Поурочные разработки по Физике 8 класс к УМК А.В. Перышкина - 2017 год Электрический ток. Источники электрического тока - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Поурочные разработки по Физике 8 класс к УМК А.В. Перышкина - 2017 год

Электрический ток. Источники электрического тока - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Тип урока: урок открытия нового знания.

Используемые технологии: здоровьесбережения, информационно-коммуникационные, развития критического мышления, педагогики сотрудничества.

Цель: дать представление о природе электрического тока, условиях его возникновения и существования, источниках электрического тока.

Формируемые УУД: предметные: научиться объяснять понятия электрический ток, источник тока\ определять виды источников тока; объяснять физическую природу электрического тока, условия его возникновения и существования; метапредметные: осуществлять контроль и самоконтроль понятий и алгоритмов; формировать целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что еще неизвестно; объяснять физическую природу электрического тока и условия его возникновения и существования; личностные: формирование самостоятельности в приобретении новых знаний; использование приобретенных знаний в повседневной жизни.

Приборы и материалы: источники тока, гальванические элементы, электрофорная машина, аккумулятор, термопара, фотоэлементы, магнитная стрелка на подставке, гвоздь, лимон или один клубень картофеля, амперметр, соединительные провода, электронное приложение к учебнику.

Ход урока

I. Организационный момент

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие.)

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

(Учитель проводит фронтальный опрос по вопросам и заданиям учебника. Ученики выполняют дифференцированную самостоятельную работу.)

Уровень 1

1. Существует ли электрическое поле вокруг электрона?

2. Как можно обнаружить электрическое поле вблизи заряженного тела?

Уровень 2

1. Существует ли электрическое поле возле заряженной стеклянной палочки? Какой заряд будет иметь шарик и листочки электроскопа при поднесении к ним этой палочки?

2. Как доказать, что электрическое поле материально?

Уровень 3

1. Можно ли объяснить электризацию тел перемещением атомов и молекул? Почему?

2. Если заряженной эбонитовой палочкой коснуться руки человека, то утратит ли палочка весь имеющийся на ней заряд? А если коснуться руки заряженной медной палочкой?

Уровень 4

1. Почему стрелка электроскопа отклоняется, если к нему поднести заряженный предмет, не прикасаясь к электроскопу?

2. Если к заряженному электроскопу поднести горящую спичку, он довольно быстро разрядится. Объясните этот опыт.

III. Изучение нового материала

Согласно электронной теории, в телах имеются свободные электроны, движением которых объясняются различные электрические явления. Эти электроны совершают хаотическое движение, подобное движению молекул газа.

Демонстрация 1. Зарядим один электрометр, добиваясь максимального отклонения стрелки. Соединим проводником с другим электрометром. Наблюдаем уменьшение показаний первого и увеличение показаний второго электрометра.

Объяснение. Под действием электрического поля электроны проводимости перемещаются по проводнику.

Электроны проводимости, совершая орбитальное движение вокруг ядер (ионов), движутся еще и под действием электрического поля в направлении против поля. Направленное движение электронов проводимости в металлических проводниках под действием поля называют электрическим током. В других проводниках (электролитах, газах) под действием поля могут двигаться любые заряженные частицы — ионы, электроны.

— Почему ток был кратковременным? (Ослабело электрическое поле, при этом прекратилось движение заряженных частиц.)

Для существования электрического тока необходимы следующие условия:

• наличие свободных электронов в проводнике;

• наличие внешнего электрического поля для проводника.

Электрический ток прекращается, если электрическое поле, создающее движение зарядов, исчезает. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле.

Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока. Источники тока бывают различными, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Работа эта совершается так называемыми сторонними силами. Такие силы не могут иметь электрическое происхождение. В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.

В источниках тока за счет сил неэлектрического происхождения происходит разделение заряженных частиц, в результате чего полюса источника оказываются заряженными разноименно.

(Учитель проводит демонстрации опытов.)

Демонстрация 2. Получение тока в электрофорной машине. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия.

Демонстрация 3. Получение тока с помощью термоэлемента. Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток. Такой источник тока называется термоэлементом.

Демонстрация 4. Получение тока с помощью фотоэлемента. При освещении некоторых веществ световая энергия непосредственно превращается в электрическую энергию — это явление фотоэффекта. На нем основано устройство и действие фотоэлементов.

Демонстрация 5. Отклонение стрелки амперметра при подключении его к различным гальваническим элементам.

Источники тока, у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов, получили название гальванических. Такое название было предложено итальянским ученым Алессандро Вольта в 1796 г. в честь ученого Луиджи Гальвани.

(При отсутствии оборудования учитель демонстрирует учащимся анимационные ролики 71 “Элемент Вольта” и 72 “Сухой гальванический элемент” из электронного приложения к учебнику.)

Рассмотрим принцип действия аккумулятора. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. Следует подчеркнуть, что аккумулятор перед работой нужно зарядить, т. е. пропустить через него ток. Только после этой процедуры он становится источником тока.

(Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 73 “Аккумулятор” из электронного приложения к учебнику.)

Демонстрация 6. Получение электрического тока с помощью фруктов или овощей. К клеммам гальванометра демонстрационного амперметра присоединим медные провода. К концу одного из них прикрепим исследуемый провод или гвоздь. Воткнем медный провод и гвоздь в картофелину или лимон — стрелка гальванометра отклонится.

