Конспект урока по физике «Электрический ток и его воздействие на человека»

Учитель физики

МБУ СОШ №49 г.о. Тольятти

Самарской области

Шаронова С.М.

 

Тема урока: « Электрический ток и

его воздействие на человека».

Цель: выяснить природу происхождения электрического тока, его действия на человека,  закрепить знания об условиях существования электрического тока.

Задачи:

Образовательные:

А) знакомство с новым материалом:

 -  выяснить природу электрического тока

 - действия, которые он производит;

Б) продолжение работы по формированию навыков учащихся:
- анализ источников информации;
- навыков экспериментальной работы;
- навыков работы в группе;

- навыки работы индивидуально по выбранному маршруту урока.
В) закрепление знаний и умений:
- ранее изученного материала;
- умение решать задачи.

 

Воспитательные:

А) воспитание мировоззренческих понятий:
- причинно-следственные связи в окружающем мире;
- о познаваемости окружающего мира и человечества.
Б) нравственное воспитание:
- воспитание чувства товарищеской взаимовыручки
- воспитание этики групповой работы,

- воспитание

Развивающие:
А) развитие навыков и умений:
- умение классифицировать и обобщать;
- умение формулировать выводы по изученному материалу.
Б) развитие самостоятельности мышления и интеллекта
В) развитие грамотной устной и письменной речи
Г) развитие навыков практической работы.

Педагогическая технология – здоровьесберегающая.

Тип урока – интегрированный.

Дидактические материалы и оборудование:

проектор, экран, компьютер, электрометр, гальванометр, электромагнит, набор грузиков, штатив, раствор медного купороса, электродвигатель, медные и железные петли, яблоко, огурец, лимон, таблица «Действие электрического тока на человека», «листы самоконтроля», презентация «Электрический ток в живой природе», раздаточный материал (маршрутные листы для групповой и индивидуальной работ учащихся).

В кабинете парты расставлены для работы в группах (по 4-5 учащихся в каждой группе)

1.Подготовительный этап:

Наш урок сегодня начнется с просмотра слайдов. (Слайд)

 

Что объединяет данные фрагменты? Правильно,  электрический ток. Тема нашего урока сегодня «Электрический ток и его воздействие на человека». Запишите ее в тетрадь (Слайд ). На уроке нам предстоит выяснить  природу электрического тока, закрепим знания об условиях существования электрического тока, узнаем,  есть ли ток в живых организмах. На экспериментах выясним,  какие действия производит электрический ток.

2.Ведение нового материала.

      Для этого  проведем несколько экспериментов.

Эксперимент 1.

Зарядим 1 электрометр и соединим его с таким же, но незаряженным. Что происходит? Второй электрометр показывает наличие заряда? (Да)

Заряд перенесен свободными зарядами – электронами, движущимися по проводнику.

Слайд .

Опр.: Электрическим током наз. Упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Слайд .

Чтобы существовал электрический ток необходимо:

1.     Наличие свободных заряженных частиц.

2.     Наличие электрического поля (поле создают источники тока).

3.     Увидеть электроны в проводнике невозможно. Как же можно обнаружить электрический ток? (Ток обнаруживается по действию, которое он производит.)

Слайд.

Действие электрического тока:

1.     Тепловое.

2.     Химическое.

3.     Магнитное.

4.     Механическое.

5.     Физиологическое

Эксперимент 2.

     Присоединим к источникам тока. Что ты чувствуешь?  (Тепло). Какое действие тока мы наблюдаем? (Тепловое)

Эксперимент 3.

В сосуд с электролитом, в качестве которого используем медный купорос, опустили два угольных электрода и подключили их к источнику тока. При этом мы увидим, что катод постепенно покрывается красным слоем меди, а на аноде выделяются пузырьки газа.

Эксперимент 4.

Возьмем электромагнит и подключим его к источнику тока. Он притягивает железный якорь. Мы можем повесить грузики и увидим, что электромагнит их удержит. Мы видим магнитное действие тока.

Эксперимент 5.

