Конспект урока по физике на тему "Электрический ток. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи"

Железникова Н.В.

ГБПОУ АО "Архангельский аграрный техникум"

г.Архангельск

ТЕМА УРОКА: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СОПРОТИВЛЕНИЕ. ЗАКОН ОМА

ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ.

ЦЕЛЬ УРОКА: формирование представлений об электрическом токе, сопротивлении, законе Ома.

Образовательные задачи:

- продолжить формировать представления об электрическом токе, сопротивление, законе Ома.

Развивающие задачи:  

- развитие навыков самостоятельной  работы с дополнительной литературой;

- развитие физического кругозора;

- развитие навыков самостоятельной работы с учебником, информационными карточками.

Воспитательные задачи:

- развитие мышления, внимания, памяти;

- развитие самоконтроля и взаимоконтроля;

- воспитания трудолюбия, аккуратности.

План урока   

1. Организационный момент.
2. Подготовка к изучению нового материала.
3. Изучение нового материала.
4. Закрепление и первичная проверка изученного материала.
5. Сообщения студентов.
6. Инструктаж по домашнему заданию.
7. Подведение итогов урока.

Тип урока:  изучение нового материала.

 Методы:

1. Словесный (беседа, объяснение, рассказ);
2. Наглядный (презентация, работа с учебником, решение задач по карточкам, демонстрация эксперимента);
3. Практический (решение задач, выполнение тестового задания, проведение опытов).

Оборудование и материалы:

1. Учебник «Физика», В.Ф. Дмитриева  - М.: Издательский центр «Академия», 2001. – 464с.
2. Компьютер.
3. Экран.
4. Мультимедийный проектор.
5. Карточки c задачами.
6. Карточки: тестовое задание.
7. Презентация.
8. Демонстрационное оборудование: источник постоянного тока, резисторы, амперметр, вольтметр, соединительные провода, реостат.