— Почему? (Раствор минеральных солей, содержащихся в картофеле и лимоне, и разнородные проволоки образуют гальванический элемент.)

IV. Закрепление изученного материала

(Учитель проводит опрос-беседу.)

— Как можно получить электрический ток в металлическом проводнике?

— Что происходит в источниках тока?

— Что является положительным и отрицательным полюсами источника тока?

— Какие источники тока вы знаете?

— Возникает ли электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика?

— Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по нему идет ток?

— Если к шарам разноименно заряженных электроскопов одновременно прикоснуться металлическим стержнем, то в них возникает электрический ток. Чем эта установка принципиально отличается от устройств, которые принято называть источниками тока?

V. Рефлексия

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала по методу “Бассейн”.)

Каждый ученик с помощью магнита указывает свою фамилию на нарисованном на ватмане бассейне. Названия уровней бассейна:

1. Утонул в непонимании вначале.

2. Захлебнулся в середине дистанции.

3. Доплыл до финиша, но очень устал.

4. Доплыл с уверенностью до финиша.

5. Установил личный рекорд.

Домашнее задание

1. § 32 учебника, вопросы к параграфу.

2. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1233, 1236, 1239, 1241.

3. Подготовить доклад (по желанию). Примерные темы докладов: “Применение аккумуляторов в быту”, “Применение аккумуляторов в технике”.

4. Выполнить задание на с. 99 учебника (по желанию).

Дополнительный материал

Источники тока

Италия. Болонья. 1780 год. Профессор анатомии Луиджи Гальвани с двумя ассистентами препарируют лягушек. На столе в некотором отдалении стоит электрическая машина. Исследования по электричеству проводятся в научном мире весьма интенсивно. Уже описан электрический скат. Уже Б. Франклин извлек “электрический флюид” из туч с помощью воздушного змея, зарядил электроскоп и доказал идентичность атмосферного электричества тому, что образуется при натирании стекла. Еще не разделяют электрический заряд и электрический ток, но уже зреет мысль о единой природе всех видов электричества (до открытия электрона остается еще более 100 лет).

Один из ассистентов обращает внимание профессора: при касании скальпелем еще влажной мышцы она время от времени дергается, сокращается. Другой ассистент, работавший с электрической машиной, подметил, что мышца дергается всякий раз, когда в машине проскакивает электрическая искра.

Однажды влажные лапки лягушки были развешаны на медных крючках на железной решетке, окружавшей висящий садик дома Гальвани. Ясная погода, легкий ветерок колышет влажные лапки. Ни молний, ни заземления. А мышцы сокращались, когда касались свободным концом железной решетки! По слухам, это заметила супруга Гальвани, о чем и уведомила ученого криком.

Гальвани понял: электричество в атмосфере не было главным; все дело во влажной мышце и в металлах. И опыты продолжались на столе в лаборатории. Перебрав множество металлов, Гальвани выяснил, что наиболее сильные сокращения мышц происходят при контакте мышцы с медью и серебром.

Но здесь мысль Гальвани пошла по ложному пути: “Я полагаю с достаточным основанием заключить, что животным присуще электричество”.

Алессандро Вольта, профессор физики из Павии (Италия), с недоверием относился к “животному” электричеству. “...Что хорошего можно сделать с вещами, не приведенными к степени и мере, особенно в физике? Как можно определить причину, если не определить не только качество, но и количество, и интенсивность явлений?”

Итак, нужно измерять, оценивать интенсивность явления. Главная мысль Вольты: мышца лягушки не источник электричества, а всего лишь весьма чувствительный прибор для регистрации тока. А источником являются металлы — медь и серебро. Вольта заменяет лапку лягушки другим измерителем тока — собственным языком! При протекании тока язык ощущает кислый привкус, это Вольта установил из опытов с электрической машиной. Чем больше ток, тем сильнее ощущение кислоты.

Четыре года Вольта исследует различные пары металлов, добиваясь наибольшего эффекта. Позднее язык он заменил специальным электроскопом. Вот он, простейший и первый источник тока, созданный Вольтой! Но эффект слаб. Как его усилить? Казалось бы, что проще: соединить такие пары металлов последовательно, да побольше, подобно тому, как в карету впрягают несколько лошадей. Не тут-то было! Контакты металлов оказываются при этом обращенными и компенсируют действие друг друга. Вольта догадался разделить пары влажными кусочками ткани, играющими роль проводов.

А что же лапка лягушки — только измеритель тока? Позже ученые обнаружили, что если два металла (медь и цинк) опустить в раствор кислоты, то получается источник тока более мощный, чем вольтов столб! В этом источнике играет роль не столько контакт металлов, сколько контакт каждого из металлов с раствором кислоты. И это уже совсем другой источник тока, чем вольтов, и более сильный!

Так что напрасно Вольта решительно отказался от изучения роли мышцы. Содержащаяся в мышцах влага с растворенными солями, кислотами, щелочами указывала путь к еще одному источнику тока, который в честь Гальвани назвали гальваническим элементом.

Наука получила в свое распоряжение источник тока в 1799 г., о чем Вольта уведомил Королевское общество: “Мне удалось сделать два таких цилиндра из двух металлических пар, они мне служат хорошо уже несколько недель и, надо думать, послужат еще несколько месяцев...

Искренне Ваш А. Вольта”.