Исследование характеристик электрического тока
методическая разработка (физика, 10 класс) по теме

ИССЛЕДОВАНИЕ     ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО   ТОКА

Цель урока: Вспомнить, обобщить и систематизировать знания об электрическом токе и характеризующих его величинах, полученных в VIII классе.

Задачи урока:

а) воспитательная: продолжить формирование мировоззрения; показать, что понятия дисциплины не изолированы друг от друга, а представляют определенную систему знаний, все звенья которой взаимосвязаны.

б) общеобразовательная: продолжить формирование навыков работы с книгой, проявления самостоятельности, трудолюбия, внимания, аккуратности, эстетических навыков при оформлении записей, построении графиков.

в) развивающая: продолжить  совершенствовать  умение  и  навыки работы с лабораторным оборудованием, развитие речи, умение анализировать, обобщать, классифицировать.

Оборудование: амперметры, вольтметр, набор батареек, набор сопротивлений, соединительные провода, катушка индуктивности, дугообразный магнит, лампочка, раствор медного купороса, угольные стержни.

Ход урока

1. Вступительное слово учителя.

     Мы рассмотрели простейший частный случай неподвижных заряженных тел – электростатику. Неподвижные заряды редко используются на практике. Для того чтобы заставить заряды служить нам, их нужно привести в движение – создать электрический ток.

     Наша задача сегодня дать определение электрического тока; вспомнить какой величиной характеризуется электрический ток – количественно; каковы условия возникновения и существования электрического тока и выявить математическую зависимость между величинами, характеризующими электрический ток.

     Работать будем группами. Каждая группа получает свое исследовательское задание, выполнив которое доложит о полученных результатах.

     Напоминаю о правилах техники безопасности: замыкать цепь  питания можно только после того, как учитель проверит правильность сборки цепи. После подачи электропитания на цепи нельзя дотрагиваться руками до оголенных участков соединительных проводов.

2. Распределение заданий.

     Первая группа получает теоретическое задание (ей надо, используя учебники для 8 и 10 классов, ответить на вопросы):

1. Что такое электрический ток?

• Направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц.

2. Каково направление электрического тока?

• За направление электрического тока принято направление движения положительно заряженных частиц.

3. Что называют силой тока, ее единицы измерения, прибор для измерения силы тока, его включение в цепь?

• Сила тока – основная количественная характеристика электрического тока. Она определяется электрическим зарядом, переносимым через поперечное сечение проводника за единицу времени  I = q/t . В Международной Системе единиц силу тока выражают в амперах. Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов. Измеряют силу тока амперметрами, которые включаются в цепь последовательно, соблюдая полярность.

4. Какие действия оказывает электрический ток? (Продемонстрировать на опыте)

• а) проводник, по которому течет ток, нагревается – тепловое действие (разогрев нити накала электролампочки);
• б) электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (демонстрация выделения меди из раствора медного купороса);
• в) ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела – магнитное. Это действие проявляется у всех без исключения проводников.

5. Каковы условия возникновения электрического тока?

• Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц. Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима сила, действующая на них в определенном направлении. Эта сила действует на заряды со стороны электрического поля.

6. Что такое напряжение? Единицы измерения напряжения; прибор для измерения напряжения, его включение в цепь.

• Величина, характеризующая электрическое поле, называется напряжением. Напряжение характеризует работу электрического поля по перемещению заряда  U = A/q  . Единицей измерения напряжения в Международной Системе единиц является вольт. Прибор для измерения напряжения – вольтметр; подключается в цепь параллельно, соблюдая полярность.

     Отвечая у доски по вопросам задания, учащиеся заполняют выведенную на интерактивную доску таблицу (см. Приложение 1.2).

     Вторая группа экспериментально исследует зависимость силы тока от приложенного напряжения (см. Приложение 3.2).

     Третья группа получает задание исследовать зависимость силы тока от сопротивления (см. Приложение 4.2).

     Четвертая группа исследует зависимость сопротивления от длины проводника (см. Приложение 5.2).

     Пятая группа исследует зависимость сопротивления от площади поперечного сечения проводника (см. Приложение 6.2).

     Шестая группа исследует зависимость сопротивления от материала, из которого изготовлен проводник (см. Приложение 7.2).

3. Оформление полученных результатов.

      Для отчета об исследованиях по очереди выходят по 1 – 2 представителя от каждой группы, которые рассказывают о ходе исследований, заполняют выведенные на интерактивную доску таблицы, делают вывод о полученных зависимостях. В результате на доске заполняется сводная таблица (см. Приложения 1.2, 3.2, 4.2, 5.2, 6.2, 7.2 ).

