Тема: Електричні явища. Закони постійного струму

Мета:

навчальна: поглиблення, закріплення, узагальнення та систематизація знань про електричний струм, силу струму, напругу, опір провідника, поняття роботи й потужності струму, закони Ома для ділянки кола та Джоуля - Ленца; формул для вивчення загального опору паралельно й послідовно з'єднаних провідників, формування вміння складати електричні кола й обчислювати параметри простих та комбінованих кіл; формування діалектико-матеріалістичного світогляду на основі ролі фізичних законів для практичної діяльності людини, розкриття перспективи використання постійного електричного струму в народному господарстві й побуті.

розвиваюча: розвиток мислення, вміння порівнювати, узагальнювати; продовжувати формувати навички культури графічних записів, розвивати культуру мовлення шляхом усного опитування учнів, організації відповідей та коментування розв'язування задач.

виховна: виховувати спостережливість, самостійність; формувати науковий світогляд.

Обладнання: демонстраційні амперметри, реостати, ключі, низьковольтні лампочки на підставці тощо, а також плакати й рисунки.

Тип уроку: узагальнення та систематизації знань.

Структура уроку

I.      Організаційний етап.

II.   Актуалізація опорних знань.

III.       Мотивація навчальної діяльності. Оголошення теми, мети уроку.

IV.       Узагальнення та систематизація знань

1.       Електризація тіл. Два роди зарядів. Електроскоп.

2.       Електрон. Будова атомів. Позитивні та негативні іони.

3.       Електричне поле. Взаємодія заряджених тіл. Закон Кулона.

4.       Електричне коло і його складові. Напрямок електричного струму.

5.       Сила струму. Одиниці. Амперметр. Вимірювання.

6.       Електрична напруга. Одиниці. Вольтметр. Вимірювання.

7.       Розрахунок опору провідника. Питомий опір. Реостати.

8.       Закон Ома для ділянки кола. Електричний опір. Резистор

9.       Паралельне і послідовне з'єднання провідників.

10.  Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля - Ленца.

V. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

VІ. Завдання додому.

Хід уроку

І. Організаційний етап

Вітання.

II. Актуалізація опорних знань

Актуалізація опорних знань шляхом емоційного прийому «Кумедна ситуація».

Ситуація № 1

— Oттo! — звертається вчитель до учня.— Коли ти під час грози гладиш кота, особливо проти шерсті в темряві, що впадає тобі в око?

— Кіт! — відповідає Отто.

Учитель. А яке фізичне явище насправді має місце в цій ситуації?

Ситуація № 2

На честь кого було названо одиницю напруги — вольт?

— На честь ученого Вольтметра?

Учитель. А яка ваша відповідь?

Ситуація № 3

На іспиті з фізики професор запитує:

— Як називається прилад, призначений для вимірювання напруги в провіднику?

— Називається... напрягометр!

Учитель. А ви як вважаєте?

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів.

Повідомлення мети і завдання уроку.

ІV. Узагальнення та систематизація знань

1. Електризація тіл. Два роди зарядів. Електроскоп.

Учитель. Хто стоїть біля витоків науки про електрику? «Фізики»,— скажете ви. І матимете рацію, якщо додасте: «І лікарі». Навіть термін «електрика» придумав не фізик, а лікар Ві-льям Гільберт. Ще 1745 р. електричними «ударами» намагався лікувати параліч лікар Крістіан Готліб Краценштейн. Жан Поль Марат, лікар і фізик за фахом, революціонер за покликанням, у роки, що передували Великій французькій революції, лікував електрикою. Відомі вчені Л. Гальвані, Т. Юнг, Г. X. Ерстед були фізиками, фізіологами й лікарями. 1802 року Дж. Альдіні — племінник Л. Гальвані, а також його вірний учень і послідовник — зробив першу спробу повернути до життя електричним струмом серце померлого. Він роздо­був труп страченої людини й через 2 години після страти безуспішно намагався оживити серце чоловіка, у якого була відсутня голова. Р. Альдіні не знав, що причина його невдачі — запізнення. Цю помилку виправив Е. Вассалі із Турину. Під дією електричних розрядів серце його «пацієнта» почало скорочуватися. 1922 року хірург Босток застосував гальванічний струм і повернув до життя пацієнта, що перебував у стані клінічної смерті. Зараз електрику широко використовують у медичній практиці: з її допомогою встановлюють діагноз, лікують, вживають профілактичних заходів.

Учитель. Наведіть приклади електризації тіл, з якими ви стикаєтесь у побуті.

Передбачувані відповіді учнів

1-й учень. Якщо провести кілька разів гребінцем по сухому волоссю, то частина електронів перейде з волосся на гребінець і зарядить його негативно. Волосся при цьому зарядилося позитивно.

2-й учень. Електризація тіла людини об одяг. Знімаючи нейлонову сорочку в суху погоду, ми чуємо характерне потріскування. У деяких випадках тертям об сухий і чистий капроновий чи лавсановий одяг тіло людини може наелектризуватися до 10 000 В і більше. Цей заряд на людині може утримуватися протягом тривалого часу (якщо взуття має гумову підошву). -

Учитель. Слід сказати, що з електризацією люди зіштовхуються і на виробництві.

