Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Поурочный план по физике 11 класса

Поурочный план по физике 11 класса

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Дата 11 класс

Тема: Мощность цепи

Цели урока:

I. Образовательные:

а) повторить, обобщить и систематизировать знания учащихся по изученному материалу темы «Мощность в цепи переменного тока»;
б) провести проверку уровня владения учащимися материалом, глубины его усвоения, умения выводить формулы и читать графики, понимать физический смысл функций и графиков, описывающих соответствующие физические процессы;
в) подготовить учащихся к активному восприятию нового материала;
г) показать ценность полученных знаний при решениипрактических производственных и жизненных задач.

II. Развивающие:

а) развивать мышление, внимание и умения:
- анализировать полученную информацию,
- выделять ключевые положения,
- формулировать логические выводы, правильно используя физические термины,
- видеть значение и возможности применения полученных знаний в различных областях жизни;
б) формировать и развивать «физический» язык предмета;
в) развивать умение применять приобретенные знания на практике.

III. Воспитательные:

а) продолжать воспитывать отношение к учебе, как к напряженному труду, приносящему удовлетворение результатами и закладывающему фундамент успеха в будущей жизни;
б) формировать навыки работы в группе, соотнося свои возможности с возможностями членов группы;
в) воспитывать аккуратность и внимательность при построении графиков, рисунков и при оформлении материала урока в тетради.

Вид урока: комбинированный: обобщение основного материала темы с элементами изложения нового материала.

Оборудование: персональные компьютеры, интерактивная доска Smart (или мультимедийный проектор, экран).

План урока:

  1. Организационный момент: поставить цель и задачи урока перед учащимися

  2. Повторение знания учебного материала:
    - вступительная информация учителя,
    - опрос учащихся при работе с графиком мгновенной мощности (общий случай),
    - выполнение проверочных заданий по группам (разбивка на группы, комментарий заданий),
    - анализ работы групп, обобщение материала учителем и подготовка к введению новых понятий.

  3. Изложение нового материала по теме «Активная, реактивная, и полная мощности в цепи переменного тока» (форма работы лекционная с подключением учащихся к выводам формул и логических заключений).

  4. Подведение итогов работы по достижению цели урока.

  5. Домашнее задание.

Ход урока

1. Наш урок сегодня следует рассматривать как завершающий тему: «Мощность в цепи переменного тока». Мы должны повторить и обобщить полученные знания по теме, на основе этого обобщения ввести новые понятия активной, реактивной и полной мощности в цепи переменного тока и оценить значение этих понятий не только в теории электрических цепей, но и в производственной практике электроэнергетического хозяйства.

2. На сегодняшний день мы изучили закономерности изменения тока, напряжения и мгновенной мощности в различных цепях переменного тока: с чисто активным сопротив-лением, с чисто индуктивным сопротивлением, с чисто емкостным сопротивлением и в цепи, содержащей все виды сопротивлений (общий случай). Вы знаете, уравнения и графики, описывающие эти закономерности. На прошлых занятиях мы строили их на доске и в тетрадях. Напомним общий случай и посмотрим график, идеально построенный с помощью компьютера (демонстрируется стр. 1 Приложение)

 Работая с графиком и формулами, учащиеся отвечают на вопросы, повторяя при этом материал, необходимый для дальнейшей работы. Пример вопросов:

  • Что выражает угол φ?

  • Каково значение φ для цепей с чисто активным, чисто индуктивным и чисто емкостным сопротивлениями?

  • Как выводится формула зависимости мгновенной мощности от времени в общем случае? (необходимо назвать план действий для получения конечной формулы).

  • Как связаны между собой мгновенное и действующее значение тока?

Следующий этап повторения будет являться одновременно и проверкой уровня владения изученным материалом, глубины его усвоения, умения выводить формулы и читать графики, понимать физический смысл функций и графиков, описывающих соответствующие физические процессы.

Проверка будет организована по группам (3 группы по числу компьютеров в сети). Каждая группа получает свой вариант задания, состоящий из трех частей (одновременно с этим группы получают задания на компьютеры).

  • 1-я часть задания предлагает на основе анализа предложенных графиков тока, напряжения и мгновенной мощности заполнить таблицу. (Замечание по поводу заполнения таблицы: 2-ой столбец таблицы для вас не представляет труда и носит скорее иллюстрационный характер, дополняющий задание информационно. Третий и четвертый столбцы предполагают не только знания формул, но и умения их вывести.)

  • Во 2-й части необходимо по графику мгновенной мощности описать характер ее изменения и ее свойства.

  • 3-я часть является общей для всех вариантов и заключается в ответах на предложенные вам шесть вопросов.

По завершению работы группа выделяет представителя для доклада о результатах (1-я и 2-я части задания) у доски с демонстрацией на ней заполненной таблицы. На предложенные два вопроса из третьей части отвечает любой ученик из группы. На выполнение работы в группах дается 10 минут, на доклады и их обсуждения еще 10мин. ( Варианты на доске появляются при нажатии мышкой на ссылки: в.1, в.2, в.3, 3.ч.з. на 1-ой странице или стрелками навигации)

После докладов представителей групп и их обсуждения, учитель оценивает, уточняет, шлифует и обобщает ответы учащихся, при этом использует «стр. 9».

Завершается повторение возвращением к общему случаю (стр. 1).

Учитель подчеркивает, что, имеющиеся у учащихся знания, позволяют ввести новые характеристики мощности и рассмотреть их значение в реальной жизни.

Объяснение нового материала ведется учителем на доске, ученики работают в тетради.

