Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Лянторская средняя общеобразовательная школа № 3»

города Лянтор Сургутского района

Ханты-Мансийского автономного округа - Югры Тюменской области

Конспект урока по физике в 9 классе

«Электродвигатель»

подготовила

учитель физики

Громова Марина Николаевна

Лянтор

2014

«Электродвигатель»

(конспект урока по физике в 9 классе)

Цель:

Дидактическая (образовательная): формировать ключевые компетенции  учащихся через усвоение новых (устройство и принцип действия электродвигателя) и закрепления ранее усвоенных знаний о действии магнитного поля на проводник с током, помещенный в это МП.

Развивающая: научить учащихся выделять главное в тексте и других источниках информации; воздействовать на эмоциональную сферу личности учащихся через интересные исторические справки.

Воспитательная: ознакомить учащихся с работой электродвигателя как основного привода механизмов вращения оборудования предприятий, в том числе в нефтяной и газовой промышленности (профориентация); развивать чувство коллективизма, ответственности и навыки самостоятельного труда и самоконтроля

Необходимое оборудование:

Интерактивная доска, проектор;

портреты или слайды с изображениями М.Фарадея, Б.С.Якоби;

видеоматериал «Появление электрического двигателя», «Модель электродвигателя»;

оборудование для лабораторной работы (по 13 экз.): модель электродвигателя разборная, лабораторный источник питания, реостат, ключ, соединительный провода

Ожидаемые результаты:

·       Учащиеся применяют теоретические знания магнитного действия тока к рассмотрению повседневного использования электродвигателей и расширяют свои знания устройства и работы электродвигателей, знакомятся с достижениями соотечественника Б.С.Якоби.

·       В результате совместной деятельности учащиеся приобретают умения и навыки исследовательской работы, эффективного взаимодействия, достигая поставленной цели при выполнении заданий.

·       Оформляют работы в соответствие с требованиями.

·       Проводят рефлексию  собственной деятельности

Организационный этап

·        Организация внимания

·        Взаимное приветствие

·        Проверка готовности учащихся к уроку (внешний вид, рабочая поза, состояние рабочего места, наличие необходимых принадлежностей)

Актуализация познавательной деятельности учащихся (1мин.)

Жизнь современного человека невозможно представить без электрических двигателей. В нефтяной и газовой промышленности электродвигатель используется как часть насосной установки, погрузочных агрегатов, в транспортном и  сельском хозяйстве для использования в качестве приводов механизмов, в домашних условиях мы привыкли к таким устройствам, как миксеры, кофемолки, кухонные комбайны. Одно из отличий в  том, что одни работают при постоянном токе, другие - при переменном.

1. Проверка домашнего задания

Предполагаемое время: 7-9 минут

Задачи:

·        подвести итоги выполнения лабораторной работы, проводимой на предыдущем уроке;

·         выявить и ликвидировать причины появления обнаруженных недостатков в знаниях и умениях;

·        организовать и целенаправить познавательную деятельность учащихся.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная

Результативность: формирование учебно-познавательной, информационной компетенций, компетенции личностного самосовершенствования

Учитель: На прошлом уроке мы узнали, как магнитное поле действует на проводник с током, помещенный в это поле, исследовали зависимость направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, от направления тока в нем и от направления вектора магнитной индукции.

Подводятся итоги выполнения лабораторной работы по теме «Изучение действия магнитного поля на проводник с током» (выполнялась на предыдущем уроке).

Учитель: Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного двигателя. На действии магнитного поля на проводник с током основан принцип работы электродвигателя. Чтобы понять принцип работы электродвигателя, необходимо систематизировать знания, полученные ранее. 6 учащихся выполняют задания индивидуально на листочках (задания по материалам для подготовки к ГИА, [2]). Остальные отвечают на поставленные мною вопросы. (1 учащийся отслеживает, кто отвечает наиболее активно и грамотно).

Фронтальный опрос:

1. Какие опыты могут подтвердить существование магнитного поля вокруг проводника с током? (Опыт Эрстеда, опыты с железными опилками и проводником с током…)

2. Как можно увеличить действие  магнитного поля на проводник с током? (Увеличить силу тока в проводнике, заменить прямолинейный проводник на катушку, увеличить число витков в катушке, вставить в катушку железный сердечник)

3. Какой опыт позволяет обнаружить действие магнитного поля на проводник с током? (Опыт, демонстрирующий движение проводника с током, помещенного в магнитное поле)

4. Сформулируйте правило для определения силы Ампера.