Деятельность преподавателя	Деятельность студента
Организационный  момент	Приветствие.
Подготовка к изучению нового материала. Опрос в виде беседы. На прошлых уроках мы рассматривали понятия: электрический заряд, электрическое поле. Вспомним основные моменты. Что вы можете сказать о строении вещества? Как устроен атом? Чем характеризуются элементарные частицы? Что такое заряд? Как обозначается данная величина и в чем измеряется? Мы вспомнили, что в природе существует два вида зарядов: +, -.  А как они взаимодействуют? Что такое электрическое поле? Каковы его свойства? Какая физическая величина характеризует электрическое поле? Как обозначается и в чем измеряется? Мы вспомнили, что напряжение является характеристикой электрического поля. Это понятие применяется лишь к двум различным точкам поля. Сегодня мы продолжим изучать Электродинамику.  Мы должны познакомиться с понятиями: электрический ток, сила тока, сопротивление. Сформулировать закон Ома. Тема урока «Электрический ток. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи» Основные вопросы: 1.Электрический ток. 2.Сила тока. 3.Сопротивление. 4.Закон Ома для участка цепи.	Отвечают на вопросы с места. Все тела состоят из атомов. В центре ядро: протоны, нейтроны. Протоны имеют положительный заряд. Вокруг ядра вращаются отрицательные электроны. Зарядом и массой. Это физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия. Q, Кл Одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Особый вид материи. Свойства: порождается неподвижным электрическим зарядом, обнаруживается по действию на неподвижный заряд, действует на заряд с некоторой силой. Разность потенциалов (напряжение), U, В. Записывают тему урока в тетради. Знакомятся с планом урока.Cлайд1.
Изучение нового материала. Объяснение слайда. 1)Электрический ток.  Рассмотрим металлический проводник: в нем имеются свободные электроны, которые движутся беспорядочно. Поместим проводник в электрическое поле. Мы видим, что электроны движутся направленно, на заряды действует Кулоновская сила, + заряды притягиваются к отрицательному полюсу и отталкиваются от + полюса. В этом случае говорят, что в проводнике устанавливается  электрический ток. Что же такое электрический ток? Каковы условия его существования? Слайд 3 Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. Условия существования: - наличие свободных зарядов; - наличие внешнего электрического поля. За направление электрического тока принято направление движения + заряженных частиц. Электрический ток может возникать в металлах, газах, жидкостях. Движение частиц в проводнике мы непосредственно не наблюдаем. Однако о наличии тока можно судить по тем действиям или явлениям, которыми он сопровождается. Какие действия тока вы знаете? Действительно: - проводник по которому течет ток нагревается - электрический ток может менять химический состав проводника; - оказывает магнитное действие. Так же электрический ток оказывает световое и механическое действие. Где они используются в жизни? Рассмотрим примеры данных действий на слайде 4. Мы видим, что электрический ток является важной составляющей нашей жизни. Мы не представляем свое существование без электрических приборов. 2)Сила тока. Объяснения материала с использованием слайдов 4,5 Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, переносимый в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Сила тока – это физическая величина, характеризующая ток. Обозначается – I, измеряется в амперах. Сила тока равна отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени. I=∆Q/∆t      [ I ]= 1A Сила тока зависит от: - заряда - концентрации частиц - скорости направленного движения - площади поперечного сечения. Постоянный ток – сила тока не изменяются с течением времени. I, А                                t, с Решение задач. Решение задач 1, 2 с карточки. Рассмотрим алгоритм решения. Задачу 1 записывает   на доске преподаватель. Задачу 2 у доски решает студент. 3)Сопротивление – это основная электрическая характеристика проводника. Это мера противодействия проводника установлению тока. Откройте учебник на стр. 150. Вы должны самостоятельно прочитать  §75  и ответить  на вопросы, которые записаны на слайде 6: 1.Чем обусловлено сопротивление проводника? 2. Какой буквой обозначается? В каких единицах измеряется? 3. Как можно вычислить сопротивление? 4. Что такое удельное сопротивление? Обсудим ваши ответы. Дополняет и корректирует ответы при необходимости. Рассмотрим таблицу удельных сопротивлений металлов. Запишем формулу для расчета сопротивления. Слайд 7 Решение задач. Решим задачи 3,4 из карточки. 4)Закон Ома. Для каждого проводника (твердого, жидкого, газообразного) существует определенная зависимость силы тока от напряжения. Эту зависимость называют вольт – амперной характеристикой. Ее находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание данной характеристики играет большую роль при рассмотрении явлений, связанных с прохождением тока. Для металлов ее впервые установил Георг Ом.  Установим на опыте зависимость силы тока от напряжения. Слайд 8 Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода. Для выполнения работы соберем электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 1 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр Включим ток. При помощи  реостата будем изменять напряжение на зажимах проволочного резистора, измеряя силу тока. Результаты запишем в таблицу. Сопротивление участка 1 Ом Напряжение, В 0,4 0,6 0,8 Сила тока, А 0,1 0,2 0,3 По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод. 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включим в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 3 Ом. При помощи реостата установим на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 1 В. Измерим при этом силу тока, результаты записывайте в таблицу. Постоянное напряжение на участке 1 В Сопротивление участка, Ом 1  2 3 Сила тока, А 0,5  0,2 0,1 По данным опытов построим график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод. Слайд 9. Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. I=U/R Значение закона. Позволяет рассчитать тепловые, химические и магнитные действия тока. Из закона следует, что замыкать обычную осветительную сеть проводников малого сопротивления опасно. Решим задачи 3,4 карточки.	Рассматривают слайд 2, слушают объяснения. Записывают в тетради определение, условия, направление. Слайд3. Тепловое, химическое, магнитное. Комментируют слайд 4 Слушают объяснения, записывают определение, формулу, размерность. Читают алгоритм решения с карточки. Читают условие задачи, записывают краткую запись, решение. Читают учебник и отвечают на вопросы. Отвечают на поставленные вопросы с места. Решают задачи совместно с преподавателем. Слушают объяснения Один из студентов помогает преподавателю в проведении эксперимента и делает записи на доске, остальные в тетради. Записывают закон. Обсуждают и решают задачи.
Закрепление и первичная проверка изученного материала.  Вопросы вынесены на слайде 11. Ответ на вопрос: истина, ложь. 1. Проводник оказывает сопротивление, потому что ионы кристаллической решётки отталкивают электроны. 2. Чтобы сила тока оставалась прежней, нужно к проводнику с большим сопротивлением прикладывать и большее напряжение. 3. Для изменения сопротивления проводника достаточно увеличить или уменьшить подаваемое напряжение. 4. При одинаковых напряжениях в проводнике с большим сопротивлением будет меньший ток. 5. Если увеличивается сила тока в цепи, значит, изменилось сопротивление. 6. Сопротивление проводника, для которого построен график на рисунке, равно 5 Ом. 7. На рисунке слева приведены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников. Сопротивление второго проводника больше. Тестовое задание. После выполнения теста, студенты меняются вариантами. проверяют работу соседа и ставят оценку. Затем совместная проверка по слайду 12. Сообщения студентов на темы: «Действие электрического тока на человека» (слайд 10) «Ом Георг Симон»	Отвечают на вопросы с места, можно пользоваться тетрадями. Отвечают на тест. Проверяют работу соседа и ставят оценку. Выступление студентов.
Инструктаж по домашнему заданию. Слайд 13 § 73- 75 стр.147 – 150 . Записи в тетради.	Записывают  Д/з
Подведение итогов урока. Дополнительное задание. Слайд 14. Разгадайте анаграммы и найдите лишнее понятие в каждом столбце. 1. Амперметр, работа, напряжение, вольтметр. Ответ. Амперметр – остальные понятия относятся к напряжению. Дайте определение напряжения. Как и чем измеряют эту величину? 2. Сила тока, заряд, время, сопротивление. Ответы. 1: заряд – остальные слова оканчиваются на гласную букву; 2: время – сила тока и заряд (количество электричества, прошедшее через проводник) зависят от его сопротивления; 3: сопротивление – остальные величины связаны определением силы тока. Что такое сила тока? Каков физический смысл этой величины? Чем и каким образом измеряется? Какое свойство проводника характеризует сопротивление? 3. Вольт, кулон, ньютон, ампер. Ответы. 1: ньютон – остальное единицы электрических величин; 2: Ньютон – остальные фамилии учёных, изучавших электрические явления; 3: Вольта – сконструировал один из первых источников постоянного тока, остальные учёные открыли количественные меры взаимодействия. Назовите физические величины, соответствующие данным единицам, и их буквенные обозначения. Что общего в анаграммах? Почему именно такие слова в них включены?	Работа в парах. В них даны термины, относящиеся к электрическому току.

