Методическая разработка урока по теме "Электрический ток".

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Воронежской области «Лискинский аграрно-технологический техникум»

Методическая разработка урока

«Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников».

Разработала:

Волкова Ю.С.

преподаватель

Лиски

2022

Содержание

1. Введение. Учет особенностей мышления при обучении физики с 3

2. Методическая разработка урока с 4-14

3. Заключение с 15

4. Литература с 16

5. Приложение с17-19

Введение

Учет особенностей мышления при обучении физики

Техникум как образовательное учреждение должен способствовать сохранению укрепления здоровья учащихся. Однако много факторов, которые негативно влияют на здоровье студентов. Среди них - малоподвижность ; нерациональная организация учебной деятельности; постоянная необходимость публично доказывать собственную успешность и др. На своих уроках особое внимание я уделяю одному из принципов развивающего обучения: включаю в процесс обучения не только рациональную, но и эмоциональную сферу. В нейрофизиологической и нейропсихологической литературе широкое распространение получила теория функциональной асимметрии мозга, которая в общем понимании трактуется так, что правое полушарие – это все художественное, интуитивное, а левое – рационально-логическое. Поэтому в основу когнитивного стиля личности положена концепция функционального доминирования работы левого и правого полушарий и связанных с этим особенностей «предпочтений» восприятий. Необходимо учитывать, что правое полушарие воспринимает всю новую информацию, передает ее в левое полушарие, оставляя себе копию в виде образов. Эта технология является здоровье сберегающей, потому что она развивает оба полушария.

На уроках нужно учитывать индивидуальные особенности ребенка. Это возрастные особенности, характер, тип мышления, темперамент, память, внимание, каналы восприятия окружающего мира, коммуникативные и организаторские способности и т.д. Очень важно знать скорость реакции студента, темперамент, преимущественный тип мышления (право - или левополушарное) и ведущий канал восприятия (визуальный, аудиальный, кинестетический).

Весь учебный материал разделим на блоки. Определим дидактические цели для каждого блока, темы. В каждой теме выделим модули. Выделим в каждом модуле учебные элементы и для каждого сформируем частную дидактическую цель. Принцип такого обучения выражает, прежде всего, целенаправленность, способствующую формированию мотивации в обучении

Для реализации организаторских и коммуникативных способностей уместно предложить «учение через общение», студенты учатся распределять действия и планировать их, обмениваться результатами, оценивать сделанное с позиции достижения общей цели.

В обучении необходимо использовать рефлексирующую деятельность учащихся. Очень важно, чтобы они умели объективно анализировать свои действия и поступки с точки зрения их соответствия цели и условиям деятельности.

Ожидаемые результаты:

- Повышение качества знаний учащихся.

-Устойчивый интерес студентов к предмету.

- Сформированные умения и навыки решения проблемных задач, работы с физическими приборами; умения самостоятельно анализировать факты, делать выводы и обобщения, выдвигать и проверять гипотезу.

- Развитие познавательных процессов: различных видов памяти и внимания, обобщенного теоретического мышления, творческого потенциала.

- Умение реализовать свои знания на практике.

Методическая разработка урока

Раздел. Электродинамика.

Тема урока. Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников.

Тип урока. Комбинированный.

Цель урока. Организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с понятием электрического тока, законом Ома, областями использования электрической энергии, с элементами электрических цепей.

Задачи:

обучения – сформировать понятия об электрическом токе, законе Ома, использовании электроэнергии, электрических цепях на уровне восприятия, осмысления, узнавания объектов;

развития – способствовать развитию навыков учебно-исследовательской деятельности;

воспитания – воспитывать познавательную потребность, интерес и активность, привычку считаться с общественным мнением, ответственность перед коллективом.

Дидактические средства: карточки по пройденному материалу, таблицей условных обозначений элементов электрической цепи, учебник физики, рабочая тетрадь, задачник.

Методы обучения: рассказ, беседа, фронтальный опрос, работа с учебником, решение упражнений.

Опорные понятия: электрический ток, источник питания, проводники, диэлектрики, закон Ома, электрическая цепь, виды соединения проводников.

Планируемые результаты обучения:

личностные – готовность обучающихся к саморазвитию, сформированность их мотивации к целенаправленной познавательной деятельности;

метапредметные – умение организовать учебное сотрудничество с учителем и одногруппниками;

предметные – сформированность представлений об использовании электроэнергии, законе Ома и электрических цепях.

Ход урока

Новый материал.

Электрический ток. Закон ома для участка цепи. Соединение проводников

Электрический ток – это движение заряженных частиц в определенном направлении. Происходит подобное явление под влиянием поля. Частицами являются электроны, которые двигаются по проводнику и ионы, передвигающиеся в электролитной среде. Ионы бывают анионами и катионами. Проявляется ток в следующем:

• нагрев проводника по которому он протекает, кроме сверхпроводников;

• меняется химический состав, например, такое явление как электролиз;

• появление магнитного поля. Ток считается направленным движением заряда с токопроводящей среде.

Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический ток проводимости. Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют конвекционный ток. Различают переменный (англ. alternating current, AC), постоянный (англ. direct current, DC) и пульсирующий электрические токи, а также их всевозможные комбинации. В таких понятиях часто слово «электрический» опускают. Постоянный ток — ток, направление и величина которого слабо меняются во времени.

Переменный ток — ток, величина и направление которого меняются во времени. В широком смысле под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону.