Возьмем электродвигатель присоединим его к источнику тока. Его якорь начнет вращаться и может поднять шарик. Какое это действие? (Механическое).

Физиологическое действие.

При прохождении через живой организм ток вызывает сокращение мышц.

Давайте вспомним как связаны ткани человека и электрический ток, для этого послушаем рассказ учениц.

Презинтация «Сопротивление тканей организма человека»

(Слайд)

 

      Релаксация.

Скажите,  где в природе вы можете видеть очень яркое проявление электрического тока. Верно, это молния. Посмотрите на экран ( Слайд – шоу «Молнии») и послушайте прекрасную музыку А. Вивальди.

Слайд.

А теперь о самом важном.

Если в цепи устанавливается электрический ток, это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени служит основной количественной характеристикой тока, называется силой тока.  

Сила тока величина скалярная. Она может быть как I>0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника, в противном случае I<0.          

Динамическая пауза.

Игра «Составь формулу».

Для этого ребятам раздаются конверты с квадратики с обозначением физических величин, алгебраическими действиями. За одну минуту из этих карточек группы должны составить формулы. За каждую формулу команда получает жетон.

( Формулы Сила тока, напряжение, сопротивление ).

Игра «Поставь на место».

Ребятам раздаются карточки, которые они должны расставить в таком порядке: масса 200 г =0.2 кг. За каждую правильно составленную строчку группа получает жетон (Результаты сравниваются с правильными ответами на слайде 34)
Задание (необходимо разрезать и перемешать эти прямоугольники):
Сопротивление 2 кДж =200000 А
Работа 0.2 ГВт =2000 В
Сила тока 200 мА =0.0002 Ом
Мощность 200 мкКл= 200 Кл
Заряд 0.2 кВ =20000 Дж
Напряжение 0.02 МОм =0.2 Вт
Ответ:
Сопротивление 0.02 МОм =20000 Ом
Работа 2 кДж= 2000 Дж
Сила тока 200 мА= 0.2 А
Мощность 0.2 ГВт =200000 Вт
Заряд 200 мкКл =0.0002 Кл
Напряжение 0.2 кВ= 200 В

3. Закрепление знаний учащихся.
Работа в группах.

У вас на столах лежат листочки с задачами и таблицы «Действие электрического тока на человека».   

Задание:  Каждая группа получила по задаче. Вы должны ее решить и сделать вывод с помощью таблицы, лежащей у вас на столах, после этого один из членов группы покажет решение на доске.

 

 

 Задача 1.( для 1 группы)

Смерть человека может наступить при силе тока 0,1А. Какое этому соответствует смертельное напряжение. Если сопротивление тела человека 100000 Ом (1500 Ом).

Вывод 1: Смерть человека может наступить при высоком напряжении и большом сопротивлении, так и при низком напряжении и малом сопротивлении. Следовательно,  все зависит от состояния кожи.

 

Задача 2. (для 2 группы)

Какой ток в осветительной сети напряжением 220 В, если сопротивление тела человека 100000 Ом ( 1500 Ом).

Вывод 2:

1.При большом сопротивлении тела человека наступит сильное дрожание пальцев рук.

2.При малом сопротивлении тела человека наступит смерть.

 

Задача 3.(для 3 группы)

Так, гигантский электрический скат создает напряжение (в разряде) 50-60 В, нильский электрический сом – 350 В, а угорь – электрофорус – свыше 500 В.

Вывод 3:

При постоянном токе человек с малым сопротивлением почувствует сильное жжение руки, а человек с большим сопротивление ничего не почувствует.

 

Ребята, как видно из задач и из жизни очень часто удар электрическим током может привести к смертельному исходу. Поэтому очень важно знать правила оказания первой медицинской помощи. Послушаем рассказ Шестухиной Марии и посмотрим на экран.

Презентация «Первая помощь при поражениях Электрическим током» (Слайд)

 

 

 

Исследовательская работа (Слайд )

А теперь проведем небольшое исследование « Странные источники тока» (по группам)

1. Поместить на расстоянии 2 - 3 см друг от друга медную и железную петли на поверхности лимона, огурца, яблока ( погрузив на 1 – 1,5 см ).

