Урок физики в 8 классе "От опытов к законам: измерение силы тока в цепи"

От опытов к законам физики: Измерение силы тока в различных участках цепи

Физика 8 класс

Цели урока

Цель урока:

• раскрыть значение опытов в развитии физики как науки,
• науч иться собирать электрические цепи,
• пользоваться амперметром и измерять силу тока в цепи,
• сформулировать закон последовательного соединения: какова сила тока в различных последовательно соединенных участках цепи.

Оборудование: источник тока – гальванический элемент,

амперметр, 2 резистора, ключ,

соединительные провода

От опытов к законам физики

•   Каждая наука определяется не только предметом изучения, но и специфическими методами, которые она применяет. Основным методом исследования в физике является  опыт  – наблюдение исследуемых явлений в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений, многократно воспроизводить его при повторении этих условий.
• Наиболее широко в науке используется  индуктивный метод , заключающийся в накоплении  опытных фактов  и последующем их обобщении для выявления общей закономерности –  гипотезы . На следующем этапе познания ставят специальные эксперименты для проверки гипотезы. Если результаты эксперимента не противоречат гипотезе, то последняя получает статус  теории .

Развитие электродинамики и электротехники

• Развитие физики началось еще в древней Греции. В том числе и развитие такого раздела физики, как электричество. Еще тогда открыли явление электризации, слово электрон в переводе обозначает янтарь.
• Но бурное развитие электричества происходит в 18-19 веках. К концу XVIII века были сформулированы основные положения теории атмосферного электричества (Франклин), закон Кулона о взаимодействии электрических зарядов. Изучалось магнитное поле (Пуассон).
• В первой четверти 19 века элеатростатика была разработана математически (уравнения Пуассона
• Теоретической основой этих результатов считалось существование двух типов «электрической жидкости», положительной и отрицательной; каждая из них притягивает частицы другого типа и отталкивает — своего собственного. Тело заряжено, если один из типов этой жидкости преобладает; проводниками являются те материалы, которые не оказывают электрическим жидкостям сопротивления.

Развитие электродинамики и электротехники

•   в 1800 году Алессандро Вольта собрал первый источник электрической энергии – Вольтов столб, при помощи которого исследовал ток в замкнутых цепях.
• Благодаря этим первым батареям постоянного тока вскоре были сделаны два выдающихся открытия:
• электролиз : в том же 1800 году Никольсон и Карлайл ( William Nicholson, Anthony Carlisle ) разложили воду на  водород  и  кислород , а  Дэви  в 1807 году открыл  калий  и  натрий .
• электрическая дуга :  В. В. Петров  (1802) и Дэви.

Развитие электродинамики и электротехники

• Главные сенсационные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опыте  отклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Сообщение Эрстеда вызвало всеобщий взрыв интереса.
• Уже через два месяца Ампер сообщил об открытом им явлении взаимодействия двух проводников с током; он также предложил термины «электродинамика» и «электрический ток.
• Ампер высказал предположение, что все магнитные явления вызваны внутренними токами внутри материи, протекающими в плоскостях, перпендикулярных оси магнита.
• Незамедлительно последовал новый каскад открытий:

первый  электродвигатель  (1821 год,  Фарадей )

термоэлемент  (1821 год,  Зеебек )

первый чувствительный  гальванометр  для измерения тока

(1825 год,  Л. Нобили )

закон Ома  (1827)

Развитие электродинамики и электротехники

• В 1826 году Ампер издал монографию «Теория электродинамических явлений, выведенная

исключительно из опыта».

• Ампер открыл  электромагнит  ( соленоид ),

высказал идею  электрического телеграфа . 

• Формула Ампера  для взаимодействия двух

элементов тока вошла в учебники.

•   Максвелл  назвал Ампера «Ньютоном электричества»
• Начинается практическое применение электричества: гальванопластика, , преобразившая типографское дело, ювелирные технологии, впоследствии — выпуск аудиозаписей на пластинках. В 1830-е годы были разработаны первые образцы электротелеграфа.

