Проект «Использование современных информационных технологий на уроках физики»

ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) Федеральный университет»

Приволжский межрегиональный центр повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования

Проект

«Использование современных информационных технологий

на уроках физики»

Разработка и внедрение комплекса мультимедийных презентаций к урокам в 10 классе

Вавилова Валентина Николаевна – преподаватель физики и математики ГАОУ СПО «Тетюшский педагогический колледж»,

Мингалимов Гали Ямасабович – учитель физики

МБОУ «Кузкеевская средняя общеобразовательная школа»

Научный руководитель: Ахметшина Г.Х.

Казань – 2012

Содержание:

стр.

1. Постановка проблемы……………………………………..….…….……….....3

2. Цель проекта……………………………………………..…….…….………....3

3. Задачи проекта………………………………………….…..….…….……..…..3

4. Целевая группа проекта……………………………………...…….………..…3

5. Срок реализации проекта………………………………..………….……..…..4

6. Ожидаемые результаты реализации проекта ………………………………..4

7. Место реализации проекта………………………………..……….……..……4

8. Этапы реализации проекта………………………………..……….…….……4

9. План мероприятий по реализации проект………………….…….….….…...5

10. Пояснительная записка………………………………………..….……….…..6

10.1. Введение..……………….……………………….…………………..........6

10.2. Основная часть………………………………….………………….……..9

10.3. Заключение………………………………………………………..………15

1. Методы диагностики………………………………………………..………….15

2. Литература и ссылки на теоретический материал ……………..…….….....16

Приложение 1…………………………………………………………..………17

Приложение 2…………………………………………………………..………19

Приложение 3…………………………………………………………..………21

Приложение 4…………………………………………………………..………26

1. Постановка проблемы:

Основными проблемами в преподавании физики в средней школе является недостаточность условий для реализации ФГОС:

- слабая оснащенность демонстрационным оборудованием;

- невозможность показа некоторых физических экспериментов в условиях школы, в виду их дорогой стоимости или высокой опасности.

Без использования экспериментов нельзя добиться полного понимания физических явлений, что приводит к падению интереса учащихся к предмету.

1. Цель проекта:

разработать комплекс мультимедийных презентаций к урокам физики в 10 классе

1. Задачи проекта

1. Провести анализ методической литературы, посвященной проблеме использования новых компьютерных технологий в преподавании физики.

2. Провести анализ современных программно-педагогических средств по физике.

3. Разработать мультимедийные сценарии уроков в 10 классе.

4. Экспериментально проверить эффективность методики применения разработанного продукта в преподавании физики.

4. Ожидаемые результаты реализации проекта

1. Создание общих представлений о проблемах преподавания физики в средней школе в рамках внедрения ФГОС.

2. Изучение, анализ и систематизация методических проблем в результате апробации мультимедийных сценариев уроков.

3. Поверка эффективности разработанной методики в реальном учебном процессе.

4. Анализ полученных результатов.

1. Целевая группа проекта:

Учащиеся 10-11 классов (контрольная группа учащиеся 10 классов)

1. Срок реализации проекта: 2012-2014 гг.

1. Место реализации проекта:

ГАОУ СПО «Тетюшский педагогический колледж»,

МБОУ «Кузкеевская средняя общеобразовательная школа» Тукаевского муниципального района

8. Этапы реализации проекта

1. Подготовительный (сентябрь 2012г. – декабрь 2012г.)

2. Основной (январь 2013г. – май 2013г.)

3. Заключительный (сентябрь 2013 – декабрь 2014)

Предполагаемый проектный продукт

Комплекс мультимедийных презентаций к урокам физики в 10 классе.

1. План мероприятий по реализации проекта

№	Наименование мероприятия	Место проведения	Срок проведе-ния	Ответствен-ный
Подготовительный этап
1.	Анализ методической литературы, посвященной проблеме использования новых компьютерных технологий в преподавании физики.	ГАОУ СПО «ТПК», МБОУ «Кузкеевская СОШ»	Сентябрь 2012г. – декабрь 2012г.	Учителя физики Вавилова В.Н. и Мингалимов Г.Я.
2.	Анализ современных программно-педагогических средств по физике	ГАОУ СПО «ТПК», МБОУ «Кузкеевская СОШ»	Сентябрь 2012г. – декабрь 2012г.	Учителя физики Вавилова В.Н. и Мингалимов Г.Я.
Основной этап
1.	Разработка мультимедийных сценариев уроков по физике в 10 классе	ГАОУ СПО «ТПК», МБОУ «Кузкеевская СОШ»	Январь 2013г. – май 2013г.	Учителя физики Вавилова В.Н. и Мингалимов Г.Я.
Заключительный этап
1.	Экспериментальная проверка эффективности методики применения разработанного продукта в преподавании физики	ГАОУ СПО «ТПК», МБОУ «Кузкеевская СОШ»	Сентябрь 2013г. – декабрь 2014г.	Учителя физики Вавилова В.Н. и Мингалимов Г.Я.
2.	Представление результатов	Семинары, районного, республикан-ского уровней, печатные работы в Интернет	Сентябрь 2013г. – декабрь 2014г	Учителя физики Вавилова В.Н. и Мингалимов Г.Я.

1. Пояснительная записка

   1. Введение

Внедрение ИКТ в образование является насущной и объективной потребностью, так как наше образование должно соответствовать требованиям современного информационного общества.

Хорошо известно, что в курсе физики средней школы есть материал, сложный для понимания, изучение и понимание которого требует развитого образного мышления, умения анализировать, сравнивать. А многие ученики не владеют необходимыми мыслительным навыками для глубокого понимания явлений, процессов, описанных в таких разделах, как «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Оптика» и «Ядерная физика». И здесь на помощь приходят современные технические средства обучения и, в первую очередь, — компьютер и мультимедиа проектор.

Использование ИКТ в обучении позволяет:

• расширить возможности предъявления учебной информации;

• усилить мотивацию обучения, чему не редко способствует сам факт новизны работы с компьютером, а так же возможность со стороны учащегося самостоятельно регулировать процесс освоения материала;

• активизировать учебный процесс, способствуя обеспечению более полной занятости всех учащихся;

• расширить наборы учебных задач, осуществляя управление процессом решения таких проблем которые трудно поддаются анализу в традиционных условиях;

• качественно изменить контроль за деятельностью учащихся, обеспечивая при этом гибкость управления учебным процессом;

• способствует формированию у учащихся рефлексии деятельности, т.к. они могут наглядно представить результаты своей работы.

