Исследование зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров

                   Аккайынский район, Ленинская средняя школа.

         Учитель физики высшей категории Аберле Людмила Петровна.

                                            Стаж работы  37 лет.

                               Урок – проект         8 класс

 Тема:

«Исследование зависимости сопротивления проводника от его  

                                 геометрических размеров».

Цель урока: Формирование и совершенствование практических навыков учащихся, а так же их интеллектуальных умений, через проблемное обучение.

  Введение.

Знание физических законов помогает разгадать тайны природы, разведать что-то принципиально новое, меняющее наши прежние представления. Работа над проектом помогает  на практике совместить теоретические знания с их практическим применением.

       В  исследовательской работе в качестве гипотезы  выдвигается  предположение о том, что,  при условии изменения  площади сечения  и  длины проводника, изменяется его сопротивление.

       Актуальным разделом этой проблемы выступает изучение и применение физических законов в повседневной жизни.

 Основная цель эксперимента – исследование влияния  изменения  поперечного сечения и длины проводника на его сопротивление. 

     Задача научной работы – выявить влияние  геометрических размеров проводника на его сопротивление.

 Объектом исследования в  работе выступают  металлические проводники. Предметом исследования выступают медные и стальные проводники с различным поперечным сечением и разной длиной,  применение которых приводит к изменению сопротивления.

      В процессе работы  были использованы следующие методы:

1. Подбор материала о применение проводников в быту.

2. Проведение эксперимента

3. Анализ и сравнение полученных результатов

   В качестве практического метода проведён эксперимент по  определению сопротивления медного и стального проводников при изменении  их геометрических размеров. Чем меньше сечение проводников и больше  их длина, тем выше сопротивление.  Результаты, полученные во время эксперимента, показали, что для увеличения силы тока в электрической цепи необходимо  уменьшать сопротивление проводников. 

      Научная новизна этой работы заключается в том, что в нашей школе таких исследований  никто не проводил.

Работа над проектом предполагает  изучение и сравнительный анализ физических процессов, происходящих  в различных объектах  природы. Результаты,  полученные  во время эксперимента, хорошо иллюстрируют  и доказывают  общность   физических  законов.                                                                                                                                                               

              План урока.

1.Организационный момент.

2.Теоретическая часть. «Мозговой штурм».

    а) Электрический ток в металлах.  

    б) Электрическое сопротивление металлов

3.Проведение эксперимента

4.Заключение

5.Защита проекта

6. Релаксация.

1. Организационный момент.

 «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».        

                                           ( М.В. Ломоносов)

2.Теоретическая часть.

        Мозговой штурм.

1.Какую скорость имеют в виду, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике?

               а) Скорость движения отдельных электронов

               б) Скорость распространения электрического поля

2.Что представляет собой электрический ток в металлах?

              а) Упорядоченное движение  ионов

              б) Упорядоченное движение электронов

3.Какой вид имеет траектория электрона в атоме?

              а) Прямая линия

              б) Кривая линия

              в) Окружность

              г) Ломаная линия

4.Что является причиной ограничивающей силу тока?

   Ответ: а) Электрическое поле положительных ионов кристаллической решётки действует с силой на электроны, уменьшая их скорость направленного движения.

              б) Воздействие электрического поля электронов на соседние электроны, что тоже  уменьшает скорость движения.

       Все эти факторы мешают беспрепятственному прохождению электронов между узлами кристаллической решётки, т.е. чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

3. Экспериментальная часть.

      Исследование зависимости сопротивления проводника от его

                             геометрических размеров.

1 гр.

    Оборудование: медные проводники с разной длиной и различным поперечным сечением на подставке, линейка, штангенциркуль.

                         Порядок выполнения работы  № 1

1.Рассмотрите медную проволоку, имеющуюся у вас на подставке.

2. Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.

3. Вычислите сопротивление этой проволоки, выполнив необходимые измерения. (удельное сопротивление меди ρ = 1,7 ∙ 10 ^{- 2}  Ом ∙ мм² / м )

№ п/п	Измерено		Вычислено
	l   (м)	D (мм)	S (мм2)	R (Ом)
1
2

Измерено:    l  -  длина проводника            D -  диаметр проволоки

                           l ₁ = l ₂

Вычисление:                                   

S₁ = πD₁ ² / 4                 π = 3,14

S₂ = πD₂ ² / 4                

R ₁  = ?        R₂ = ?

Сформулируйте  вывод о зависимости сопротивления проводников при одинаковой длине и разном сечении.

1 гр.

                         Порядок выполнения работы  № 2

1.Рассмотрите медную проволоку, имеющуюся у вас на подставке.

2. Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.

3. Вычислите сопротивление этой проволоки, выполнив необходимые измерения. (удельное сопротивление меди ρ = 1,7 ∙ 10 ^{– 2} Ом ∙ мм² / м )

№ п/п	Измерено		Вычислено
	l   (м)	D (мм)	S (мм2)	R (Ом)
1
2

Вычисление:                                   

S = πD² / 4                 π = 3,14             S ₁ =  S₂     

R₁ = ?         R₂ = ?

Сформулируйте  вывод о зависимости сопротивления проводника при разной длине проводников и равной площади поперечного сечения.

ВЫВОД: Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения. Вывод запишите в тетрадь.