Так, нитки пряжі й полотно на текстильних і ткацьких фабриках електризуються внаслідок тертя, притягуються до веретен і роликів і рвуть­ся. Пряжа притягує пил і забруднюється. Доводиться вживати спеціальних заходів проти електризації ниток (у цехах створюють підвищену вологість повітря).

Електризація спостерігається і за тертя між рідкими й твердими тілами, тому бензовози обов'язково мають бути заземлені.

Учитель. А в чому полягає заземлення? (У передачі заряду землі.)

Але поряд із негативним аспектом, коли статична електрика призводить навіть до катастроф (хибність показів вимірювальних приладів, зниження якості продукції в текстильній промисловості і поліграфії, пожежі під час заправки літаків пальним тощо) вона має й цінне практичне застосування: електрофотографія, очищення зерна, змішування різнорідних матеріалів, збагачування руд, нанесення ворсового покрову, напилення порошків тощо).

Задача 1. Чи варто старанно терти сухою тканиною поверхню вкритих лаком меблів, щоб надовго очистити їх від пилу? (Не варто, через тертя поверхня електризується й осідання пилу посилюється.)

Задача 2. (Винахідницька задача) Під час запилення рослин пилок з однієї квітки на іншу переносять бджоли. Ефективність запилення значною мірою визначається кількістю перенесеного пилку. Як можна збільшити ефективність перенесення пилку? (Створити на тіла бджоли електростатичний заряд, полярність якого протилежна полярності землі. Для цього достатньо створити різницю потенціалів між поріжком вулика і землею.)

Задача 3. (Винахідницького характеру) Вугільний пил на шахтах, борошняний пил на млинах, ворсинки й шматочки пряжі на ткацькому виробництві тощо, наелектризувавшись, можуть спричинити аварію й неполадки. Запропонуйте захисні заходи для їх попередження. (Розбризкування води. Вентиляція, збільшення вологості повітря.)

Задача 4. Чому, якщо овочі й фрукти помістити на деякий час в електростатичне поле (це називається електроантисептуванням), термін їх зберігання значно збільшується? (Електростатичне поле згубно діє на мікроорганізми, що спричиняють гниття сільськогосподарських продуктів.)

Задача 5. Чому не рекомендують зберігати й перевозити бензин та інші рідини, що швидко спалахують, у поліетиленових каністрах, а радять використовувати для цього металеві ємності? (За дотику з різними предметами наелектризовані металеві ємності легко розряджаються.)

Задача 6. На рисунку зображено три пари кульок. Яка пара має однойменні заряди, різнойменні, не заряджена?

Задача 6. Який заряд має більша кулька?

Розкажіть про будову електроскопа. Наведіть приклади провідників і діелектриків. (Метали, ґрунт, розчини солей і кислот у воді, тіло людини; фарфор, скло, ебоніт, гума, шовк, повітря, пластмаси.)

2. Електрон. Будова атомів. Позитивні та негативні іони.

Учитель. Розкажіть все, що ви знаєте про Електрон. Чому він має таку назву? З чого складається атом? Які існували гіпотези про будову атома? Хто відкрив будову планетарну атома?

3. Електричне поле. Взаємодія заряджених тіл. Закон Кулона.

Учитель. Розглянемо анаграму. (Слова, зашифровані в анаграмах, складаються з тих самих букв. Вгадавши одне слово, потрібно переставити в ньому букви, щоб одержати нове, наприклад: радон — народ):

Что за чудо — анаграмма!

Четыре слова — целый ряд!

Один — смешит нас всю программу (клоун),

Второй расколет все подряд (колун).

Третий лезет вон из кожи:

Все стремится отклонять (уклон),

А четвертым можно сразу

Измерять и украшать (кулон).

Учитель. Що ж таке Кулон?

Кулон — міра кількості електрики; кулон — прикраса.

4. Електричне коло і його складові. Напрямок електричного струму.

Учень працює з карткою біля дошки: дає відповіді на запитання й виконує завдання.

1.     Що зображено на схемі?

2.     Указати умовний напрямок струму на схемі стрілками.

3.     Пунктирною лінією – стрілкою – вказати напрямок руху електронів.

5. Сила струму. Одиниці. Амперметр. Вимірювання.

5 учнів працюють індивідуально з 5 питаннями

1. Дати означення сили струму.

2. Записати формулу для визначення сили струму.

3. Одиниця вимірювання сили струму.

4. Прилад для вимірювання сили струму.

5. Як приєднати в коло амперметр?

Учитель. Струм знайшов корисне застосування в медицині. Безпечним для людини вважається струм, що дорівнює 1 мА, а струм силою 100 мА призводить до серйозних уражень організму.

Задача 7. Через поперечний переріз провідника кожні 10 секунд протікає 2·10²⁰ вільних електронів. Визначити величину струму в провіднику.

Учень працює біля дошки

Дано t=10 с n=2·1020 e=1,6·10-19 Кл	Розв’язання                                                                  (А) Відповідь: сила струму дорівнює 3,2 А.
І - ?