3. «Активная, реактивная, и полная мощности в цепи переменного тока»

В общем случае при наличии в цепи активного, индуктивного и емкостного сопротивлений мгновенная мощность выражается формулой

P =iu = ImUm(cosφ - cos(2ωt -φ))/2=IUcosφ - IUcos(2ωt -φ), (1)

где I и U – действующие значения тока и напряжения, равные I =hello_html_1ff0cd6d.gif, U=hello_html_6cc97733.gif.

а) На практике мгновенную мощность вообще не измеряют, да она и не нужна. Практически надо знать не мгновенную мощность, а энергию, которую выделит электрическая цепь за достаточно большой промежуток времени. А для этого во всех случаях надо знать среднюю мощность за этот промежуток времени, включающий много периодов. Для этого достаточно знать среднюю мощность за один период, поскольку в последующие периоды выделяется такая же энергия. Среднее значение второго слагаемого формулы (1) за период Т изменения тока равно нулю. Поэтому средняя мощность за период Т равна первому слагаемому, не зависящему от времени:

P = IUcosφ (2).

Это величина называется активной мощностью, а сosφ - коэффициентом мощности.

При проектировании электрических цепей переменного тока обязательно добиваются, чтобы значение сosφ было больше 0,85 (сosφ < 0,85 запрещается к использованию).

Здесь полезно вернуться к стр.9 и установить (силами учащихся), что величина активной мощности P в цепях с чисто активным сопротивлением будет максимальна, т.к. φ=0, в цепях с чисто индуктивным и емкостным сопротивлением P =0, т.к. φ=90°.

Ранее при рассмотрении векторных диаграмм было установлено, что полное сопротивление цепи Z, реактивное сопротивление хр, активное сопротивление R и сдвиг фаз между током и напряжением φ связаны треугольником сопротивлений (стр. 2) (появляется 1-й треугольник),

hello_html_5fd21432.jpg

где гипотенуза выражает полное сопротивление цепи

Z=hello_html_m399b850b.gif или Z=hello_html_m4eec1dc0.gif.

Из треугольника сопротивлений имеем: cosφ =hello_html_3ffdefd9.gif. (3)

Подставляя (3) и U=I Z в формулу (2) получим для активной мощности P= I2R. (4) Произведение Pt называют активной энергией ω= Pt (5)

и измеряют в (Вт*с) или в (кВт*ч) счетчиками электрической энергии. Активная энергия полностью преобразуется в тепло или механическую энергию на участке с активным сопротивлением.

в) Если величины на сторонах треугольника сопротивлений умножить на I2то получим треугольник мощностей (на стр. 2 появляется 2-й треугольник ).

Из треугольника мощностей видно, что катет, прилежащий к углу φ, представляет собой активную мощность P= I2, противолежащий катет представляет мощность Q= I2xp (6),

называемую реактивной мощностью. Учитывая, что xp= Zsinφ  и Z= hello_html_m484033c6.gif, получим:

Q= I2xp= I2Zsinφ = IUsinφ, т.е.   Q= IUsinφ. (7).

Реактивная мощность измеряется в ВАр (вольт-амперах-реактивных), по формуле (6) вычисляется ее абсолютное значение, а на графике ее значения находятся в отрицательной области кривой, где значения тока и напряжения разные по знаку.

Реактивная мощность характеризует интенсивность обмена энергией между источником с одной стороны и магнитными и электрическими полями – с другой.

Эта энергия равная Qt, бесполезно загружает источник энергии (генератор) и провода линий электропередач, что для энергоэлектрического хозяйства является вредным. Поэтому в серьезных хозяйствах принимают меры по ее сокращению.

с) Гипотенуза треугольника мощностей представляет собой полную мощность

hello_html_m27618eb7.gif S=I2Z=IU (8) или S = hello_html_m7d7c9c18.gif (9). Полная мощность измеряется в ВА (вольт-амперах) или кВА. Произведение St выражает полную энергию цепи переменного тока.

А теперь вернемся к рассмотрению графиков (стр. 3 и стр. 4)

Если рассмотреть произведения значений мгновенной мощности на соответствующие промежутки времени Δt , просуммировать их и взять предел этой суммы при Δt стремящемуся к нулю при стремлении числа этих промежутков к бесконечности, мы получим значение полной энергии в цепи за рассматриваемый промежуток времени.

Это отображается заштрихованной областью графика. Видно, что в цепи с чисто активным сопротивлением полная энергия равна активной энергии, в цепях с индуктивным и емкостным сопротивлением она равна нулю, в общем случае полная энергия вычисляется как площадь прямоугольника 0DАВ. (К формулировкам выводов подключаются учащиеся).

(Замечание: понятие определенного интеграла учащимся на момент изучения темы не известно).

d) И в заключение, необходимо вернуться к коэффициенту мощности, имеющему большое значение при эксплуатации электросетей и решении практических задач.

  • Из треугольника мощностей и формул (9), (8) получаем, что коэффициент мощности cosφ можно вычислить по формулам:

cosφ = hello_html_225c37a.gif =hello_html_m564210ed.gif, (10)

cosφ = hello_html_64efb0a2.gif ; (11)

  • На практике cosφ:
    - можно вычислить, используя вольтметр, амперметр и ваттметр (формула (11));
    можно измерить специальным прибором – фазометром.

Все введенные нами понятия и формулы для их вычисления будут использоваться при решении задач.

4. Подведение итогов изучения темы. Оценка работы учащихся.

5. Домашняя задания

Автор
Дата добавления 26.11.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров18
Номер материала ДБ-390821
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх