Интегрированный рок в 10 классе "Электрический ток в различных средах"
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Электрический ток в различных средах

Урок творческого применения знаний

Цели:      - применение полученных по теме знаний для решения нестандартных задач;

                - развитие креативного и творческого мышления путём применения элементов ТРИЗ;      

                - воспитание стремления к переосмыслению теоретических знаний для решения      

                  нестандартных задач.

Задачи:  - углубление знаний по теме «Электрический ток в различных средах»;

                - применение алгоритма изучения явления (объекта, процесса, вещества)

                - активизация интереса учащихся на уроках физики методом привлечения ТРИЗ   технологий;

                - развитие коммуникативных способностей;

                - развитие умения самостоятельно анализировать свою работу;

                - воспитание стремления к самостоятельному познанию окружающего мира.

Оборудование: на столах листы с заданиями, приёмами устранения технических противоречий,         алгоритмом     изучения явлений, обобщающей таблицей по теме  «Электрический ток в различных  средах», чистые листы бумаги.

Содержание урока

І.  Организационный момент.

ІІ. Актуализация знаний.

   Изучив тему «Электрический ток в различных средах», мы обобщили основные знания в таблице.

   На доске и у вас на листах приведён алгоритм изучения явлений:

Алгоритм изучения

явления, объекта, процесса, вещества

   Обнаружение  –  ресурсы  –  связи  –  границы  –  вопросы  –  объяснения  –  модель  –  управление  – применение  –  экологическая экспертиза  –  развитие идеи.

 Следуя шагам алгоритма, мы можем сказать, что процесс прохождения тока в различных средах был обнаружен, ресурсы, т.е. особенности процессов,  выявлены, связи установлены, модели или теории явлений существуют.

   На листах прошу вас подписать фамилии и оценить, насколько хорошо вы усвоили данную тему.

ІІІ. Обнаружение сложных вопросов темы.

  Далее необходимо определить границы процессов и задать вопросы, которые возникли после изучения темы по электропроводимости металлов, жидкостей, газов, вакуума.

   В группах предлагаю обсудить и сформулировать в вопросах, что было неясно до конца, что ещё хотелось бы узнать по изученной теме.

  Работа в группах (10 мин.). Учитель выступает в  роли консультанта по уточнению  формулировок.

   Выступления групп с итогами работы:

1.  От чего зависит угол наклона вольтамперной характеристики для металлов?

2.  Есть ли в диоде свечение?

3.  До каких пределов может увеличиваться сила тока в газах? металлах?

4.  Почему вольтамперная характеристика электролитов начинается не от нулевого значения?

5.  Будут ли отступления от закона Ома при очень высоких напряжениях?

6.  Что будет, если вакуум в диоде заменить на какой–либо газ?  

   На некоторые вопросы сразу звучат ответы, другие же предлагаются в качестве темы для исследования или для поиска ответов в специальной литературе.

   По итогам работы по составлению вопросов прошу поставить себе оценку за вашу деятельность.

ІV.  Творческое применение знаний – решение технических задач.

  Сделаем следующий шаг: выявим возможности управления явлением и варианты его применения, используя приемы устранения технических противоречий:

Объединение

Динамизация

Матрешка

Дробление

Принцип местного качества

Применение композиции материалов

    В группах обсудите и представьте свой проект решения конкретной изобретательской задачи, используя полученные знания, а также проведите экологическую экспертизу  предлагаемых решений и  возможности развития идеи. Обязательно обозначить тематику задачи, среду, в которой проходит ток, использованный приём устранения технических противоречий.  

Задача №1

   Предложите немеханический способ полировки изделий с шероховатой поверхностью.

Задача №2

   Чтобы равномерно нанести оцинкование и никелирование на мелкие детали нужно менять их расположение несколько раз.

   Предположите способ увеличения скорости протекания процесса.

Задача №3

    Газы, выходящие из топок многих производств, уходят в атмосферу вместе с ценными углеводородами.

    Предложите способ, с помощью которого можно удержать ценные продукты для дальнейшего их использования в промышленности.

Задача №4

     Для уменьшения тепловых потерь в линиях электропередач (ЛЭП), необходимо повышать напряжение между проводами.

     Но с повышением напряжения около сравнительно тонких проводов происходит коронный разряд, что ведет к потере части передаваемой энергии.

     Предложите способ, с помощью которого можно уменьшить потери электроэнергии.

Задача № 5

    Техническая система для приёма радиоволн включает антенну радиотелескопа, радиоволны, молниеотводы, молнии.