2.Соединительными проводами подключить к чувствительному гальванометру.

3. Результат записать и  объяснить.

Индивидуальная работа

У вас на столах в группах находится конверт, в котором помещены индивидуальные маршрутные листы. Вам необходимо выбрать любой маршрут и в течении 3-4 мин выполнить задания по нашему уроку. Тем самым, вы получите себе дополнительную оценку за урок. Работы выполняем в тетрадях для практических работ (после урока необходимо данные тетради сдать).

 

А сейчас мы с вами посмотрим на слайды, из которых вы узнаете:

Причины поражения человека электрическим током

Виды поражений человека электрическим током

Причины поражения человека электрическим током

Виды поражений человека электрическим током

Что опаснее - переменный или постоянный электрический ток? Электробезопасность 

 4. Подведение итогов урока.

Рефлексия.

У вас на столах лежат «листы самооценки». Оцените свою работу по 10-ти бальной системе.

«Листы самооценки»

Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-бальной шкале.

 

1.Как я усвоил материал?

            

Получил прочные знания, усвоил весь материал -  9 - 10 баллов.

Усвоил новый материал частично - 7 - 8 баллов.

Мало, что понял, необходимо еще поработать - 4 – 5 баллов.

 

2.Как я работал? Где допустил ошибки?  Удовлетворен ли своей работой?

            

Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 9 – 10 баллов.

Допустил ошибки – 7 – 8 баллов.

Не справился 4 – 6 баллов.

 

3.Участие в презентациях.

 

Участвовал – 9 – 10 баллов.

Не участвовал - 4  - 5 баллов.

 

4.Как работала подгруппа?

 

Дружно, совместно разбирали задания – 9 – 10 баллов.

Работа была вялая, неинтересная, много ошибок – 4 – 5 баллов.

 

5. Трудные задания в маршрутном листе урока?

Да – 3-4 балла

Нет – 9-10 баллов

Не очень сложные – 7-8 баллов

 

 6. Сформулируйте ваше мнение об уроке, ваши пожелания.

                                                                                                                                                         

 

 

 

 

 

Домашнее задание: (Слайд)

1.Прочитать параграфы из учебника  на повторение 31-36, 37-43 (учебник 8 класс физика), для хакрепления материала 102 (учебник за 10 класс физика)

2. Изучить дополнительную информацию на путевых листах урока «Электрический ток и его влияние на человека»

3.Трехуровневое  задание. Сборник задач:

     А: № 776,

     Б: № 778

     В:№ 785, 786

Пора подвести итоги нашего урока.

Какой по величине ток создает один движущийся направленный электрон? Практически никакой.

Если направлено будут сдвигаться много электронов? Сила тока уже будет значительной, она может заставить работать электрический двигатель, телевизор, электроплиту. Почти так и в жизни.

 Что мог сделать сегодня один человек? Как влияет электрический ток на человека?  И что сделали мы сегодня все вместе.

Спасибо за урок.

 

 

 

Путевой лист урока

 «Электрический ток и его влияние на человека»

 

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов (т. е. напряжению на концах участка) и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Характер и глубина воздействия электрического тока на организм человека зависят от силы и рода тока, времени его действия, пути прохождения через тело человека, физического и психического состояния последнего.

Пороговым (ощутимым) является ток около 1 мА. При большем токе человек начинает ощущать неприятные болезненные сокращения мышц, а при токе 12–15 мА уже не в состоянии управлять своей мышечной системой и не может самостоятельно оторваться от источника тока. Такой ток называется не отпускающим. Действие тока свыше 25 мА на мышечные ткани ведет к параличу дыхательных мышц и остановке дыхания. При дальнейшем увеличении тока может наступить фибрилляция (судорожное сокращение) сердца. Ток 100 мА считают смертельным.