Развитие электродинамики и электротехники

• Майкл Фарадей  в 1831 году открыл  электромагнитную индукцию , тем самым доказав, что связь электричества и магнетизма взаимна.
• В результате серии опытов Фарадей сформулировал (словесно) свойства  электромагнитного поля , позже математически оформленные Максвеллом:.
• Фарадей построил первый  электродвигатель  и первый  электрогенератор , открыв путь к промышленному применению электричества.
• Фарадей открыл законы  электролиза .
• В 1845 году Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в веществе, помещённом в магнитное поле. Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны.
• Позже Фарадей исследовал  самоиндукцию , открытую в 1832 году американским учёным  Генри , свойства  диэлектриков , разряды в газах.
• Майкла Фарадея коллеги физики называли королем экспериментов.

Развитие электродинамики и электротехники

• Силы, введённые Ампером, как и у Ньютона, считались  дальнодействующими . Это положение решительно оспорил  Майкл Фарадей , который с помощью убедительных доказал наличие двух полей: (взаимосвязанные) «электрическое поле» и «магнитное поле».
• Само понятие «поля» было введенно Фарадеем.
• Появилась теория  Максвелла , которую её автор скромно называл математическим пересказом идей Фарадея, - теория электромагнитного поля Максвелла.
• На основе своей теории Максвелл доказывает существование электромагнмитных волн (экспериментально доказал Генгих Герц), давление света (опыты по измерению давления света проводил русский ученый П.Н.Лебедев)

Лабораторная работа №3 Сборка электрической цепи и измерение силы тока в различных участках цепи

Цель:

• научиться собирать электрические цепи,
• пользоваться амперметром и измерять силу тока в цепи;
• убедиться на опыте, что сила тока в различных последовательно соединенных участках цепи одинакова.

Оборудование: источник тока – гальванический элемент,

амперметр, резистор, ключ,

соединительные провода.

Правила техники безопасности

Прежде чем приступить к выполнению задания, повторим правила техники безопасности при работе с электроприборами:

• 1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.
• 2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.
• 3. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.
• 4. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов.
• 5. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения учителя.
• 6 .По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь

Выполнение лабораторной работы

• Определите цену деления амперметра
• Определите нижний и верхний предел измерения амперметра.
• Соберите электрическую цепь по схеме №1.
• Замкните ключ. Проведите измерение силы тока в цепи. Запишите результат измерения.
• Соберите электрическую цепь по схеме №2, включив амперметр в другую часть цепи.
• Замкните ключ. Проведите измерение силы тока в цепи. Запишите результат измерения.
• Соберите электрическую цепь по схеме №3, включив амперметр в другую часть цепи.
• Замкните ключ. Проведите измерение силы тока в цепи. Запишите результат измерения.
• Сравните полученные результаты, сделайте вывод.

Сборка электрической цепи по схеме , измерение и запись результатов

Для сборки следующей схемы поменяйте местами амперметр и резистор, или амперметр и ключ.

Проведите измерения и запишите результаты.

Сборка электрической цепи по схеме , измерение и запись результатов

Проведите измерения и запишите результаты.

Сборка электрической цепи по схеме , измерение и запись результатов

Проведите измерения и запишите результаты.

Сравнение результатов измерений и вывод

• Первый опыт: I = 0,35 A , погрешность 0,01 А
• Второй опыт: I = 0,25 A , погрешность 0,01 А
• Третий опыт: I = 0,3 A, погрешность 0,01 А
• Погрешность измерения равна цене деления прибора, поэтому можем сказать, что сила тока во всех трех измерениях равна 0,3 А.

Вывод: Сила тока в различных последовательно соединенных участках цепи одинакова .

Мы сформулировали на основе опытов закон

последовательного соединения проводников.

Подведение итогов

• Наши опыты и измерения на уроке еще раз доказали, что физические законы создаются на основе опытов, и сами законы позволяют объяснять результаты опытов и экспериментов, раскрывают возможности для практического применения теории.
• Мы научились собирать простейшую электрическую цепь, проводить измерения и анализировать результаты.

Домашнее задание:

• 1) Оформить лабораторную работу в тетради: нарисовать схемы цепи, записать вывод.
• 2) Решить № 989, 991, подготовиться к зачетной работе по теории.