5. Начертить на схемах следующие условные обозначения: источник тока, реостат, ключ, электродвигатель постоянного тока (обозначение электродвигателя учащиеся должны были найти из дополнительных источников – опережающее задание). (В лабораторной работе у учащихся возникли затруднения при вычерчивании схемы электрической цепи.)

Учитель: Учащиеся, работающие по карточкам, сдают решенные задания. Все проверяют работу учащегося у доски.

Выясняем, кто был наиболее активен на этапе проверки домашнего задания, какие остались затруднения.

2. Усвоение новых знаний

Предполагаемое время: 12-15 минут

Задачи:

·        сформировать знания об устройстве и принципе действия электродвигателя;

·        выработать навыки работы с учебником, видеоматериалом;

·        формировать нравственное отношение учащихся к другим людям, к Родине.

Формы работы: индивидуальная, фронтальная;

Результативность: формирование учебно-познавательной, информационной, социально- трудовой, общекультурной компетенций.

На слайд спроецированы тема и план усвоения новых знаний:

Электродвигатель

1.     Изобретение электрического двигателя.

2.     Устройство электродвигателя.

3.     Физические основы вращения рамки с током в магнитном поле

4.     Устройство коллекторного электродвигателя (КЭД).

5.     Принцип действия КЭД.

6.     Преимущества электродвигателей.

7.     Практическое применение электрических двигателей.

Учитель: Переходим к изучению нового материала.

Работа в тетради, учащиеся записывают тему и план урока.

Учитель: Какова цель нашей встречи?

Ученик:  Мы должны выяснить, кто изобрел электродвигатель, для чего он предназначен, как устроен, на каком принципе основано его действие, каковы преимущества и недостатки электродвигателя, где применяется в практических целях.

Учитель: Слово «электродвигатель» состоит из двух частей: «электро» и «двигатель». Что же называют электродвигателем?

Ученик: Это устройство, преобразующее электрическую энергию в энергию движения, т.е. механическую.

Учитель: Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло нескольких десятилетий, прежде чем их стали применять в промышленности. Внимание на экран. В результате просмотра видеофрагмента вы должны найти ответы на следующие вопросы. (Вопросы проецируются на экран.) У каждого на столах лежат карточки с такими же вопросами. Приложение 1.

Учащимся демонстрируется видеофрагмент «Появление электрического двигателя» (время просмотра 2 мин 15 с)

Учитель: Запишите ответы на вопросы в карточку № 1. Учащиеся заполняют карточку индивидуально. А сейчас сверим ваши ответы. Взаимопроверка. Поменяйтесь карточками, ответьте верные ответы знаком «+».

1.     Какое открытие положило начало изобретению электродвигателя? Открытие электромагнетизма Х.Эрстедом в 1820 году.

2.     Кто изобрел первый «электродвигатель»? Как  он назывался? Майкл Фарадей в 1921 году изобрел мотор, названный его именем.

3.     Какие превращения  энергии наблюдались в моторе Фарадея? Электрическая энергия превратилась в механическое движение, т.е. механическую энергию.

4.     Что использовал Фарадей в качестве источника электрической энергии? Чашку со ртутью, которая является хорошим проводником электричества.

5.     На чем основано действие мотора Фарадея? На взаимодействии магнитного поля, созданного вокруг проволоки с током, и магнитного поля постоянного магнита.

Учитель: На все ли вопросы вы получили ответы? Какие затруднения возникли у вас при ответах? По необходимости разбираются ответы на вопросы. Первый «электродвигатель» изобрел М.Фарадей? Но такое устройство оказалось очень неудобным для использования в промышленности. Мотор Фарадея мало похож на современные электродвигатели, но именно он первым превратил электрическую энергию в механическую.

Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Борис Семенович Якоби. (Портрет Б.С.Якоби проецируется на экран)

Учитель: Существуют различные конструкции электродвигателя. Наиболее распространенный – коллекторный электродвигатель, содержащий три основных узла. Приложение 3.

Работа с учебником стр.158-159 [4].

Учитель: Работая с учебником, заполните карточку № 2. Ответы на вопросы обсудите с соседом по парте. Приложение 2.

Учитель: Назовите основные части электродвигателя.

Ученик:  Электродвигатель состоит из неподвижной части – статора - постоянного магнита или электромагнита; подвижной части – ротора- сердечника, на который наматывается обмотка; коллектора - коллекторных пластин с припаянными выводами обмотки ротора и прижатыми к ним угольных щеток, к которым подводится напряжение, питающее обмотку ротора.

Учитель: Рассмотрим работу электродвигателя на примере модели (проекция на экран, http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/46f9194e-4d1b-42c0-b970-5438119468c0/8_225.swf)

Объясните, почему вращается обмотка с током, помещенная в магнитное поле?

Учащийся на примере модели электродвигателя рассказывает, как происходит вращение ротора в поле, созданном  статором.

Учитель: Электродвигатели бывают разных размеров – это одно из их преимуществ. Важно при ремонте электродвигателей малых размеров иметь хорошее зрение. А беречь мы должны его всегда. Проводится физминутка. Учащиеся выполняют профилактические упражнения для укрепления зрения. Выясняется, как учащиеся себя чувствуют, у какого появились боли.

Учитель: Мы продолжаем дальше. Закрепим полученные теоретические знания, используя разборную модель электродвигателя.

3.                 Закрепление новых знаний

Предполагаемое время: 15 минут

Задача: формировать умения и навыки исследовательской работы.

Формы работы: индивидуальная, в парах;

Результативность: формирование учебно-познавательной, коммуникативной, социально-трудовой компетенций.

Лабораторная работа по теме «Изучение работы электродвигателя постоянного тока» (проводится по описанию в учебнике, оформляется в «Рабочих тетрадях для учащихся». Авт.-сост. Н.С.Пурышева и др.)

Цель работы: познакомиться на модели электродвигателя постоянного тока с его устройством и работой.

Необходимые приборы и материалы: модель электродвигателя, лабораторный источник питания, реостат, ключ, соединительные провода.

Порядок выполнения работы описан на стр.160-161 [4].

Инструктаж по технике безопасности.

Учитель: Какие меры безопасности нужно выполнять при работе с электрическим током и вращающимися частями устройств?

Ученик:

1. Подготовить к работе необходимое оборудование и приборы, проверить их исправность.

2. Не применять оборудование, приборы, провода и кабели с открытыми токоведущими частями.

3. При обнаружении неисправности в работе электрических устройств, находящихся под напряжением, (появлении искрения и т.д.)  немедленно отключить источник электропитания и сообщить учителю. При неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и сообщить учителю.

4. По окончании работы  привести в порядок рабочее место, убрать оборудование и приборы в лаборантскую в шкафы или сдать рабочее место лаборанту. (Типовая инструкция по технике безопасности расположена в кабинете  на передней стене у доски перед учащимися)

Учитель: Дома вы ознакомились с лабораторной работой, ваша задача на данном этапе закрепить полученные теоретические знания, используя разборную модель электродвигателя, выполнить работу согласно требованиям. Какие вопросы возникли при подготовке к лабораторной работе? По необходимости решаются вопросы в индивидуальном порядке. Время работы 12 минут. Кто выполняет работу быстрее, может получить дополнительное задание.

 В этой работе учащиеся знакомятся с устройством и работой электрического двигателя постоянного тока: производят его частичную разборку, изучают составные части, собирают, включают в электрическую цепь.

Работу выполняют с разборной моделью электродвигателя.

Подключение электродвигателя к источнику питания осуществляют через ключ.

Соединение всех приборов и материалов производится последовательное. Учащиеся чертят схему цепи.

Изменение направления вращения электродвигателя осуществляется изменением полярности его включения.

Сила тока в цепи регулируется с помощью реостата.

Учащиеся делают вывод о зависимости скорости вращения якоря электродвигателя от силы тока и направления тока в цепи. [5, с.178-179], [5, с. 160-161]

Учитель оказывает индивидуальную поддержку учащимся, проверяет собранные цепи, выполнение учащимися ТБ; проверяет задания продвинутого уровня;  учащиеся фиксируют своей подписью знание инструктажа в журнале по ТБ

Учитель: Где используют электрические двигатели постоянного тока? И каковы преимущества электрических двигателей по сравнению с тепловыми?