Переменный ток более опасен, чем постоянный. Имеет значение то, какими участками тела человек касается токоведущей части. Наиболее опасны те пути, при которых поражается головной или спинной мозг (голова и руки, голова – ноги), сердце и легкие (руки – ноги).

Характерным случаем попадания под напряжение является соприкосновение с одним полюсом или фазой источника тока. Напряжение, действующее при этом на человека, называется напряжением прикосновения. Особенно опасны участки, расположенные на висках, спине, тыльных сторонах рук, голенях, затылке и шее.

Действие электрического тока на организм характеризуется основными поражающими факторами:

1) электрическим ударом, возбуждающим мышцы тела, приводящим к судорогам, остановке дыхания и сердца;

2) электрическими ожогами, возникающими в результате выделения тепла при прохождении тока через тело человека. В зависимости от параметров электрической цепи и состояния человека может возникнуть покраснение кожи, ожог с образованием;

3) пузырей или обугливанием тканей; при расплавлении металла происходит металлизация кожи с проникновением в нее кусочков металла.

Действие тока на организм сводится к:

1) нагреванию;

2) электролизу;

3) механическому воздействию.

Механическое действие приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма.

При термическом действии происходят перегрев и функциональное расстройство органов на пути прохождения тока.

Электролитическое действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, изменении состава крови.

При наличии изменений тканей в месте воздействия электрического тока накладывают сухую асептическую повязку на пораженную часть туловища.

Чтобы избежать поражения электрическим током, необходимо все работы с электрическими оборудованием и приборами проводить после отключения их от электрической цепи.

Средства защиты от статического электричества

Постоянное электростатическое поле (ЭСП) – это поле неподвижных зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.

Возникновение зарядов статического электричества происходит при деформации, дроблении (разбрызгивании) веществ, относительном перемещении двух находящихся в контакте тел, слоев жидких и сыпучих материалов, при интенсивном перемешивании, кристаллизации, а также вследствие индукции.

При трении диэлектриков на их поверхности появляются избыточные заряды, на сухих руках накапливаются электрические заряды, создающие потенциал до 500 В. Разность потенциалов между грозовым облаком и Землей достигает огромных значений, измеряемых сотнями миллионов Вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле.

При благоприятных условиях возникает пробой. Заряды имеют свойство в большей степени накапливаться на остриях или телах, близких по форме остриям.

Вблизи этих острей создаются высокие электрические поля. По этой причине молнии попадают в высокие отдельно стоящие объекты (башни, деревья и т. п.), и поэтому человеку опасно находиться на открытом пространстве во время грозы или вблизи отдельных деревьев, металлических предметов.

Наряду с естественными статическими электрическими полями в условиях техносферы и в быту человек подвергается воздействию искусственных статических электрических полей.

Искусственные статические электрические поля обусловлены возрастающим применением для изготовления предметов домашнего обихода:

1) игрушек;

2) обуви;

3) одежды;

4) для отделки интерьеров жилых и общественных зданий;

5) для изготовления строительных деталей производственного оборудования;

6) аппаратуры;

7) инструментов;

8) деталей машин различных синтетических полимерных материалов;

9) диэлектрики.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в ГОСТа 12.1.045-84.

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м².

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и другое, что определяет дифференцированный подход при разработке защитных мероприятий.

Распространенными средствами защиты от статического электричества являются уменьшение генерации электростатических зарядов или их отвод с наэлектризованного материала, что достигается:

1) заземлением металлических и электропроводных элементов оборудования;

2) увеличением поверхностной и объемной проводимости диэлектриков;

3) установкой нейтрализаторов статического электричества.

Заземление проводится независимо от использования других методов защиты

 

     Окружающая среда (природная, производственная и бытовая) таит в себе потенциальную опасность различного вида. Среди них — поражение электрическим током. С широким применением на производстве и в быту достижений научно-технического прогресса факторы этого риска возрастают, хотя современные электрические приборы и проходят аттестацию с точки зрения техники безопасности.