На уроке физики учитель может использовать компьютерные технологии следующим образом:

1. для демонстраций и иллюстраций текстов, формул, фотографий, схем при изучении нового материала;

2. для демонстраций фотографий ученых, их кратких биографий в виде презентаций или web-страниц;

3. для иллюстрации методики решения разноуровневых задач;

4. для проведения лабораторного практикума;

5. для контроля за уровнем знаний учащихся;

6. для творческих, исследовательских заданий;

7. для проектной деятельности;

8. для создания компьютерных моделей физических процессов;

9. для решения экспериментальных задач с использованием компьютерного эксперимента.

Использование ИКТ на уроках физики — это создание мультимедийных сценариев уроков, демонстрация компьютерных моделей, анимационных экспериментов, имитирующих физические опыты и явления, пошаговая иллюстрация решения задач, проведение компьютерных лабораторных работ, контроль за уровнем знаний, организация проектной и исследовательской деятельности учащихся. Перспективным является применение компьютера в работе с учащимися, обучаемыми на дому.

Использование ИКТ во внеурочной деятельности предполагает проведение дистанционного обучения, ликвидацию пробелов в знаниях учащихся, индивидуальные занятия с одаренными учащимися, подготовку к ученическим конференциям, олимпиадам.

Использование компьютерных моделей позволяет раскрыть существенные связи изучаемого объекта, глубже выявить его закономерности, что, в конечном счете, ведет к лучшему усвоению материала. Ученик может исследовать явление, изменяя параметры, сравнивать полученные результаты, анализировать их, делать выводы.

Такое использование компьютера полезно тем, что прививает учащимся навыки исследовательской деятельности, формирует познавательный интерес, повышает мотивацию, развивает научное мышление и технический интеллект.

На каждом конкретном уроке могут быть использованы определенные программы исходя из целей урока, при этом функции учителя и компьютера различны. Современные информационные технологии, используемые на уроках, позволяют включать любые мультимедийные объекты (графику, звук, анимацию, видео). Ожившие схемы намного эффективнее доносят смысл и идею той или иной физической модели, явления. Формулы, схемы, диаграммы, слайды, видеоклипы, звуковые фрагменты, собранные в базу учебных материалов хранятся в цифровом виде на магнитных носителях. Умение работать с информацией, предоставленной во всех этих формах, становиться социально-значимым для учителя.

Ученики сегодня готовы к урокам самых разных дисциплин с использованием ИКТ. Для них не является новым и неизвестным ни работа с различными редакторами и процессорами (Paint, Word, Power Point, Excel), ни использование ресурсов Интернета, ни компьютерное тестирование. Со всем этим ученики знакомятся на уроках информатики. Здесь они получают как представление о возможностях тех или иных ИКТ, так и конкретные практические умения.

Мультимедийные компьютерные технологии позволяют заменить почти все традиционные технические средства обучения. Во многих случаях такая замена оказывается более эффективной, дает возможность учителю оперативно сочетать разнообразные средства, способствующие более глубокому и осознанному усвоению изучаемого материала, экономит время урока, насыщает его информацией.

Такие программные продукты, как Paint, Word, Power Point, позволяют учителю самостоятельно подготовить мультимедийное пособие к уроку по любому предмету с минимальными временными затратами. При этом от учителя не требуется глубокой компьютерной подготовки, т.к. основные возможности приложений легко освоить всего за несколько часов самостоятельной работы за компьютером.

Использование информационных технологий позволяет увеличить плотность урока в 1,5 – 2 раза; активизирует познавательный интерес; ускоряет процессы демонстрации, проверки, оценивания.

Применение ИКТ на уроках физики способствует повышению мотивации обучения данного предмета у учащихся. А одной из актуальных проблем методики преподавании учителей физики является «Модернизация содержании и методики преподавания предмета «Физика» в условиях ФГОС ОО»

От образования сегодня требуется больше, чем вчера. И именно использование на уроках информационных технологий поможет учителю построить более эффективно учебный процесс.

1. Основная часть

Реализация проблемы по созданию мультимедиа сценариев уроков мы начали со знакомства с особенностями мультимедиа презентаций, особенностями их составления, рассмотрели программно-педагогические средства, находящиеся в распоряжении учителя. Нами были выявлены ряд проблем, с которыми сталкиваются педагоги при подготовке к уроку с использованием мультимедиа.

Перед каждым уроком, проводимым с использованием ИКТ, учителю физики необходимо продумать, какой именно материал позволит добиться главной цели: понимания учащимися основных физических законов и умения применять их для анализа различных физических явлений. Но все эти уроки пока требуют колоссального количества времени на подготовку. И здесь на помощь приходят выпущенные различными компаниями компакт-диски, которые предназначены для изучения физики. Электронные издания, казалось бы, являются великим подспорьем в работе учителя – красочные, озвученные, со множеством видеороликов школьного эксперимента, с набором тестовых заданий. Но озвучивание видеороликов, а также проведение экспериментов оставляет желать лучшего ­- самолюбование актеров вызывает несерьезное отношение учащихся к самим сюжетам, учащихся раздражает тембр голоса и интонации озвучивающих материал актеров или сотрудников лаборатории. В этих случаях приходится отключать звук и самостоятельно комментировать изображение. Кроме того, иногда информация содержит ряд неточностей, а то и просто ошибки. И все же, применение компьютерных моделей позволяет учащимся наблюдать на экране имитацию сложных и опасных процессов, например, работу ядерного реактора, лазерной установки, различные виды колебаний и волновых явлений, движение частиц в электрических и магнитных полях и т.д. Многие явления в условиях школьного физического кабинета не могут быть продемонстрированы: явления микромира, быстропротекающие процессы, сложные опыты с приборами, отсутствующими в кабинете. В результате учащиеся испытывают трудности в их изучении, так как не в состоянии мысленно их представить. Компьютер может не только создать модель таких явлений, но позволяет изменять условия протекания процесса, «прокручивать» с оптимальной для усвоения скоростью. Медиаресурсы при демонстрации видеозаписей компьютерных экспериментов не заменяют, а дополняют реальный физический эксперимент, а иногда его дублируют на большом экране, так как разнообразное представление демонстрационного опыта способствует его запоминанию, образованию устойчивого зрительного образа наблюдаемого явления. Их использование позволяет при объяснении нового материала создавать проблемные ситуации, выдвигать проблемы, формулировать гипотезы, экспериментально проверять их.