    Если молниеотводов много, то они надёжно защищают антенну от молний, но поглощают радиоволны.

    Если молниеотводов мало, то заметного поглощения радиоволн нет, но антенна не защищена от молний.

    Решите задачу обеспечения защиты антенны от молний без поглощения радиоволн.

   Работа в группах (15 мин.). Учитель выступает в  роли консультанта по созданию проектов.

V.  Представления разработанных проектов решения технических задач.

    Задача №1 – электрополировка, электрозаточка (ток в жидкостях);   принцип местного качества.

Количество электричества, осаждающегося на электроде или переходящего с электрода в раствор, пропорционально силе тока.

    У выступов напряжённость электрического поля больше, чем на плоских участках поверхности, значит в этих местах плотность тока больше, чем на плоских участках.

    Если анодом будет изделие с шероховатой поверхностью в электролитической ванне с соответствующим подобранным электролитом, то с выступов металл будет переходить в раствор с большей скоростью, чем из впадин, и выступы будут сглаживаться.

   Экологическая экспертиза: процесс не нанесёт вреда окружающей среде

    Развитие идеи: повышение эффективности производства

   Задача №2 –оцинкование, никелирование (гальваностегия, ток в жидкостях); динамизация.

   Вращение ванны способствует равномерному покрытию деталей и позволяет применять большие плотности тока, что значительно ускоряет процесс электролиза.

   Экологическая экспертиза: процесс не нанесёт вреда окружающей среде

    Развитие идеи: повышение эффективности производства, уменьшение трудозатрат, уверенность в качественном результате.

    Задача №3 –электрофильтры (коронный разряд, ток в газах); объединение.

    Внутри заводской трубы расположить металлический цилиндр – один электрод, а второй электрод – тонкая проволока вдоль оси цилиндра. Если подать высокое напряжение, у проволоки возникает коронный разряд. Ионы, сталкиваясь с частицами дыма, присоединяются к ним.

    Заряженные частицы под действием поля устремляются к цилиндру и оседают на нём. Газ выходит из трубы очищенным.

    Накопленные в фильтре вещества попадают в накопитель и дальше могут использоваться.

    Экологическая экспертиза: очищается атмосфера, не загрязняется земля.

    Развитие идеи: сырьё для дальнейшей переработки.

    Задача №4 – передача электроэнергии (коронный разряд, ток в газах); дробление.

    Электрическая энергия передаётся по сравнительно тонким проводам. При высоком напряжении происходит коронный разряд. Чем выше напряжение и длиннее провод, тем выше потери. Для уменьшения тепловых потерь  необходимо повысить напряжение, поэтому уменьшение потерь на коронный разряд должно проводиться не за счёт снижения напряжения ЛЭП.

    Провода делают не одиночными, а расщепляют на несколько частей (проводов).

    Для ЛЭП – 500 кВ расщепляют на 3 части, делают распорки между составными частями провода, чтобы сечения проводов вдоль линии располагались в вершинах равностороннего треугольника. Расположенные таким образом 3 части провода представляют собой один пустотелый провод, но значительно большего радиуса кривизны.

     Для ЛЭП – 750 кВ каждый провод составляют из четырёх частей.  

     Если увеличить толщину проводника, то снизится напряжённость электрического поля вокруг него. Но при увеличении диаметра провода в 10 раз его масса возрастает в 100 раз, многократно растёт нагрузка на мачты опор, изоляторы, увеличивается расход дорогостоящих меди и алюминия.

      Экологическая экспертиза: уменьшение потерь энергии.

      Развитие идеи: возможность увеличивать напряжение  на ЛЭП.

      Задача № 5 – молниеотвод (искровой разряд, ток в газах); применение композиции материалов.

      Чтобы молниеотвод был радиопрозрачен, он выполняется из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия минимума, достаточного для электрического поля развивающейся молнии.

      Экологическая экспертиза: природосообразная установка.

      Развитие идеи: приём радиосигналов без помех.

VІ.   Рефлексия.

VІІ.  Самооценка  проектной деятельности.  

VІІІ.  Итог.    

Электрический ток в различных средах

АЛГОРИТМ изучения

явления, объекта, процесса, вещества

   Обнаружение  –  ресурсы  –  связи  –  границы  –  вопросы  –  объяснения  –  модель  –  управление  – применение  –  экологическая экспертиза  –  развитие идеи

Приемы устранения технических противоречий:

Объединение

Динамизация

Матрешка

Дробление

Принцип местного качества

Применение композиции материалов