На листе ватмана записать:      

                                       ЭТАПЫ РАБОТЫ

1.нарисовать проводники на подставке № 1 (указать металл)

2. записать расчётную формулу для сопротивления

3. измерить длину проводников

4. измерить диаметр обеих проволок с помощью штангенциркуля

5. вычислить площадь поперечного сечения  проводников

6. вычислить сопротивления для обоих  проводников

7. записать полученный результат при условии равной длины проводников и разной площади сечения.

8. сравнить полученные результаты и записать вывод

1.     нарисовать проводники на подставке № 2

2.     записать расчётную формулу для сопротивления

3.     записать полученный результат при условии равного сечения проводников и разной их длине.

4.     сравнить полученный результат и записать вывод

ВЫВОД: Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения

      Исследование зависимости сопротивления проводника от его

                             геометрических размеров.

2 гр.

    Оборудование: медные проводники с разной длиной и различным поперечным сечением на подставке, линейка, штангенциркуль.

                         Порядок выполнения работы  № 1

1.Рассмотрите медную проволоку, имеющуюся у вас на подставке.

2. Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.

3. Вычислите сопротивление этой проволоки, выполнив необходимые измерения. (удельное сопротивление меди ρ = 1,7 ∙ 10 ^{- 2}  Ом ∙ мм² / м )

№ п/п	Измерено		Вычислено
	l   (м)	D (мм)	S (мм2)	R (Ом)
1
2

Измерено:    l  -  длина проводника            D -  диаметр проволоки

                           l ₁ = l ₂

Вычисление:                                   

S₁ = πD₁ ² / 4                 π = 3,14

S₂ = πD₂ ² / 4                                 R ₁  = ?                 R₂ = ?

  Сформулируйте  вывод о зависимости сопротивления проводников при одинаковой длине и разном сечении.

2 гр.

                         Порядок выполнения работы  № 2

1.Рассмотрите медную проволоку, имеющуюся у вас на подставке.

2. Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.

3. Вычислите сопротивление этой проволоки, выполнив необходимые измерения. (удельное сопротивление меди ρ = 1,7 ∙ 10 ^{– 2} Ом ∙ мм² / м )

№ п/п	Измерено		Вычислено
	l   (м)	D (мм)	S (мм2)	R (Ом)
1
2

Вычисление:                                    

S = πD² / 4                 π = 3,14             S ₁ =  S₂     

R₁ = ?         R₂ = ?

Сформулируйте  вывод о зависимости сопротивления проводника при разной длине проводников и равной площади поперечного сечения.

ВЫВОД: Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения. Вывод запишите в тетрадь.

На листе ватмана записать:       

                                      ЭТАПЫ РАБОТЫ

1.нарисовать проводники на подставке № 1 (указать металл)

2. записать расчётную формулу для сопротивления

3. измерить длину проводников

4. измерить диаметр обеих проволок с помощью штангенциркуля

5. вычислить площадь поперечного сечения  проводников

6. вычислить сопротивления для обоих  проводников

7. записать полученный результат при условии равной длины проводников и разной площади сечения.

8. сравнить полученные результаты и записать вывод

1.нарисовать проводники на подставке № 2

2.     записать расчётную формулу для сопротивления

3.     записать полученный результат при условии равного сечения проводников и разной их длине.

4.     сравнить полученный результат и записать вывод

ВЫВОД: Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения.

4.Заключение.

  5.     Защита проектов.

6.Релаксация.

Задание 63-4

1.     Пусть два проводника, изготовленные из одного и того же материала с одинаковой площадью поперечного сечения, подключены каждый к источнику тока одного и того же напряжения и при этом через один проводник идёт больший ток. Чем это можно объяснить?

 Ответ: проводники имеют различную длину.

2.     Пусть два проводника одинаковой длины с одинаковой площадью поперечного сечения подключены каждый к источнику тока одинакового напряжения и при этом через один из них течёт меньший ток. Чем это можно объяснить?

  Ответ: проводники изготовлены из различного материала.

3.     пусть два проводника одинаковой длины, изготовленные из одного и того же материала, подключены каждый к источнику тока одинакового напряжения и при этом через один из них идёт больший ток. Почему?

   Ответ: проводники имеют различные поперечные сечения.

4.     Пусть два проводника одной и той же длины с одинаковой площадью поперечного сечения, изготовленные из одного и того же материала, подключены каждый к отдельному источнику тока и при этом через один из них идёт меньший ток. Почему?

            Это объясняется тем, что …….

1.     проводники имеют различную длину.

2.     проводники изготовлены из различного материала.

3.     источники тока имеют различное напряжение.

4.     проводники имеют различные поперечные сечения.

Задачи.

1.     Что такое изоляторы?

2.     Где используются проводники с большим удельным сопротивлением?

3.     Назвать приборы бытовой техники, где применяются нагревательные элементы. Большим или маленьким сопротивлением они обладают? Почему?

1). Удлинитель длиной 10 м сделан из медного провода диаметром 1,3 мм. Каково сопротивление удлинителя?

 2).Имеются две проволоки из одного и того же материала с одинаковой площадью поперечного сечения. Длина первой 20 см, второй 1м. Сопротивление, какой проволоки больше и во сколько раз?