При проведении уроков самой распространенной формой применения ИКТ является мультимедиа презентация. Этот вид сопровождения урока позволяет акцентировать внимание на самых главных элементах изучаемого материала, включить анимации и видеофрагменты. Кроме того мультимедиа-презентации применяются обучающимися, при выступлении с докладами и сообщениями или при защите исследовательских работ. При подготовке презентации к уроку необходимо учитывать следующие особенности:

• презентация должна быть наглядная, слайд не должен содержать много текста;

• все иллюстрации должны быть достаточно большими, чтобы при проецировании на экран их можно было разглядеть из любой точки аудитории;

• все линии должны быть четкими и насыщенными, чтобы их было хорошо видно;

• цвет линий и шрифта должен хорошо контрастировать с фоном рисунка;

• следует удалять из рисунка лишние детали, рисунок не должен быть слишком подробным;

• не следует допускать перегрузки слайдов информацией, лучше разделить информацию на малые порции, удобные для восприятия учащимися – перемена слайдов всегда привлекает внимание, а малое количество информации воспринимается более эффективно;

• презентация должна быть иллюстрирована: содержать рисунки, фотографии, схемы;

• количество слайдов должно быть ограничено (15-20 слайдов);

• презентация не должна вызывать неприятных ощущений, вызванных динамическим воспроизведением и сменой кадров, или цветового дискомфорта;

• самая важная информация должна быть размещена на первых и последних слайдах;

• следует выключать компьютер, если объяснение не связано с содержанием слайда. Внимание учащихся должно быть сконцентрировано на учителе. Лучшая часть любой презентации – это человек.

При создании презентации следует помнить, что она является сопровождением выступления, доклада, или урока, а не заменяет его. Нередко обучающиеся при выполнении презентаций пытаются разместить в ней всю информацию, роль учителя в данной ситуации заключается в том, чтобы корректировать содержание презентации и ее восприятие. Это является наиболее актуальным при защите проектов, конкурсных и исследовательских работ. Во всех конкурсах при оценивании работы учитывается наглядность, которая в большинстве своем представляет мультимедиа презентацию.

Мультимедийные сценарии уроков выполняются в виде презентаций с применением программы Power Point, входящей в состав пакета программ Microsoft Office. Слайды презентаций содержат иллюстративный материал для урока, фрагменты видеофильмов, анимации. При подготовке презентации заранее продумывается структура урока, последовательность слайдов предполагает определенный темп и логику изложения материала, т.е. создается сценарий проведения урока.

По сравнению с традиционной формой ведения урока, заставляющей учителя постоянно обращаться к мелу и доске, использование таких сценариев высвобождает большое количество времени, которое можно употребить для дополнительного объяснения материала. При этом следует подчеркнуть, что компьютерная демонстрация физических явлений рассматривается не как замена реального физического демонстрационного опыта, а как его дополнение.

Презентации используются при объяснении нового материала, при повторении пройденного материала и при организации текущего контроля знаний (презентации-опросы).

Источниками иллюстративного материала для создания презентаций служат:

• CD диски мультимедийных курсов физики, энциклопедий или CD дисков-сборников электронных наглядных пособий по физике (фирмы «Кирилл и Мефодий», совместный диск «Образование» фирм 1С и «Дрофа», фирмы «Физикон», мультимедийное учебное пособие "Физические эксперименты" (авторы А.И.Фишман, А.И.Скворцов, Р.В.Даминов));

• материалы из Интернет-источников;

• материалы, созданные собственными руками или руками учеников школы – видеоролики, отсканированные рисунки с различных печатных изданий;

• электронные учебники:

• «Живая Физика» - компьютерная проектная среда, ориентированная на изучение движения в гравитационном, электростатическом, магнитном или в любых других полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов. В ней легко и быстро «создаются» схемы экспериментов, модели физических объектов, силовые поля. Способы представления результатов (мультипликация, график, таблица, диаграмма, вектор) задаются самим пользователем в удобном редакторе среды. Программа позволяет «оживить» эксперименты и иллюстрации к задачам курса физики, разработать новый методический материал, помогает ученикам лучше понять теорию, решить задачу, осмыслить лабораторную работу. Она может использоваться для сопровождения как школьного, так вузовского курса физики. Методическое сопровождение программы содержит несколько десятков готовых физических задач и моделей экспериментальных установок.

• Репетитор «Физика 1C» - мультимедийный электронный учебник для школьного курса физики, содержащий демонстрацию физических явлений методами компьютерной анимации, компьютерное моделирование физических закономерностей, видеоматериалы, демонстрирующие реальные физические опыты, набор тестов и задач для самоконтроля, справочные таблицы и формулы.

• «Открытая физика» - содержит сборник компьютерных экспериментов по всем разделам школьного курса физики. Для каждого эксперимента представлены компьютерная анимация, графики, численные результаты, пояснение физики наблюдаемого явления, видеозаписи лабораторных экспериментов, вопросы и задачи.

Скачивание предлагаемых на различных сайтах готовых презентаций, работа с ними и использование на уроках позволяют познакомиться с работами талантливых педагогов-новаторов, а также значительно экономить время при подготовке к уроку. Есть прекрасные презентации, созданные высококлассными специалистами, которые без всяких изменений используются на уроках, другие презентации приходится перерабатывать для использования на своих уроках. На чужих работах учимся создавать качественные собственные презентации.

Ознакомившись с презентациями, предлагаемыми в Интернете, у нас возникла идея разработать собственные презентации для уроков физики в средней школе. Для начала мы решили подготовить уроки мультимедиа по материалу 10 класса.

Из-за большого разнообразия ресурсов бывает трудно при подготовке к уроку быстро найти нужную информацию: фотографии, модели, рисунки, видеоролики. И здесь очень помогает подборка фотографий, найденных в Интернете и выполненных специально, которая осуществлялась по принципу наибольшей акцентуализации для включения процессов восприятия и запоминания у учащихся различных возрастных групп. Включение этих фотографий в презентацию позволяет заинтересовать учащихся предметом, увидеть проявления законов физики в реальных явлениях природы и устройстве различных машин и механизмов.

Со временем стало понятно, что качество файлов, полученных из оцифрованных диафильмов, неудовлетворительное, их пришлось убрать, либо заменить новыми. Нам очень помогло мультимедийное учебное пособие "Физические эксперименты" (авторы А.И.Фишман, А.И.Скворцов, Р.В.Даминов), в котором собраны видеодемонстрации основных демонстраций школьного эксперимента.

