Методическое пособие применение информационно-коммуникационных технологий в обучении физике (раздел: электродинамика)

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Г. МУРМАНСКА «ГИМНАЗИЯ №3»

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ

(РАЗДЕЛ: ЭЛЕКТРОДИНАМИКА)

Составила: учитель физики

Тарасова А. С.

Мурманск

2018

Пояснительная записка

Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации. Информатизация общества — это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что основным видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств компьютерной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена.

Такая наука как физика — наиболее развитая область применения информационных технологий. Существует необходимость формирования выпускников, не только обладающих знаниями в области физики, но и способных овладевать методами научного поиска, не только решать предложенные задачи, но и ставить перед собой новые.

Применение ИКТ при изучении электродинамики на примере использования программы «Начала электроники» при выполнении практических работ по теме «Последовательное и параллельное соединение проводников».

Практическая работа «Последовательное и параллельное соединение проводников».

Цель урока: На основе виртуального эксперимента изучить последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи.

Задачи урока:

• Образовательная: изучить законы протекания тока через последовательно и параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений таких участков.

• Развивающая: развивать внимание, умение творчески и логически анализировать экспериментальные данные, собирать электрические цепи на моделях, измерять электрические величины. Повышать интерес к физике путем выполнения лабораторной работы, расчета требуемых величин с использованием ИКТ.

• Воспитательная: развивать самостоятельность, аккуратность и внимание при проведении компьютерного эксперимента, чувство ответственности за полученные результаты.

Форма урока: виртуальная лабораторная работа. Тип урока: Комбинированный.

Знакомство с программой «Начала электроники»

Разработчик: учебная лаборатория компьютерного моделирования КГНУ им. аль-Фараби.

Статус: Бесплатная.

Обучающая система для школьников и студентов младших курсов ВУЗов по курсу электричества. Данное мультимедийное приложение представляет из себя электронный конструктор, в котором учащийся может "собирать" различные электрические схемы и наблюдать за установившимся режимом их работы, подключая различные источники постоянного или переменного тока. В процессе своих исследований учащийся может пользоваться современными измерительными приборами в число которых входят цифровой мультиметр и двухканальный осциллограф. Программа удачно дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теоретического материала и выработки практических навыков экспериментирования в физической лаборатории. Наглядность продукта предоставляет учителю возможность проведения урока более интересно и насыщенно. При использовании этого продукта формы урока могут быть различными: лабораторный практикум, демонстрация, возможность работать ученику в домашних условиях. Данный продукт нагляден, что важно, т.к. 90% информации поступает в мозг через зрительный нерв. И, наконец, занятие может носить игровую форму, уходя от стандартных принципов построения урока.

Теоретическое обоснование

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприемнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

Электрическая цепь обычно состоит из источника тока, устройств, потребляющих электрическую энергию, соединительных проводов и выключателей для замыкания цепи. Часто в электрическую цепь включают приборы, контролирующие силу тока и напряжение на различных участках цепи, - амперметры и вольтметры.

К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. На рисунке 1 показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R₁ и R₂. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и др.

Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

I₁ = I₂ = I,

так как в проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается и через любое поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

U₁ + U₂ = U.

Надо надеяться, что с доказательством этого простого соотношения вы справитесь сами.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R₁ и R₂, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

R ₁ + R ₂ = R,

Это правило можно применить для любого числа последовательно соединенных проводников.

Параллельное соединение проводников

На рисунке 2 показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R₁ и R_2.

В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I₁ и I₂. Так как в точке а - разветвлении проводников (такую точку называют узлом) - электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

I₁ + I₂ = I.

Напряжение U на концах проводников, соединенных — параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение - самый распространенный способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков сопротивлениями проводников R₁ и R₂, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

.

Отсюда следует, что

1. Изменится ли и как общая мощность двух одинаковых нагревательных элементов, при переключении их с параллельного соединения на последовательное соединение при неизменном напряжении в цепи? Решите задачу двумя способами: 1) произведя теоретические расчеты; 2) активно экспериментируя на монтажном столе. Для решения задачи используйте нагревательные элементы (рабочее напряжение U=240 В; рабочая мощность

Р=800 Вт), элемент питания ( ЭДС=240 В, внутреннее сопротивление r=0,3 Ом).

1. Можно ли включить в сеть напряжением 220 В последовательно две лампы разной мощности, рассчитанные на напряжение 110 В? Можно ли включить в сеть напряжением 220 В последовательно две лампы одинаковой мощности, рассчитанные на напряжение 110 В? Проведите эксперименты. Подробно прокомментируйте наблюдаемое.

Используемые источники

1. http://zeus.malishich.com/index_rus.html.

2. Мякишев Г. А. Физика, 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. Базовый и профильный уровни/19-е изд.- М.: Издательский центр «Просвещение», 2015 г.-296 с.