приложенияе

ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ  «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ЗАКОН ОМА»

Алгоритм решения задач.

  1) Краткая запись условия задачи.

Выделить объект, о котором идет речь в задачи

Рассмотреть явления, происходящие с объектом

Выявить известные и неизвестные величины

   2) Перевод данных в СИ.

   3) Найти формулу, связывающую величины. Выразить неизвестную величину.

   5) Получить численный результат.

   6)  Проверить размерность.

   7)  Записать ответ.

Задачи:

1.      Какой заряд пройдет через поперечное сечение проводника за 1 мин, если сила тока в проводнике 2А?

2.      Определите силу тока в электрической лампе, если через ее спираль за 10 мин проходит 300 Кл количества электричества.

3.      Найдите сопротивление медной проволоки длиной 240м и сечением 0,4мм².

4.      Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм². Какова длина проволоки?

5.      Электрический обогреватель, имеющий сопротивление 44 Ом, включен в сеть с напряжением 220 В. Найти силу тока, протекающего через обогреватель.

6.      Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в проводнике была сила тока 30 А?

Дополнительные задачи:

7.      Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм², если напряжение на зажимах реостата 45 В.

8.      Определите напряжение на концах железного проводника длиной 150см и площадью поперечного сечения 0,025 мм², в котором сила тока 250мА.

Таблица : Удельное сопротивление металлов и сплавов

Вещество	алюминий	медь	никелин	железо	вольфрам	сталь	серебро
×10-2ом мм2/ м	2,8	1,7	42	9,8	5,5	12	1,6

ТЕСТ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ЗАКОН ОМА»

1 вариант

1)      Какой буквой обозначается сила тока?