В настоящее время нами разработаны мультимедиа сценарии уроков по теме «Электрический ток в разных средах». В презентациях использованы рисунки, фотографии, анимационные модели и видеодемонстрации по представленной теме.

В дальнейшем предполагается разработка уроков по остальным темам физики, изучаемым в 10 классе, и апробация разработанных материалов в условиях средней школы.

1. Заключение

По нашему мнению, внедрение мультимедийных технологий и развитие УУД на базе компьютерных технологий, применима в средней школе и призвана развивать у учащихся устойчивые, компетентные знания и поддерживать интерес к предмету.

1. Методы диагностики:

1. Проведение самостоятельных и контрольных работ, тестов.

2. Оценка повышения качества знаний, полученные в результате усвоения материала, преподаваемого с помощью ИКТ.

3. Анализ результатов ЕГЭ.

1. Литература и ссылки на теоретический материал:

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский «Физика. 10 класс», «Просвещение», М., 2010г.

2. Информационные технологии на уроках физики

http://nastavnik-fiz.ru/informatsionnyie-tehnologii-na-urokah-fiziki/

3. Гомулина Н.Н. Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическомобразовании

http://gomuli-na.newhost.ru/doc/diss_gomulina.doc/

4. Информационные технологии на уроках физики http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/informatsionnye-tekhnologii-na-urokakh-fiziki

5. БайдиковаН.В. Использование ИКТ учителями-предметниками на уроках http://planeta.edu.tomsk.ru/workroom/files/katalog/IKT%20predmet.doc

6. Новые информационные технологии в преподавании физики http://cnit.ssau.ru/graph/samlit/files/zhirkova/

7. Применение новых информационных технологий на уроках физики http://s_taskaev.bar.edu54.ru/dobr/p6aa1.html

8. Апросинкина Н.В. Современные образовательные технологии на уроках физики http://estival.1september.ru/articles/609257/

Приложение 1

Разработка урока физики в 10 классе

Тема урока: Электрический ток в металлах

Тип урока: изучение нового материала

Цели урока:

Образовательные:

• знакомство учащихся с основными положениями и экспериментальными основами классической электронной теории;

• формирование умений объяснять физические явления и законы на основе электронных представлений.

Развивающие:

• формирование познавательного интереса к физике;

• формирование системы знаний и системности мышления учеников;

• развитие научно-теоретического мышления;

• развитие речи.

Воспитательные:

• воспитание самостоятельности, активности, любознательности;

• формирование коммуникативных навыков;

• воспитание самодисциплины и точности мышления, ответственности за результат своего труда.

ТСО: мультимедийный видеопроектор, ПЭВМ

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ: метод диалогического общения

План урока.

1. Оргмомент

2. Электронная проводимость металлов

3. Зависимость сопротивления металлов от температуры

4. Сверхпроводимость

5. Домашнее задание

Ход урока

1. (Слайды № 1, 2 – для учителя)

- Здравствуйте, ребята! Садитесь. Сегодня мы продолжим изучать электрический ток. Рассмотрим его протекание в различных средах.

Какие среды вы знаете?

Тема сегодняшнего урока: электрический ток в металлах.

2. Строение металлов (слайды № 3, 4)

Какими частицами создается ток в металлах?

Опыт К.Рикке. (слайд № 5)

Три предварительно взвешенных цилиндра (два медных и один алюминиевый) Рикке сложил отшлифованными торцами так, что алюминиевый оказался между медными. Затем цилиндры были включены в цепь постоянного тока: через них в течение года проходил большой ток. За то время через электрические цилиндры прошел электрический заряд, равный приблизительно 3.5 млн Кл. Вторичное взаимодействие цилиндров, проводившееся с до 0.03 мг, показало, что масса цилиндров в результате опыта не изменилась. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом было установлено, что имеются лишь незначительные следы проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твердых телах. Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют.

Электрический ток в металлических проводниках создается упорядоченным движением  свободных электронов.

Опыт Стюарта, Толмена. (слайд № 6)

Возьмём катушку, которая может вращаться вокруг своей оси. Концы катушки с помощью скользящих контактов замкнуты на гальванометр. Если находящуюся в быстром вращении катушку резко затормозить, то свободные электроны в проволоке продолжат двигаться по инерции, в результате чего гальванометр должен зарегистрировать импульс тока.

Основные положения теории электропроводности металлов: (слайд № 7)

1). Носителями тока в металлах являются электроны, движение которых  подчиняется законом классической механики.

2). Поведение электронов подобно поведению молекул идеального газа (электронный газ).

3). При движении электронов в кристаллической решетке можно не учитывать столкновения электронов друг с другом.

4).  При упругом столкновении электронов с ионами электроны полностью передают им  накопленную в электрическом поле энергию.

Вольт-амперная характеристика металлов. (слайды №8, 9)

Электрический ток в металлах: , где v – средняя скорость направленного движения заряженных частиц, S – площадь поперечного сечения проводника, n – концентрация электронов проводимости.

Оценка скорости движения свободных электронов в проводнике при S= 1 м , I = 10 A

Отметим, что скорость распространения тока в проводнике равна скорости распространения электромагнитных волн в вакууме c = 3*10⁸ .

2. Зависимость сопротивления проводников от температуры. (слайд № 10)

3. Сверхпроводимость. (слайды 11, 12, 13)

Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками.

Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменения.

Сверхпроводящий материалы уже используются в электромагнитах. Ведутся исследования, направленные на создание сверхпроводящих линий электропередачи.

Применение явления сверхпроводимости в широкой практике может стать реальностью в ближайшие годы благодаря открытию в 1986 г. Сверхпроводимости керамик – соединений лантана, бария, меди и кислорода. Сверхпроводимость таких керамик сохраняется до температур около 100 К.

Применение тока в металлах (слайд № 14)

4. Вопросы для повторения (слайд № 15)

Какими носителями заряда создается ток в металлах?

Какие ученые приняли участие в разработке теории электронной проводимости металлов?

От чего зависит сила тока в металле?

Как изменяется сопротивление металла при повышении температуры? Почему?

Что происходит с сопротивлением металлов при понижении температуры?

5. Домашнее задание: § 110-112, вопросы к параграфам, объяснить наблюдаемое явление (слайд № 16)

Приложение 2

Разработка урока физики в 10 классе

Тема урока: электрический ток в полупроводниках.

Тип урока: изучение нового материала

Цели:

Образовательная: Создать условия для формирования представления о полупроводниках, собственной и примесной проводимости полупроводников, электрическом токе в полупроводниках. Познакомить с работой полупроводниковых приборов.