Ток течет по проводам высоковольтных линий электропередач, ток вращает стартер и заряжает аккумулятор в нашем автомобиле, молния во время грозы — это тоже электрический ток.

Основные типы проводников

• Металлы — здесь носителями тока являются электроны проводимости, которые принято рассматривать как электронный газ, отчётливо проявляющий квантовые свойства вырожденного газа.

• Плазма — ионизированный газ. Электрический заряд переносится ионами (положительными и отрицательными) и свободными электронами, которые образуются под действием излучения (ультрафиолетового, рентгеновского и других) и (или) нагревания.

• Электролиты — «жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока». Ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. При нагревании сопротивление электролитов падает из-за увеличения числа молекул, разложившихся на ионы. В результате прохождения тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются, оседая на них. Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.

Что такое ток, напряжение и сопротивление

Электрический ток ( I ) – это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики – движение электронов. Безусловно. Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах. Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает.

Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира. Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

- Наличие свободных носителей заряда

- Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

«Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников»

В предыдущем конспекте «Электрическое сопротивление» был установлено, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: I = U/R. Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).

Закон Ома для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).

Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. А также есть еще смешанное соединение.

(Приложение 2-1)

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.  При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.

Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I₁ = I₂ = I.

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: R₁ + R₂ = R. Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U₁ = I*R₁, U₂ = I*R₂. В таком случае общее напряжение равно U = I (R₁ + R₂). Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: U = U₁ + U₂.

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

Для последовательного соединения проводников справедливы законы: 

1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Параллельное соединение проводников

Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U₁ = U₂ = U.

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: I = I₁ + I₂.

В соответствии с законом Ома   I = U/R,   I₁ = U₁/R₁,   I₂ = U₂/R₂. Отсюда следует: U/R = U₁/R₁ + U₂/R₂, U = U₁ = U₂,  1/R = 1/R₁ + 1/R2  Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г, то их общее сопротивление равно: R = г/2. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

(Приложение 2-2)

Для параллельного соединения проводников справедливы законы:

1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Смешанное соединение проводников

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Решение задач стр.124 ОИ 2.

Заключение

Подготовив урок с учетом индивидуальных способностей учащихся, можно быть уверенным, что детям на уроке будет комфортно, каждый выполнит посильную работу, поможет товарищу, поверит в свои силы и возможности. На таких уроках удается варьировать форму подачи учебного материала через предмет, образ, слово, практическое моделирование, организовать деятельность по цепочке: наблюдение - воспроизведение – самостоятельная деятельность – решение проблемных ситуаций - исследование – творчество. И пусть не все студенты пройдут её целиком сразу, у них будет такая возможность на следующем уроке. Ведь известно, что способности проявляются и вырабатываются в деятельности, особенно, когда она включает общение, познавательную, предметно-практическую, игровую составляющие.

Используя технологию уровневой дифференциации, заметен рост познавательной активности учащихся, результативность обучения стала выше. Однако всё же остаются учащиеся, плохо воспринимающие учебный материал.

Учёт особенностей восприятия, переработки и применения учебного материала, внимание к реакции на обучение каждого конкрет­ного школьника может сделать процесс освоения любого предмета, в том числе и физики, успешным для каждого.

Литература

Основные источники:

ОИ 1. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый и углубл. уровни/Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой.- 7-е изд.-М.: Просвещение, 2020.-432 с.: ил. - (Классический курс). – ISBN 978-5-09-074278-8.

ОИ 2. Сборник задач по физике: 10-11 классы/О.И. Громцева. – М.: Издательство «Экзамен», 2015. – 208 с. (Серия «Учебно-методический комплект») – ISBN 978-5-377-07959-0

Дополнительные источники:

ДИ 1. Физика. 10 кл. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В. А. Касьянов.-12-е изд., дораб.-М.: Дрофа,2011.-428,(4)с.: ил. ISBN 978-5-358-09553-3.

Интернет-ресурсы:

ИР – 1 . Физика вокруг нас. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://physics03.narod.ru/ , свободный (31.08.2020).

ИР – 2. Физика в анимациях. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://physics/nаd.ru/physics/ , свободный (31.08.2020).

Приложение 1.

Вариант №1

1. На двух одинаковых металлических шариках находятся положительный заряд +Q и отрицательный заряд -5Q. Каков суммарный заряд шариков?

2. Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды -10 мкКл и +20 мкКл. Каким будет заряд каждого электрометра если их соединить деревянной линейкой?

3. Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды -30 мкКл и +10 мкКл. Каким будет заряд каждого электрометра если их соединить металлическим стержнем на изолирующей ручке?

Вариант №2

1) На двух одинаковых металлических шариках находятся положительный заряд +5Q и отрицательный заряд -Q. Каков суммарный заряд шариков?

2) Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды -5 мкКл и +15 мкКл. Каким будет заряд каждого электрометра если их соединить деревянной линейкой?

3) Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды -20 мкКл и +30 мкКл. Каким будет заряд каждого электрометра если их соединить металлическим стержнем на изолирующей ручке?

Приложение 2.

1

2

Приложение 3

Георг Симон Ом
( 1787-1854)

Немецкий физик.

Родился в г.Эрлангене в семье ремесленника. Окончив гимназию, Ом поступил в университет, но прервал обучение из-за материальных затруднений. Работал учителем в Годштадте (город в Швейцарии). Самостоятельно подготовил докторскую диссертацию и защитил ее в университете в 1811г. После этого Ом преподавал математику, физику в школах Германии. В 1826г Ом установил формулу для постоянного тока в электрической цепи, известную теперь как закон Ома.

5