A)    I

B)    U

C)    R

2)      Единицы измерения напряжения.

A)    Ампер

B)    Вольт

C)    Ом

3)      Какая из приведенных формул выражает закон Ома для участка цепи?

A)    I=Q/t

B)    I=U/R

C)    R=ρl/s

4)      Какова сила тока в цепи, если на резисторе с электрическим сопротивлением 10 Ом напряжение 20 В?

A)    2А

B)    0,5А

C)    200А

5)      Определите электрическое сопротивление провода длиной 100 м с площадью поперечного сечения 0,2 мм². Удельное сопротивление материала 12 10^-2 Ом мм² /м.

A)    2 10^-5 Ом

B)    600 Ом

C)    60 Ом.

Тест по теме «Электрический ток. Закон Ома»

2        вариант

1)      Какой буквой обозначается сопротивление?

A)    I

B)    U

C)    R

2)      Единицы измерения силы тока.

A)    Ампер

B)    Вольт

C)    Ом

3)      Какая из приведенных формул выражает определение силы тока?

A)    I=Q/t

B)    I=U/R

C)    R=ρl/s

4)      Какова сила тока в цепи, если на резисторе с электрическим сопротивлением 20 Ом напряжение 10 В?

A)    2А

B)    0,5А

C)    200А

5)      Определите электрическое сопротивление провода длиной 100 м с площадью поперечного сечения 0,1 мм². Удельное сопротивление материала 42 10^-2 Ом мм² /м.

A)    42 10^-5 Ом

B)    420 Ом

C)    5 Ом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.Для выполнения работы соберем электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 1 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр

Включим ток. При помощи  реостата будем изменять напряжение на зажимах проволочного резистора,  каждый раз измеряя силу тока.  Результаты запишем в таблицу.

Сопротивление участка 1 Ом

Напряжение, В	0,4	0,6	0,8
Сила тока, А	0,1	0,2	0,3

По данным опытов построим график зависимости силы тока от напряжения.

Вывод: Сила тока прямо пропорциональна напряжению.

2.  Включим в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 3 Ом. При помощи реостата установим на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, 1 В. Измерим при этом силу тока, результаты запишем в таблицу.

Постоянное напряжение на участке 1 В

Сопротивление участка, Ом	1	2	3
Сила тока, А	0,5	0,2	0,1

По данным опытов построим график зависимости силы тока от сопротивления.

Вывод: сила тока обратно пропорциональна напряжению.

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА.

Ток, который протекает по телу человека, определяется законом Ома, значит, зависит от приложенного напряжения и от сопротивления тела: сопротивление кожи при точечном контакте является определяющим фактором, который ограничивает ток. В большинстве случаев ток, протекающий через тело, зависит от состояния тела в точке контакта. Сухая кожа имеет высокое сопротивление, а сырая будет обладать низким сопротивлением, так как ионы, находящиеся во влаге, обеспечат беспрепятсвенное прохождение тока в тело. При сухой коже сопротивление между крайними точками тела, может быть равно 100000 Ом. Сопротивление между обычными потными руками равно 1500 Ом.

Наиболее чувствительными к электрическому току являются мозг, грудные мышцы и нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце.

Если ток пропускать от внешнего источника через сердце, то возникают нескоординированные сокращения желудочков. Этот эффект называется желудочными фибрилляциями. Однажды самопроизвольно возникнув, они уже не прекращаются, даже если прекратить действие вызвавшего их тока. В  состоянии желудочных фибрилляций сердце может быть приведено слабыми токами значением от 50 до 100 мкА.

В течении 1- 2 мин сердечные мышцы, не получившие коронарной крови, слабеют, в результате чего не могут быть приведены в состояние нормальных сокращений и наступает смерть.

Поражения током в быту и первая помощь.

Действие тока может привести к остановке дыхания, парализуя действия нервных центров. Возможность электрического шока существует во многих повседневных ситуациях. Источником смертельных ударов током являются электрические устройства, которые собраны неправильно или неаккуратно или же используются не по назначению.