Развивающая:  Создать условия для развития умений анализировать, выделять главное, сравнивать и объяснять понятия, обобщать и систематизировать материал, развитие мышления, внимания;

Воспитательная: Создать условия для формирования и развития ответственности, добросовестности.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран.

План урока:

1. Актуализация знаний.

2. Изучение нового материала.

3. Закрепление.

4. Домашнее задание

Ход урока:

1. Актуализация знаний.

1. Какими носителями заряда создается ток в металлах?

2. Какие ученые приняли участие в разработке теории электронной проводимости металлов?

3. От чего зависит сила тока в металле?

4. Как изменяется сопротивление металла при повышении температуры? Почему?

5. Что происходит с сопротивлением металлов при понижении температуры?

1. Изучение нового материала.

Сегодня мы продолжим изучать тему «Электрический ток в различных средах» и познакомимся с новым для нас веществом.

(Слайд № 4)

На какие группы делятся вещества по электрическим свойствам?

Существуют промежуточная группа – полупроводники.

(Слайд № 5-6)

Собственная проводимость полупроводников

Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами.

При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток.

(Слайд № 7)

При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемые дырками.

(Слайд № 8)

Таким образом, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц – дырок.

(Слайд № 9)

При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается.

(Слайд № 10)

При легировании 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным

Таким образом изменяя концентрацию мышьяка, можно в широких пределах изменять проводимость кремния.

Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной.

При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток

(Слайд № 11-12)

Если кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дырка.

Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной.

(Слайд № 13-15)

При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой.

(Слайд № 16-17)

Вольт-амперная характеристика р-п перехода.

(Слайд № 18)

Применение полупроводниковых приборов.

1. Закрепление изученного материала.

1. Объясните характер проводимости полупроводников р – типа

2. Объясните характер проводимости полупроводников n – типа

3. На основе строения полупроводника объясните зависимость его сопротивления от температуры

4. Для чего легируют чистые полупроводники

5. Как, имея источник тока и лампочку, проверить исправность полупроводникового диода

6. Расскажите об основных применениях полупроводниковых диодов

4. Домашнее задание: § 113-115, вопросы к параграфу.

Приложение 3

Разработка урока физики в 10 классе

Тема урока: Электрический ток в жидкостях.

Цели Усвоение предметного содержания темы.

• Образовательная: Создать условия для формирования представления об электрическом токе в жидкостях. Создать условия для изучения процессов электролитической диссоциации и электролиза, понятия электролитов, ионов, катионов и анионов.

• Развивающая:  Создать условия для развития умений анализировать, выделять главное, сравнивать и объяснять понятия, обобщать и систематизировать материал, развитие мышления, внимания;

• Воспитательная: Создать условия для формирования и развития ответственности, добросовестности, взаимообучения учащихся.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран.

.

Ход урока

Организационный момент:

Сегодня на уроке мы продолжим проникать в тайны электропроводности различных сред. Рассмотрим физическую сущность и практическое применение электрического тока в жидкостях. Составим опорный конспект по данной теме. На столах у вас лежат рабочие тетради, по мере выполнения работы, вы будете делать в них пометки.

I этап. Ориентировочно-мотивационный.

Проходит в виде фронтальной беседы:

– Что такое электрический ток?

– Что представляет собой электрический ток в металлах?

– Что представляет собой электрический ток в газах?

– Что представляет собой электрический ток в вакууме?

– Что представляет собой электрический ток в жидкостях?

Учащиеся затрудняются ответить на последний вопрос и учитель спрашивает?

– Так какая же сегодня будет тема урока?

Учащиеся: Так как мы не знаем, что представляет собой электрический ток в жидкостях, то тема урока именно такой и будет.

Учитель: Итак, запишите в тетрадях тему сегодняшнего урока:
«Электрический ток в жидкостях».

(Слайд № 1)

– А сейчас сформулируем цель сегодняшнего урока. Каждый из вас дополнит общую цель своею.

(Слайд № 2)

II этап. Операционно-обучающий.

– На какие группы по электропроводности делятся вещества?

Ученик: – Проводники, диэлектрики и полупроводники.

– К какой группе относится вода?

Ученик: – К диэлектрикам.

(Слайд № 3)

– Это значит, что дистиллированная вода электрический ток не проводит. Проверим этот вывод на опыте. Соберем электрическую цепь по схеме:

– О чем говорят результаты опыта?

Ученик: Так как мы видим, что лампочка не горит, то есть между двумя электродами разрыв цепи, а значит вода – диэлектрик.

– А сейчас изменим опыт, добавив в воду соль. Объясните результаты опыта.

Ученик: Таким образом, вода с добавлением соли проводит электрический ток, то в ней появились носители электрического тока. Откуда? Какие?

(Слайд № 4)

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза.

(Слайд № 5)

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду).

Электролиз водного раствора хлорида меди

(Слайд № 6)

Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией. Например, хлорид меди CuCl₂ диссоцирует в водном растворе на ионы меди и хлора:

(Слайд № 7)

При подключении электродов к источнику тока ионы под действием электрического поля начинают упорядоченное движение: положительные ионы меди движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы хлора – к аноду.

(Слайд № 8)

(Слайд № 9)

Достигнув катода, ионы меди нейтрализуются избыточными электронами катода и превращаются в нейтральные атомы, оседающие на катоде. Ионы хлора, достигнув анода, отдают по одному электрону. После этого нейтральные атомы хлора соединяются попарно и образуют молекулы хлора Cl₂. Хлор выделяется на аноде в виде пузырьков.

Во многих случаях электролиз сопровождается вторичными реакциями продуктов разложения, выделяющихся на электродах, с материалом электродов или растворителей. Примером может служить электролиз водного раствора сульфата меди CuSO₄ (медный купорос) в том случае, когда электроды, опущенные в электролит, изготовлены из меди.

Диссоциация молекул сульфата меди происходит по схеме

Нейтральные атомы меди отлагаются в виде твердого осадка на катоде. Таким путем можно получить химически чистую медь. Ион отдает аноду два электрона и превращается в нейтральный радикал SO₄ вступает во вторичную реакцию с медным анодом:

SO4 + Cu = CuSO4.

Образовавшаяся молекула сульфата меди переходит в раствор.

Таким образом, при прохождении электрического тока через водный раствор сульфата меди происходит растворение медного анода и отложение меди на катоде. Концентрация раствора сульфата меди при этом не изменяется.

(Слайд № 10)

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе:

Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

m = kQ = kIt

Величину k называют электрохимическим эквивалентом.