      Опасность поражения электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер предосторожности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. Человек не может обнаружить без специальных приборов напряжение на расстоянии, оно выявляется лишь тогда, когда происходит прикосновение к токоведущим частям. По сравнению с другими видами производственного травматизма, электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест. На производстве из-за несоблюдения правил техники безопасности происходит 75% электропоражений.

     При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.

     Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во первых, ток не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во вторых, воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к  серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения; в третьих, переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в четвертых, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию одергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.

     Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия.Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма,тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое – приводить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.

      Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на местные и общие. Приместных электротравмах возникает местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов, электрических знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз).Общие электротравмы, или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем – легких (дыхания), сердца (кровообращения).

Местные электротравмы

     Это ярко выраженные местные (локальные) повреждения тканей тела, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Местным повреждением чаще всего подвергается поверхность кожи человека, но в некоторых случаях поражаются и мышечные ткани, а также связки и кости. Обычно местные электротравмы излечиваются работоспособность человека полностью или частично восстанавливается. Однако в некоторых случаях местные электротравмы приводят к гибели человека. К местным электротравмам относят: 

·       электрические ожоги, 

·       электрические знаки (метки тока), 

·       электрометаллизацию кожи,

·       механические повреждения,

·       электроофтальмию.

      Электрический ожог является самой распространенной электро­травмой, возникающей у большинства (63 %) пострадавших от электри­ческого тока. В зависимости от условий возникновения ожог может; быть токовый (контактный), возникающий при прохождении тока через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью, или дуговой, вызванный воздействием на тело человека электрической дуги.

      В электроустановках возможны также ожоги и без прохождения тока, в частности, при прикосновении человека к сильно нагретым частям электрооборудования, от разлетающихся раскаленных частиц металла и т.п.

      Различают четыре степени ожогов:

I степень - покраснение кожи и незначительная боль;

II  степень — образование волдырей (пузырей) на покрасневшей воспаленной коже;

Ш степень — омертвление всей толщи кожи;

IV степень — обугливание кожи и мышечных тканей.

      Обычно тяжесть повреждения организма при ожогах обусловлива­ется не столько степенью ожога, сколько площадью пораженной ожогом поверхности тела. Известно, что поражение ожогом более одной трети поверхности тела приводит к смертельному исходу.

     Электрические знаки (метки тока) возникают, в отличие от ожо­гов, при хорошем контакте с электродами. По внешнему виду они пред­ставляют собой припухлость на коже человека круглой или овальной формы, края которой резко очерчены белой или серой каймой. Кожа в этом месте затвердевает в виде мозоли и приобретает серый или желтовато-серый цвет. В пораженном местeпроисходит как бы омертвение верхнего слоя кожи. Каких-либо по­краснений или воспалений не наблюдается. Электрические знаки, как правило, безболезненны и обычно заканчиваются заживлением. С тече­нием времени верхний слой кожи сходит и пораженный участок приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

      Электрометаллизация кожи — это поверхностное пропитывание кожи мельчайшими частицами металла, расплавляющегося и испаряю­щегося под действием электрической дуги. Поврежденный участок кожи имеет жесткую шероховатую поверхность. Пострадавший испытывает неприятное ощущение от присутствия в коже инородных частиц. Исход такого поражения, как и при ожоге, зависит от площади пораженной по­верхности кожи. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и эластичность, все болезненные ощущения исчезают.

     Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием проходящего через человека электрического тока. При этом могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервных волокон. Кроме того, могут иметь место вывихи суставов и переломы костей. Механические повреждения происходят довольно редко, но являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения.

      Электроофтальмия - это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей, создаваемых электрической дугой. Электроофтальмия развивается через, 4...8 часов после ультрафиолетового облучения. При этом имеют место покраснение и воспаление кожи и слизистых оболочек век, слезотече­ние, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету. В тяжелых случаях нарушается прозрачность роговой оболочки, сужается зрачок. Обычно болезнь продолжается несколько дней. Однако в случае поражения роговой оболочки лечение оказывается более слож­ным и длительным.