Методическая разработка открытого занятия по теме "Электрические цепи с последовательным и параллельным соединениями проводников" (для 10 класса школы или 1 курса колледжа)
план-конспект урока по физике (10 класс) по теме

Методическая разработка открытого занятия по теме «Электрические цепи с последовательным и параллельным соединениями проводников».

Цели урока:

Дидактическая:  Изучить законы постоянного электрического тока в цепях с последовательным и параллельным соединениями проводников. Познакомить с правилами расчета электрических цепей с разными типами соединений потребителей.

Развивающая: Развитие мыслительной деятельности учащихся с помощью анализа и сравнения типов соединений, обобщения изучаемых фактов. Развитие устной речи студентов.

Воспитательная: показать важность знаний о соединениях потребителей и законах тока для повседневной жизни.

 Студенты должны знать: Законы тока  в цепях с последовательным и параллельным соединениями проводников.

Студенты должны уметь: Определять вид соединений потребителей энергии. Решать задачи на расчет электрических цепей постоянного тока.

Оборудование: плакат, стенд с последовательным и параллельным соединением ламп, установка с двумя лампами.

Демонстрации: работа ламп при последовательном и параллельном соединениях, распределение напряжений на лампах разной мощности при последовательном соединении.

Ход урока:

1. Организация начала урока. Приветствие. Постановка цели:

Поставим пред собою  цель,

Чтоб после этого урока

Мог каждый другу рассказать:

Как вычислить сопротивленье,

И силу тока, и, конечно, напряженье,

И получить при этом «пять»!

Основная наша задача на сегодняшнем уроке – определить отличия последовательного соединения проводников от параллельного, вывести законы тока для каждого из них.

2. Актуализация. 

Проверка домашнего задания - решить задачи: по карточкам (на  отдельной парте, 2 человека); проверка сложных домашних задач у доски - 2 человека.

Устный опрос студентов по вопросам:

• Какие вещества являются проводниками? Приведите пример.
• Что такое электрический ток? Постоянный электрический ток?
• Что такое электрический ток  в металлах?
• Какие действия оказывает электрический ток при прохождении через проводник?
• Какая величина является количественной характеристикой электрического тока?
• Какую задачу выполняет источник тока?
• Какова причина электрического сопротивления проводника?
• От каких характеристик проводника зависит его электрическое сопротивление?
• Почему при нагревании металлического проводника его сопротивление увеличивается?
• Железный проводник без изоляции длиной 1 м сложили втрое и скрутили. Изменилось ли при этом сопротивление? Как?
• Как зависит сила тока от напряжения на концах участка? Прочитать закон Ома для участка цепи.

После опроса собрать работы по карточкам, проверить домашнюю работу у доски.

3. Новый материал.

Последовательность  изложения:

1. Последовательное соединение проводников.
2. Параллельное соединение проводников.

Запишем тему сегодняшнего урока в тетрадь. Разделите лист на две части. В одной рассмотрим последовательное соединение потребителей, а в другой – параллельное.

Последовательное соединение

                            R1                                    R2                                 R3

1. qАВ = q1 = q2 = q3  

При изложении материала  использовать механическую аналогию – движение по лестнице.

2. I АВ = I1 = I2 = I3

Сила тока во всех участках цепи одинакова.

Продемонстрировать работу двух одинаковых ламп.

3. U АВ = U1 + U2 + U3

Напряжение на внешней цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

4. R АВ = R1 + R2 + R3

Сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков.

Записать определение в тетрадь – сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников. 

5. U1 : U2 =  R1 : R2

Напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорционально сопротивлению этих участков.

Продемонстрировать работу двух разных ламп.

Для защиты электропроводки или электроприборов от перегрузки  используют предохранители (автоматы). Предохранитель всегда включают в цепь последовательно с прибором. Электрическое сопротивление автомата мало, чтобы при  достижении максимального тока он успел сработать.