4. Закрепление полученного материала.

     Учащиеся получают опорные конспекты.

     Учитель просит их просмотреть.

     По опорным конспектам учитель задает вопросы для закрепления материала.

Приложение 1.2

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

к уроку

«Исследование характеристик электрического тока»

1. Электрический ток – направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц.

2. За направление тока принимается движение положительно заряженных частиц (от «+» до «-»).

3. Условия возникновения тока:

а) наличие заряженных частиц;

б) наличие силы со стороны электрического поля.

4. Действие тока:

а) тепловое;

б) химическое;

в) магнитное (проявляется во всех видах проводников).

5. Величины, характеризующие электрический ток.

    величина,          единицы            прибор           его вклю-         связь между величинами

условн. обозн.     измерения                                чение в цепь

Сила тока          Ампер       Амперметр    последова-                                  

           I                    A                   A                тельно                    I = q/t  

                                                                         +    -                              

                                                                                                                  I = U/R

Напряжение       Вольт       Вольтметр      параллельно       U = A/q  

         U                    B                  V                             +    -      

Сопротивление        Ом            Омметр         к концам                      R = L/S

         R                                                     исследуемого            

                                                                                 проводника                                   

Приложение 2.2

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

(ответить на вопросы)

1. Что такое электрический ток?
2. Каково направление электрического тока?
3. Что называют силой тока, ее единицы измерения, прибор для измерения силы тока, его включение в цепь.
4. Какие действия оказывает электрический ток (продемонстрировать на опыте)?
5. Каковы условия возникновения электрического тока?
6. Что называют напряжением? Единица измерения напряжения; прибор для измерения напряжения, его включение в цепь.

Литература.

1. «ФИЗИКА»   8кл. §32, 35 – 41.
2. «ФИЗИКА» 10кл. §104,105,106.

Приложение 3.2

Практическое задание №1.

ИССЛЕДОВАТЬ ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ

1. Собрать цепь по схеме:

2. Замкнуть цепь и отметить показания приборов.
3. К первой батарейке присоединить вторую, замкнуть цепь, снять показания приборов.
4. Подсоединить третью батарейку, замкнуть цепь, снять показания приборов.
5. По результатам опытов заполнить таблицу и построить график.

                                                                         I   A

                                                                                                                          U, B

6. Сделать вывод.

Приложение 4.2

Практическое задание №2.

ИССЛЕДОВАТЬ ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1. Что такое сопротивление?
2. Единица измерения сопротивление.
3. Собрать цепь по схеме:

                                            R1                                                                 R1 = 1 Ом.     

4. Измерить силу тока.
5. Заменить  R1  на  R2 = 2 Ом.
6. Измерить силу тока.
7. По результатам опыта заполнить таблицу.

8. Сделать вывод.

Приложение 5.2

Практическое задание №3.

ИССЛЕДОВАТЬ ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ДЛИНЫ ПРОВОДНИКА

1. Собрать цепь по схеме:

               В качестве сопротивления взять длинную

               нихромовую проволоку.

2. Записать показания амперметра.
3. Передвинуть подвижный контакт на середину проволоки.
4. Записать показания амперметра.
5. По полученным данным заполнить таблицу.

6. Используя закон Ома ( I ~ 1/R ) сделать вывод о зависимости между сопротивлением и длиной проводника.

Приложение 6.2

Практическое задание №4.

ИССЛЕДОВАТЬ ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКА

1. Собрать цепь по схеме:

          В качестве сопротивления взять нихромовую

          проволоку.

2. Записать показания амперметра.
3. Увеличить толщину проволоки, скрутив две вместе.
4. Записать показания амперметра.
5. По результатам опыта заполнить таблицу.

6. Используя закон Ома ( I ~ 1/R ) сделать вывод о зависимости между сопротивлением и площадью поперечного сечения проводника.

Приложение 7.2

Практическое задание №5.

ИССЛЕДОВАТЬ ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ МАТЕРИАЛА, ИЗ КОТОРОГО ИЗГОТОВЛЕН ПРОВОДНИК

1. Собрать цепь по схеме:

               В качестве проводника использовать

                никелиновую проволоку.

2. Записать показания амперметра.
3. Заменить проводник на такой же по размерам, но изготовленный из другого материала.
4. Записать показания амперметра.

5. Используя закон Ома ( I ~ 1/R ) сделать вывод о зависимости сопротивления от рода материала.