Масса выделившегося на электроде вещества равна массе всех ионов, пришедших к электроду:

Здесь m₀ и q₀ – масса и заряд одного иона, – число ионов, пришедших к электроду при прохождении через электролит заряда Q. Таким образом, электрохимический эквивалент k равен отношению массы m₀ иона данного вещества к его заряду q₀.

Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q₀ = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k можно записать в виде

Здесь N_A – постоянная Авогадро, M = m₀N_A – молярная масса вещества, F = eN_A – постоянная Фарадея.

F = eNA = 96485 Кл / моль.

Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.

Закон Фарадея для электролиза приобретает вид:

Явление электролиза широко применяется в современном промышленном производстве.

(Слайд № 11)

III этап. Контрольно-коррекционный.

Итак, мы закончили изучение темы, обсудили вопросы вызвавшие затруднения и сейчас ещё раз повторим изученный материал.

Сформулируем основные выводы урока. Дополните в рабочих тетрадях недостающие по образцу на экране.

(Слайд № 12)

IV этап. Домашнее задание.

(Слайд № 13)

§119, 120;
Задания обязательные: II уровень: № 20-4, 5;
Задания по желанию: III уровень: № 20-6, 7.

V этап. Рефлексия.

– Возвратитесь к цели урока и ответьте на вопросы:

– Достигли ли мы целей, поставленных в начале своей работы?

– Что понравилось на уроке?

– Что не понравилось и вы хотели бы изменить?

Приложение 4

Разработка урока физики в 10 классе

Электрический ток в газах

(Слайды № 1, 2 – для учителя)

Тип урока: Урок-лекция

(Слайд № 3)

Цели:

• Образовательная: Создать условия для формирования представления об электрическом токе в газах и для ознакомления учащихся с проявлениями в природе, связанными с прохождением электрического тока в газах;

• Развивающая: Создать условия для развития умений анализировать, выделять главное,
  сравнивать и объяснять понятия, обобщать и систематизировать материал, развитие мышления, внимания;

• Воспитательная: приобретение навыков общения и самоорганизации.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрометр, диски плоского конденсатора, электрофорная машина, газоразрядные трубки.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, практический.

План урока

1. Организационный момент (цели, задачи урока, подготовка учащихся к восприятию информации).

2. Мотивация учебной деятельности.

3. Лекция (сопровождение презентацией и беседой)

4. Домашнее задание.

5. Итог урока

Эпиграф к уроку:

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться.

Леонардо да Винчи

Ход урока

Организационный момент:

По оценке метеорологов, за секунду в землю ударяют 100 молний, которые высвобождают электрические заряды, накопленные в 200 грозах, это каждое мгновение бичует Землю. Любой удар молнии распространяется со скоростью 80000 миль в секунду, составляющей около половины скорости света, и порождает температуру, достигающую около 50000°С. Любое свечение в природе вызывает удивление и страх.

О природе таких свечений мы узнаем сегодня на уроке.

Объявление темы урока:

Ребята, запишите в тетради тему урока: “Электрический ток в газах”.

Вашему вниманию предлагается лекционная подача материала, в тетради необходимо сделать краткие записи, которые помогут в подготовке по теме.

(Слайд № 4)

Учащимся предлагается план лекции

План лекции

1. Электрический разряд в газах.

2. Ионизация газов. Несамостоятельный разряд.

3. Различные типы самостоятельных разрядов, условие возникновения.

• Тлеющий разряд

• Дуговой разряд

• Коронный разряд

• Искровой разряд

4. Молния

5. Плазма

6. Техническое применение прохождения электрического тока в газах

Лекция

1. Электрический разряд в газах

В естественном состоянии газ – диэлектрик. В обычных условиях в газе почти нет свободных носителей заряда, движение которых могло бы создать электрический ток.

(Слайд № 5)

Для того, чтобы газ стал поводящим, необходимо создать в нем свободные заряженные частицы, т. е. превратить нейтральные молекулы (или атомы) в ионы.

Проделаем опыт.

(Слайды № 6, 7)

Вопрос: Что произойдет со стрелкой электрометра?

Укрепим две металлические пластины параллельно друг другу, соединим одну со стержнем, а вторую с корпусом электрометра и сообщим им разноименные заряды.

Ответ: Электрометр не заряжается. Через воздух между пластинами при небольших значениях напряжения электрический ток не проходит.

Изолирующие свойства газов (воздуха) объясняются отсутствием в них свободных электрических зарядов: атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными.

Видоизменим наш опыт

(Слайд № 8)

Нагреем воздух между дисками пламенем спиртовки.

Вопрос: Изменится ли положение стрелки электрометра?

Ответ: Угол отклонения стрелки электрометра быстро уменьшается, т. е. уменьшается разность потенциалов между дисками конденсатора — конденсатор разряжается. Сделайте вывод:

Нагретый воздух между дисками стал проводником и в нем устанавливается электрический ток.

Электрический ток через газ называют газовым разрядом.

2. Ионизация газа. Несамостоятельный разряд.

Рассмотренный выше опыт показывает, что в воздухе между дисками под действием пламени появились заряженные частицы. Тщательными исследованиями было установлено, что носителями электрических зарядов в газах являются ионы и электроны.

Вопрос: Откуда же они берутся?

(Слайд № 9)

При нагревании газа (воздуха) молекулы начинают двигаться быстрее. При этом некоторые молекулы начинают двигаться так быстро, что часть из них при столкновениях распадается на положительно заряженные ионы и электроны. Чем выше температура, тем больше образуется ионов.

Распад молекул газа на электроны и положительные ионы называется ионизацией газа.

Нагревание газа до высокой температуры не является единственным способом ионизации молекул или атомов газа. Нейтральные атомы или молекулы газа могут ионизоваться под воздействием других факторов, важнейшими из которых являются рентгеновские лучи и излучения радиоактивных веществ, ультрафиолетовые лучи и т. д. Факторы, вызывающие ионизацию газа, называются ионизаторами.

Процесс ионизации газа всегда сопровождается противоположным ему процессом восстановления нейтральных молекул из разноименно заряженных ионов вследствие их электрического (кулоновского) притяжения. Такой процесс называют рекомбинацией заряженных частиц.

Вопрос: Что собой представляет электрический ток в газах?

Ответ: Электрический ток в газах - это направленное движение положительных ионов и свободных электронов.

Исследуем зависимость силы тока от напряжения при несамостоятельном разряде в газе.