(Обладает высоким КПД по сравнению с тепловым двигателем; компактный по размерам; удобный в применении.)

Итог урока

Учитель:  Заканчиваем выполнение лабораторной работы. Тетради убираем на угол стола. Работа по карточкам. Задание № 3. Продолжите начатое предложение «Сегодня на уроке я…». Учащиеся заканчивают предложение, рефлексируют свою деятельность на уроке. Несколько учащихся озвучивают законченные ими предложения. В начале урока 6 человек выполняли задания продвинутого уровня по материалам ГИА. Объявляются и комментируются результаты. За активностью учащихся наблюдала ваша одноклассница. Ей предоставляется слово. Каждый из вас по итогам выполнения лабораторной работы и работы по карточкам так же получит оценки, которые будут объявлены на следующий урок.

Учащиеся записывают в дневник домашнее задание, учитель комментирует.

Спасибо всем за сотрудничество! До свидания! Будьте здоровы!

Домашнее задание (написано заранее на доске)

п.35 (написать конспект по плану)

Изготовить электродвигатель для демонстрации на следующем уроке (по желанию)

Подготовить сообщение ««Превратить магнетизм в электричество». Майкл Фарадей» (индивидуальное задание)

Если темп класса высокий, то можно рассмотреть любой из следующих вопросов или все:

1. Учитель: А как нужно ухаживать за электродвигателями в домашних условиях? На уроках технологии девушки работали на швейных машинах,  юноши изучали электрические устройства. А как же ухаживать за электрическими двигателями в домашних условиях?

Ученик: Уход за электродвигателями, которые применяют в быту, на производстве, включает в себя операции: разборка двигателя, чистка сухой тряпкой ротора и статора от пыли, зачистка щеток и коллектора шлифовальной шкуркой, смазка трущихся поверхностей.

2. Учитель:  А знаете ли вы, что электродвигатель относится к 100 великим изобретениям (учащимся рекомендуется для ознакомления тема  «Электродвигатель» с. 230-242 [3]). В силу разных причин двигатели постоянного тока получили ограниченное применение, гораздо более важную роль играют в производстве электродвигатели, работающие на переменном токе. Но пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли  найти широкого применения. Этому способствовало открытие явления электромагнитной индукции, с которым мы подробнее ознакомимся на следующем уроке.

3. Учитель: Электродвигатель можно изготовить в домашних условиях. Для этого необходимо: медная проволока, плоский постоянный магнит-таблетка, источник постоянного тока (например, гальванический элемент).

Учащимся демонстрируется видеофильм «Как создать электродвигатель» http://vse-video.ru/poleznye-video-uroki-kak-sozdat-elektrodvigatel.html (время просмотра 1,5 мин). Каждый из вас при желании может изобрести электродвигатель, подобный данному. Это одно из домашних заданий.

P.S. Данный урок рассчитан на 40 минут, если урок проводится в течение 45 минут, то на этапе усвоения новых знаний после информации о первом изобретателе электродвигателя для промышленных целей учащийся может подготовить сообщение «Б.С.Якоби – изобретатель электродвигателя» (опережающее задание), учащиеся слушат и фиксируют основное содержание в тетради.

Курсивом выделены обязательные записи сообщения, они же отражены на экране.

Бори́с Семёнович (Мориц Герман фон) Якоби (1801-1874)- русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук.

Мориц Герман фон Якоби родился в состоятельной еврейской семье.

Свою учёбу он начинает в Берлинском университете, затем переходит в Гёттингенский университет.

По окончании курса в Гёттингене до 1833 года работал архитектором в строительном департаменте Пруссии.

1834 год - переезжает в Кёнигсберг, где в университете преподавал его младший брат Карл. Якоби строит электродвигатель основанный на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами.

1834 год - изобретен электродвигатель, работавший от батареи постоянного тока.

1834 год -  сообщение о принципах работы электродвигателя  представлено Парижской Академии наук.

1835 год - приглашён на должность профессора в Дерптский университет на кафедру гражданской архитектуры. В этом же году Якоби публикует «Мемуар о применении электромагнетизма для движения машин», вызвавший большой интерес в академических кругах.