6. Електрична напруга. Одиниці. Вольтметр. Вимірювання.

Учитель. Яку фізичну величину можна охарактеризувати даною формулою, одиницею вимірювання та приладом на схемі?

.               

     (В).               

Учитель. Що ви знаєте про напругу?

Учень. (коротке повідомлення). Безпечною для людини є напруга 36 В у сухому приміщенні і 12 В у вологому.

Задача 8. Під час переміщення заряду 4·10^-4 Кл е електричному полі з точки А в точку В виконана робота 0,02 Дж. Знайдіть напругу між цими точками.

Учень працює біля дошки

Дано q=4·10-4 Кл А=2·10-2 Дж	Розв’язання                                                               Відповідь: напруга дорівнює 500 В.
U - ?

7. Розрахунок опору провідника. Питомий опір. Реостати.

Учитель. Про який прилад ідеться? (Зачитує загадку)

Им силу тока изменяют, корда в нем что-то передвигают. (Реостат)

Учитель. Яка фізична величина характеризує здатність провідника проводити струм? (Опір прповідника).

Задача 9. Слід виготовити реостат опором 55 Ом із ніхромового дроту перерізом 1 мм². Скільки потрібно дроту?

Дано R=55 Ом r=1,1·10-6 Ом·м S=10-6 м2	Розв’язання За означенням:                               Довжина дроту:                                                                   (м) Відповідь: Довжина ніхромового дроту дорівнює 50 м.
l - ?

8. Закон Ома для ділянки кола. Електричний опір. Резистор.

Фронтальне опитування

Задача 10. Обчислити силу струму, який пройде через тіло людину, якщо вона доторкнеться руками до дроту, що перебуває під напругою 220 В. Опір людини від кінця однієї руки до кінця другої – 15 кОм.

Дано U=220 В R=15·103 Ом	Розв’язання Закон Ома:                                                                   (А) Відповідь: сила струму дорівнює 0,0146 А.
I - ?

Задача 11. За даною схемою визначити напругу в колі.

 

Експериментальне завдання. Знайдіть і виправте помилки, зберіть правильну схему.

Учитель. (винахідницька задача) З чого можна виготовити джерело струму в домашніх умовах?

9. Паралельне і послідовне з'єднання провідників.

Задача 12. Які опори можна одержати, маючи три резистори по 5 кОм кожен?

Відповіді: 1. 5 Ом, 2. 10 Ом, 3. 15 Ом, 4. 2,5 Ом, 5. 1,67 Ом, 6. 3,33 Ом, 7. 7,5 Ом.

11. Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля - Ленца.

Учитель. Зараз три учня запишуть на дошці формули для обчислення роботи та потужності електричного струму, закон Джоуля – Ленца.

Задача 13. В електричній лампочці за напруги 220 В проходить струм 0,5 А. Підрахувати, скільки енергії витратиться за час вашого перебування в школі, якщо, йдучи з дому, ви забули вимкнути лампочку? Виразити знайдений результат у кВт·год.

Дано U=220 В І=0,5 А t=7 год	Розв’язання                                 Відповідь: робота електричного струму дорівнює 0,77 кВт·год.
А - ?

V. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

Учитель. А на завершення уроку послухайте давню легенду.

Жив на півдні Китаю мудрець. Ішли до нього люди за порадою, і слава про його розум сягала далеко за межі країни. Та ось почув він, що з’явився на сході країни інший мудрець і люди почали топтати стежку до мудреця східного. Тож задумав мудрець південний повернути собі славу. Упіймав він метелика й вирішив запитати в мудреця східного: «У мене в руках живе чи мертве?» і якщо той скаже, що мертве, то я розкрию руки і метелик полетить. А якщо скаже, що живе, то стисну долоні... прийшов мудрець південний до мудреця східного й запитує:

— У мене в руках живе чи мертве?

— Усе в твоїх руках, — відповів той.

Запам`ятаймо відповідь мудреця.

VІ. Завдання додому.

1.     Опрацювати параграфи 1 – 22.

2.     Підготуватися до семестрової контрольної роботи.

3.     Розв’язати задачі:

Задача 1. Визначити спад напруг на провіднику опором 20 Ом, якщо відомо, що в провіднику пройшло 200 Кл електричного струму за 50 с.

Дано q=200 Кл R=20 Ом t=50 с	Розв’язання                                 Відповідь: спад напруг дорівнює 80 В.
U - ?

Задача 2. Загальний опір ділянки АВ дорівнює 20 Ом. Визначити опір третього провідника. Якою є сила струму на ділянці кола АВ, якщо вольтметр показує напругу В?

Дано R=20 Ом R1=3 Ом R2=7 Ом U=5 B

Розв’язання Послідовне з’єднання провідників: R = R1 + R2 + R3 Отже, R3 = R – (R1 + R2) = 20 – (3 + 7) = 10 Ом. Загальний струм в колі визначаємо за законом Ома:                                                              Відповідь: опір третього провідника дорівнює 10 Ом, сила струму на ділянці АВ дорівнює 0,25 А.