При всех несчастных случаях, прежде всего, необходимо освободить человека от дальнейшего воздействия тока. Можно воспользоваться сухой палкой, одеждой. При этом необходимо себя изолировать: надеть резиновую обувь, встать на сухую доску, надеть резиновые перчатки. Если есть возможность, отключить электрический ток.

Пострадавшему следует обеспечить покой, согреть. При необходимости сделать искусственное дыхание и массаж сердца. Вызвать врача.

Влияние тока на организм человека.

Сила тока, А	Характер воздействия (постоянный ток)
0,0005 – 0,001	Не ощущается
0,003 – 0,005	Легкий зуд
0,01 – 0,012	Усиление нагревания тела
0,013 – 0,014	Еще большее нагревание
0,02 – 0,025	Незначительное сокращение мышц рук
0,05 – 0,08	Судороги. Затруднение дыхания
До 0,1	Паралич дыхания.

                КАК ОМ ОТКРЫЛ СВОЙ ЗАКОН

Родился в Эрлангене, в семье бедного слесаря. Мать Георга — Мария Елизавет, умерла при родах, когда Георгу исполнилось десять лет. Отец его — Иоганн Вольфганг, весьма развитый и образованный человек, с детства внушал сыну любовь к математике и физике, и поместил его в гимназию, которая курировалась университетом; по окончании курса в 1806 г. Ом начал изучать математические науки в эрлангенском университете.

Как Ом открыл свой закон

С 1825 г. Ом начинает заниматься исследованиями гальванизма. В 1826 г. появляется его работа «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», заключавшая в основном содержание его закона. Первые опыты Ом проводил, пользуясь собственноручно изготовленным вольтовым столбом. В последующих опытах учёный пользовался установками, в которых источником тока служил термоэлемент.

Ом подвешивал магнитную стрелку на нити, а под ней, параллельно её оси, располагал проволоку, соединявшую полюса источника тока. Когда по проволоке шёл ток, стрелка отклонялась вследствие магнитного действия тока. Закручиванием нити Ом удерживал стрелку в первоначальном положении. Величиной угла кручения измерялась сила отклоняющего тока. Помещая стрелку над различными участками цепи, Ом установил, что угол закручивания оставался постоянным, и тем самым доказал постоянство силы тока в различных участках цепи. Далее, подключая к полюсам источника тока различные провода, Ом установил, что сила тока убывает с увеличением длины провода и уменьшением площади его поперечного сечения, а также зависит от вещества провода. Он нашёл ряд веществ в порядке возрастания «сопротивления». Термины «сопротивление» и «сила тока» принадлежат Ому.

Используя в качестве источника тока термоэлемент, Ом создавал различные разности температур спаев висмута и меди, погружая спай 1 в тающий лёд, а спай 2 – в воду разной температуры. В результате получались различные напряжения на проволоке 3, присоединённой к термоэлементу, и различная сила тока в цепи. Соответственно менялось и отклонение магнитной стрелки M. Данные опытов обрабатывались математически.

В 1827 г. появляется основной, прославивший Ома, труд – «Гальваническая цепь, разработанная математически доктором Г.-С.Омом». В этой работе Ом теоретически установил знаменитый закон, носящий его имя. Работу Ома в Германии встретили очень хорошо. В 1833 г. учёный был уже профессором Политехнической школы в Нюрнберге. Однако за рубежом, особенно во Франции и Англии, работы Ома долгое время оставались неизвестными. Спустя 10 лет французский физик Пулье независимо на основе экспериментов пришёл к таким же выводам, что и Ом. Но Пулье было указано, что установленный им закон ещё в 1827 г. был открыт Омом. Любопытно, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под именем закона Пулье.

Краткое описание документа:

Материал содержит подробный конспект занятия с указанием деятельности преподавателя и обучающегося. Так же прилагаются тест для первичной проверки знаний, подборка задач для решения на уроке, примерный материал для выступления обучающихся. В конспекте указаны цель, задачи обучения, методы обучения, план занятия.

Занятие разработано на два академических часа (1 пара) для специальностей естественно - научного профиля (Кинология, Зоотехния).