для питания трамвайного двигателя, если длина провода равна 5км, площадь поперечного сечения 0,65 см2
№2. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет сопротивление 36Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного сечения равна 0,2мм2
№3 Какова масса медного провода длиной 2км и сопротивлением 8,5Ом?
3. Тест
1.Длина проводника увеличилась в 2 раза при неизменной площади поперечного сечения и материала проводника. Как изменится сопротивление?
А). останется неизменным;
Б). уменьшится в 2 раза;
В). Увеличится в 2 раза.
2. Площадь поперечного сечения проводника уменьшилась в 3 раза при неизменной длине и материале проводника. Как изменится его сопротивление?
А). увеличится в 3 раза;
Б). уменьшится в 3 раза;
В). Останется неизменным.
3.Медный проводник заменили свинцовым при неизменной длине и площади поперечного сечения. Как изменится сопротивление проводника?
А). увеличится в 12, 35 раза;
Б). уменьшится в 12,35 раза;
В). Останется неизменным.
4.Какие проводники считают лучшими проводниками электричества?
А).железо, свинец;
Б). серебро, медь;
В).вольфрам, алюминий.
5.Какие материалы используют в качестве изоляторов?
А).фарфор, эбонит;
Б).нихром, константан;
В).медь, алюминий.
Проверка ответов:
№ вопроса
1
2
3
4
5
Ответ
В
А
А
Б
А
4. Сообщения учащихся:
1.Действие электрического тока на тело человека
(презентация «Воздействие электрического тока на организм человека» )
Ток, который протекает по телу, зависит от приложенного напряжения и от сопротивления тела: сопротивление кожи при контакте является определяющим фактором, который ограничивает ток. В большинстве случаев ток, протекающий через тело, в основном зависит от состояния тела в точке контакта. Сухая кожа имеет высокое сопротивление, а сырая или мокрая кожа будет обладать низким сопротивлением, так как ионы, находящиеся во влаге, обеспечат беспрепятственное прохождение тока в тело. При сухой коже сопротивление между крайними точками тела, например от ноги до руки или одной руки до другой, может быть равно 105 Ом. Полное сопротивление тела между обычными потными руками равно 1500Ом. В отмеченных ситуациях максимальные токи, возможные при контакте с бытовой электроцепью напряжением 220В переменного тока, будут равны: 2,2мА ( сухая кожа), 150мА (мокрая кожа).
Наиболее чувствительными к электрическому току являются мозг, грудные мышцы и нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце.
Если ток от внешнего источника пропустить через сердце, то возникают нескоординированные сокращения желудочков. Этот эффект называется желудочные фибрилляциями. Однажды самопроизвольно возникнув, желудочные фибрилляции уже не прекращаются, даже если прекратилось действие вызвавшего их тока. В состоянии желудочных фибрилляций сердце может быть приведено слабыми токами значением от 50 до 100мкА.
В течение 1 - 2 мин сердечные мышцы, не получающие коронарной крови, слабеют, в результате чего они не могут быть снова приведены в состояние нормальных сокращений и наступает смерть. Если до того момента будут приняты экстренные меры, то регулярное действие сердца может быть сохранено.
-
Меры безопасности при работе с электроприборами.
( презентация «Соблюдай правила техники безопасности!»)
Человеческое тело - проводник. Если случайно человек окажется под напряжением 24В, то в большинстве случаев он не избежит травмы или даже смерти. Поэтому любому человеку, имеющему дело с электричеством, надо помнить следующие правила:
- Очень опасно одновременное прикосновение двумя руками к двум оголенным проводам;
- Очень опасно прикосновение к оголенному проводу, стоя на земле, на сыром или цементном полу;
- Опасно пользоваться неисправными электроприборами;
-Нельзя собирать, разбирать и исправлять что - либо в электрическом приборе, не отключив его от источника тока;
- Нельзя производить какие - либо операции с электрической арматурой, не выключив ее из сети.
Запомните:
При оказании первой помощи дорога каждая секунда. Чем больше времени человек под действием тока, тем меньше шансов спасти ему жизнь. Самое первое, что надо сделать для спасения человека, - это прервать его контакт с токонесущими проводами (выключить ток выключателем, вывернуть предохранители или сухой палкой отбросить от пострадавшего провод). Все перечисленные инструменты должны быть снабжены изолирующими ручками, под ногами спасателя должен быть резиновый коврик, сухие доски; надеты специальные резиновые рукавицы и резиновые сапоги.
Освободив пострадавшего от контакта с источником напряжения, необходимо немедленно положить его на спину, растегнуть стесняющую дыхание одежду, вызвать врача или срочно доставить в лечебное заведение.
Рефлексия.
Учитель: Вот и подошел к концу наш урок. Сегодня вы, создавая свои небольшие проекты, расширили свои знания о сопротивлении проводников. Я предлагаю вам высказать свое мнение о представленных мини - проектах и оценить свою работу и работу своих товарищей.
Учитель подводит итоги работы на уроке, благодарит учащихся за хорошую работу и творческий подход.
Учитель: Надеюсь, что полученные знания помогут вам лучше ориентироваться в окружающем мире. Шагайте по жизни уверенно!
Домашнее задание:
- Подготовить доклады « Применение материалов с различным электрическим сопротивлением»;
- П. 45 - 46
При подготовке данного урока использовалась следующая литература:
Примерная Программа по физике Министерства образования и науки РФ.
Стандарт образования основной школы по физике.
Учебник Физика 8 класс А.В. Перышкин.
Контрольные тесты по физике А.Е. Марон, Е.А. Марон.
Лабораторный практикум по физике в средней школе. А.В. Буров, Ю.А. Дик.
Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. В.Г. Разумовский.
Интернет - ресурсы