(Слайд № 10)

При изменении напряжения между электродами, сила тока через газ возрастает не пропорционально напряжению и рост тока замедляется. При достижении определенного напряжения рост тока вообще прекращается и при дальнейшем изменении напряжения, ток остается постоянным, не зависящим от напряжения.

Такой ток называют током насыщения.

Причиной установления тока насыщения является полное прекращение процесса рекомбинации. Начиная с этого момента, все ионы, создаваемые ионизатором, участвуют в образовании тока, и ток достигает максимального значения, которое определяется ионизационной способностью данного ионизатора.

Если после достижения насыщения не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе, его называют самостоятельным разрядом.

3. Различные типы самостоятельных разрядов, условия их возникновения.

С ростом напряжения между электродами увеличивается и кинетическая энергия носителей тока в газе. При достаточно высоком напряжении эта энергия становится настолько большой, что в момент столкновения движущегося электрона с нейтральной молекулой газа в результате удара она может потерять свой электрон и превратиться в положительный ион.

Это явление называют ударной ионизацией.

(Слайд № 11)

Электрон, ускоряясь электрическим полем, на своем пути к аноду сталкивается с ионами и нейтральными молекулами.

Как положительные ионы, так и электроны движутся в поле с одинаковой напряженностью, длина свободного пробега электрона во много больше длины свободного пробега положительного иона. Следовательно, основную роль в ударной ионизации играют свободные электроны.

В газах при больших напряженностях электрических полей электроны достигают таких больших энергий, что начинается ионизация электронным ударом. Разряд становится самостоятельным и продолжается без внешнего ионизатора

Характеристику каждого типа разрядов можно предложить подготовить в виде сообщения отдельным учащимся.

(Слайд № 11)

Тлеющий разряд

Для получения тлеющего разряда удобно использовать стеклянную трубку длины около полуметра, содержащую два металлических электрода.

(Слайды № 13, 14)

Пронаблюдаем, что будет происходить в трубке.

Присоединим электроды к источнику постоянного тока с напряжением в несколько тысяч вольт и будем откачивать воздух из трубки

При атмосферном давлении газ внутри трубки остается темным, так как данное напряжение недостаточно для того, чтобы пробить длинный газовый промежуток.

Этот вид разряда удобно наблюдать, если расстояние между электродами трубки около 0,5 м, а разность потенциалов – около тысячи вольт. Оказывается, что при нормальном атмосферном давлении в трубке разряда нет.

Вопрос: Как вы думаете, почему при нормальном атмосферном давлении в трубке разряда нет?

При уменьшении давления газа примерно до 40-50 мм рт. ст. в трубке наблюдается узкий светящийся шнур; при давлении около 0,5мм. рт. Ст. разряд сплошь заполняет трубку, причем положительный столб у анода разбивается на ряд слоев – страт.

При давлении около 0,02 мм. рт. ст. свечение в трубке пропадает, но ярко начинает светиться стекло против катода. Возникает электрический разряд.

Самостоятельный разряд, возникающий в газе при пониженном давлении, называют тлеющим

При данном разряде газ хорошо проводит электричество, значит, в газе все время поддерживается сильная ионизация.

Наблюдается темное катодное пространства, существование которого объясняется тем, что электроны начинают сталкиваться с атомами газа не сразу, а лишь на некотором расстоянии от катода. Ширина катодного темного пространства приблизительно равна средней длине свободного пробега электронов: она увеличивается с уменьшением давления газа. В катодном темном пространстве электроны, движутся практически без соударений.

Дуговой разряд

(Слайды № 15, 16)

В 1802 году русский физик Василий Владимирович Петров (1761-1834 гг. ) установил, что если присоединить к полюсам большой электрической батареи два кусочка древесного угля и, приведя угли к соприкосновению, слегка их раздвинуть, то между концами углей образуется яркое пламя, а сами концы углей раскаляются добела, испуская ослепительный свет (электрическая дуга).

Сила тока в небольшой дуге достигает нескольких ампер, а в больших дугах — нескольких сотен ампер при разности потенциалов всего лишь порядка 50 В.

На положительном электроде дуги под влиянием бомбардировки электронами образуется углубление — кратер. Температура в кратере при атмосферном давлении достигает 4000°С. Для сравнения, отметим, что температура на поверхности Солнца 6000°С.

Электрическая дуга может возникнуть не только между угольными, но и между металлическими электродами.

(Слайд № 17)

Коронный разряд

При атмосферном давлении в газе, находящемся в сильно неоднородном электрическом поле (около остриев, проводов линий высокого напряжения и т. д. ), наблюдается разряд, светящаяся область которого часто напоминает корону. Поэтому его и назвали коронным.

(Слайд № 18)

Плотность заряда на поверхности проводника тем больше, чем больше его кривизна. На острие плотность заряда максимальна. Поэтому возле острия возникает сильное электрическое поле. Когда его напряженность превысит 3 * 10⁶ В/м, наступает разряд. При такой большой напряженности ионизация посредством электронного удара происходит при атмосферном давлении. По мере удаления от поверхности проводника напряженность быстро убывает. Поэтому ионизация и связанное с ней свечение газа наблюдается в ограниченной области пространства.

При повышенном напряжении коронный заряд на острие имеет вид светящейся кисти - системы тонких светящихся линий, которые выходят из острия, имеют изгибы и изломы, изменяющиеся с течением времени. Такая разновидность коронного разряда называется кистевым разрядом.

(Слайд № 19)

Заряженное грозовое облако индуцирует на поверхности Земли под собой электрические заряды противоположного знака. Особенно большой заряд скапливается на остриях.

Поэтому перед грозой или во время грозы нередко на остриях и острых углах высоко поднятых предметов вспыхивают похожие на кисточки конусы света. С давних времен это свечение называют огнями святого Эльма.

Особенно часто свидетелями этого явления становятся альпинисты. Иногда даже не только металлические предметы, но кончики волос на голове украшаются маленькими светящимися кисточками. Нередко ледорубы начинают гудеть подобно большому шмелю.

С коронным разрядом приходится считаться, имея дело с высоким напряжением. При наличии выступающих частей или очень тонких проводов может начаться коронный разряд. Это приводит к утечке электроэнергии.

Искровой разряд

(Слайды № 20, 21)

При искровом разряде необходимо создать достаточно сильное поле, чтобы электроны и ионы на длине свободного пробега успевали набрать энергию, необходимую для ионизации нейтральных атомов. Например, чтобы возник самостоятельный разряд при нормальном атмосферном давлении, надо создать напряжение 30 000 В на каждый сантиметр длины силовой линии. Если расстояние между электродами ключа очень мало, искра возникает при напряжениях в несколько вольт или даже долях вольта. При большой напряженности электрического поля между электродами (около 3 * 10⁶ В/м) в воздухе при атмосферном давлении возникает искровой разряд.