1837 год - по рекомендации нескольких членов Петербургской академии наук, Якоби составляет докладную записку с предложением о практическом применении своего электродвигателя «для приведения в действие мельницы, лодки или локомотива» и подаёт её Министру народного просвещения и президенту Академии графу С.С. Уварову

Предложение Якоби было доведено до сведения Николая I, который даёт распоряжение о создании «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби». На проведение работ выделяется баснословная по тем временам сумма в 50 тысяч рублей. Якоби навсегда переезжает в Россию, принимает российское подданство и до конца жизни считает Россию своей второй родиной.          

Научно-техническое творчество учёного было многообразным. Якоби изобрёл ряд приборов для измерения электрического сопротивления, названных им вольтагометром.

1838 год - усовершенствовал электромотор, установив его на гребном боте, совершил плавание по Неве со скоростью 4,5 км/ч; источником служила батарея гальванических элементов

1838 год - сделал своё самое замечательное открытие, а именно открыл гальванопластику, положив начало целому направлению прикладной электрохимии. Значительные успехи были достигнуты в области телеграфии. Он сконструировал телеграфный аппарат синхронного действия с непосредственной (без расшифровки) индикацией в приёмнике передаваемых букв и цифр и первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, руководил строительством первых кабельных линий в Санкт-Петербурге и между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Разрабатывал гальванические батареи, много работал над созданием противокорабельных мин нового типа, в том числе самовоспламеняющихся (гальваноударных) мин, мин с запалом от индукционного аппарата; был инициатором формирования гальванических команд в сапёрных частях русской армии.

Последние годы жизни заведовал Физическим кабинетом Петербургской академии наук. Умер Борис Семёнович Якоби в Санкт-Петербурге от сердечного приступа. Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище на Васильевском острове.

“Я черпал из науки только то, что ведет или обещает привести к практическим результатам. Я поставил себе задачу примирить науку и технику, стереть неоправданное различие, которое установили между теорией и практикой”, — говорил Якоби Б.С.

Список использованной литературы

1.     Беляева С.А., Углова А.Н. Физика для школьников и абитуриентов. Серия «Единый госэкзамен». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003. – 256 с.

2.     ГИА -2009: экзамен в новой форме: физика: 9-й класс: тренировочные варианты экзаменационных работ для проведения государственной итоговой аттестации в новой форме / авт.-сост. Е.Е.Камзеева, М.Ю. Демидова. – М.: АСТ: Астрель, 2009. – 109 с.

3.     Рыжов К.В. 100 великих изобретений. – М.: Вече, 2002. – 528 с.

4.     Физика. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений /  Н.С. Пурышева, Важеевская Н.Е., Чаругин В.М. – 5-е изд., доп.- М.: Дрофа, 2010. – 286 с.

5.     Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах общеобразовательных учреждений: кн. для учителя /В.А.Буров, Ю.И.Дик, Б.С.Зворыкин и др.; под ред. В.А.Бурова, Г.Г.Никифорова. – М.: Просвещение. Учеб.лит., 1996. – 368 с.

Использованные материалы и Интернет-ресурсы

1.     Как сделать простейший электродвигатель за 10 минут.  http://electrik.info/main/school/26-kak-sdelat-prostejjshijj.html

2.     Как делают электродвигатель. http://eldvigateli.narod.ru/1897-kak_delayut_yelektrodvigateli.html

3.     Регулятор скорости двигателя постоянного тока. http://www.chipdip.ru/video.aspx?vid=ID000281951&tag=electric-motor&vm=1582

4.     Якоби, Б.С. http://ru.wikipedia.org/wiki/Якоби,_Борис_Семёнович, http://www.electrolibrary.info/history/yacobi.htm, http://www.hrono.ru/biograf/bio_ya/jakoby_bs.php

5.     http://vse-video.ru/poleznye-video-uroki-kak-sozdat-elektrodvigatel.html

Приложение 1

Карточка № 1

Ф.И. учащегося ___________________________

Приложение 2

Карточка № 2

Вариант 1                                                            Вариант 2

Карточки для учащихся

  Вариант 1           _________________            Вариант 2                      _______________

                                   (фамилия, имя)                                                        (фамилия, имя)