(Слайд № 22)

Искровой разряд, в отличие от коронного, приводит к пробою воздушного промежутка. При искровом разряде в газе возникают каналы ионизованного газа — стриммеры, имеющие вид прерывистых ярких зигзагообразных нитей.

Нити пронизывают пространство между электродами и исчезают, сменяясь новыми. При этом наблюдается яркое свечение газа и выделяется большое количество теплоты. Вследствие нагревания давление газа в стриммерах сильно повышается. Расширяясь, газ излучает звуковые волны, сопровождающие разряд.

(Слайд № 23)

4. Молния

Красивое, но небезопасное явление природы молния представляет собой искровой разряд в атмосфере. Уже в середине XVIII века обратили внимание на сходство молнии с электрической искрой. Высказывалось предположение, что облака несут в себе большие электрические заряды и что молния есть гигантская, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры между шарами электрической машины. На это указывал в свое время русский ученый физик и химик М. В. Ломоносов (1711-1765 гг. ). Ломоносов построил “громовую машину” - конденсатор. Во время грозы можно было из конденсатора рукой извлекать искры.

Грозовые облака действительно заряжены электричеством. Разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Чаще всего нижняя часть облака (обращенная к Земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя – положительно. Поэтому, если два облака сближаются разноименными частями, то между ними проскакивает молния.

Бывает, пройдя над Землей, грозовое облако создает на ее поверхности большие индуцированные заряды, и поэтому облако и поверхность Земли образуют две обкладки большого конденсатора. Разность потенциалов между облаком и Землей достигает огромных значений, в воздухе возникает сильное электрическое поле, происходит пробой, т. е. ударяющая в Землю молния.

Гром, возникающий после молнии, имеет такое же происхождение, как и треск при проскакивании лабораторной искры. Воздух внутри канала молнии сильно разогревается и расширяется, отчего и возникают звуковые волны. Эти волны, многократно отражаясь от облаков, гор, создают длительное эхо – громовые раскаты.

Согласно многочисленным исследованиям, произведенными над молнией, искровой разряд характеризуется следующими показаниями

Напряжение между облаком и Землей	108 МВ
Сила тока в молнии	105 А
Продолжительность молнии	10 - 6 с
Диаметр светящегося канала	10 - 20 см

Обычно наблюдаются линейные молнии, но есть и удивительная шаровая молния.

5. Плазма

При достаточно низких температурах все вещества находятся в твердом состоянии. Нагревание вызывает переход вещества из твердого состояния в жидкое, а затем в газообразное.

(Слайд № 24)

Дальнейшее нагревание приводит к ионизации газа за счет столкновения быстро движущихся атомов и молекул. Вещество переходит в новое состояние. Ионизированный газ при значительной степени ионизации представляет собой особое состояние вещества, отличное от газообразного, жидкого или кристаллического. Это четвертое состояние веществаназывается плазмой

Высокотемпературная плазма, возникает в результате термической ионизации. Степень ионизации очень велика, благодаря чему она и является хорошим проводником - проводимость высокотемпературной плазмы сопоставима с проводимостью металлов.

Плазма — это частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных, рядов практически одинаковы. Таким образом, плазма в целом является электрически нейтральной системой.

Количественной характеристикой плазмы является степень ионизации. Слабо ионизованной плазмой в природных условиях являются верхние слои атмосферы — ионосфера. Солнце, горячие звезды и некоторые межзвездные облака — это полностью ионизованная плазма, которая образуется при высокой температуре.

Температура поверхности Солнца и звезд равна нескольким тысячам градусов, их недра разогреты до миллионов градусов. Следует, что значительная масса вещества Вселенной сконцентрированная в звездах, находится в состоянии высокотемпературной плазмы.

6. Техническое применение

(Слайд № 25)

Тлеющий разряд применяется в газоразрядных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света. Тлеющий разряд используют в трубках для рекламы. Оран-Жево-красное свечение возникает при наполнении трубки неоном. Положительный столб в аргоне имеет синевато-зеленоватый цвет. В лампах дневного света используют разряд в парах ртути. Важнейшее применение тлеющий разряд получил в газовых лазерах.

Дуговой разряд применяется в ртутных лампах высокого давления, при сварке металлов, в электроплавильных печах.

Искровой разряд длится тысячные доли секунды при высоком напряжении и применяется при обработке металлов.

Коронный разряд применяется в электрофильтрах для очистки газов от твердых частиц. Отрицательно то, что данный разряд вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях

Плазма около Земли существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли, образуя радиационные пояса Земли и ионосферу. Процессами в околоземной плазме обусловлены магнитные бури и полярные сияния.

Газоразрядная плазма образуется при всех видах электрического разряда в газах: дуговом, искровом, тлеющем разряде и пр.

Низкотемпературная плазма находит применение в газоразрядных источниках света — в светящихся трубках для рекламных надписей, в лампах дневного света. В последних стеклянную трубку покрывают специальным составом — люминофором, который под действием излучения плазмы сам начинает светиться. Люминофор подбирают таким, чтобы его свечение было близко по составу к белому свету.

Газоразрядную плазму используют во многих приборах, например в газовых лазерах — квантовых источниках света.

Низкотемпературная плазма применяется в магнитогидродинамических генераторах (МГД - генераторах). Плазменные двигатели весьма перспективны для длительных сверхдальних космических полетов.

Сравнительно недавно был создан новый прибор — плазматрон.

Закрепление знаний

(Слайд № 26)

Учащимся предлагается на вопросы

1. Какие частицы являются носителями тока в газах?

2. Какой разряд является несамостоятельным?

3. Какие причины могут вызывать несамостоятельный электрический разряд?

4. Какой разряд является самостоятельным?

5. За счет, каких факторов поддерживается самостоятельный разряд?

6. Какие виды самостоятельного разряда знаете?

7. Что такое плазма?

8. Где находит применение самостоятельные разряды?

(Слайд № 27)

Домашнее задание

Учебник Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский «Физика. 10 класс», §121-123. Конспект лекции.

Итоги урока

Учитель подводит итог урока, благодарит учащихся за помощь в подготовке презентации и за работу на уроке.

Дополнительно желающим учащимся предлагается ознакомиться со Слайдами № 28-34.