Параллельное соединение

                                                         R1

                                                          R3

1. qАВ = q1 + q2 + q3      

При изложении материала использовать гидродинамическую аналогию – движение воды в реке, в трубах.

2. I АВ = I1 + I2  + I3

Ток до и после разветвления равен сумме токов на отдельных ветвях.

3. U АВ = U1 = U2 = U3

      Напряжения на ветвях и на всем разветвлении одинаковы.

      Продемонстрировать  работу двух одинаковых ламп.

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью цепи. Проводимость всей цепи равна сумме проводимостей отдельных участков.

5. I1 : I2  = R2 : R1

Токи в ветвях обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей

В целях безопасной эксплуатации все электроприборы должны быть заземлены. Контур заземления включают в цепь параллельно прибору. Провод имеет малое сопротивление (по сравнению с прибором), т.к. весь ток должен проходить по нему.

4. Закрепление.

 Фронтальный опрос:

• Какова общая сила тока в проводниках, соединенных последовательно? Почему?
• Какова общая сила тока в проводниках, соединенных параллельно? Почему?
• Для какого типа соединения справедливо соотношение Uобщ = U1 = U2 ?               Rобщ = R1 + R2 ?
• Металлический проводник сопротивлением R разрезали на 5 равных частей и измерили сопротивление каждой части. Будет ли сопротивление соединения этих частей равняться R? При каком типе соединения это возможно?
• Качественная задача : продемонстрировать работу ламп на 220 В и 12 В. Вопрос: какой тип соединения использован? Почему?
• Показания какого вольтметра больше? Почему? (показать схему на отдельном листе).

Решить задачи:

• 12.73. Четыре одинаковых проводника с сопротивлениями 10 Ом каждый соединены, как показано на рисунке 12.73. Каким будет общее сопротивление, если ток подвести к точкам А и С? К точкам А и D? Ответ: 10 Ом, 7,5 Ом.
• 12.75 Найти общее сопротивление в проводниках, соединенных по схеме ( рис 12.75 ). Ответ: 6 Ом
• Найти все возможные эквивалентные сопротивлением трех резисторов  по  2 Ом каждый. Найти силу тока в каждом проводнике и распределение напряжений, если U общ = 12 В.

 Ответ: а)6 Ом, 2 А, 4 В, б)Ом, 18 А, 12 В, в) 3 Ом, I АВ = I1 = 4 А, I2 = I3 = 2 А, U1 = 8 В, U2 = U3= 4 В, г)1Ом,  U1 = U2 = 6 В, U3=12 В, I1 = I2=3 А, I3= 6 А.

• 12.76 Найти общее сопротивление в проводниках, соединенных по схеме ( рис 12.76 ). Определить силу тока в отдельных проводниках, если напряжение между точками А и В равно 18 Ом. Ответ:

5.  Итог урока. На сегодняшнем уроке мы научились различать два типа соединений потребителей, поняли их законы.( подводим итог урока с помощью ребят )

6.  Домашнее задание.. Глава 16 § 11,12, задачи 12.72, 12.81, по желанию – 12.86 (на оценку «5»).

Литература:

1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л.

«Учебник по физике для средних учебных  заведений»

2. «Учебник по физике для 10 класса» под ред. Пинского А.А.

3. «Сборник задач и вопросов по физике» под редакцией Гладковой Р.А.

Приложение (раздаточный материал для проверки домашнего задания):

Карточка 1

Необходимо изготовить реостат, рассчитанный на 6 Ом,  из никелинового провода диаметром 0,8 мм. Какой длины проводник надо взять? Каким будет падение напряжения на полностью включенном реостате при силе тока 1,5 А? ( удельное сопротивление никелина 4,2*10 -7 Ом *м )

Карточка 2

Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при 20 0 С равно 20 Ом. Сопротивление той же нити в рабочем состоянии 188 Ом. Какова температура накала нити? ( температурный коэффициент сопротивления вольфрама 0,005 С -1)

Карточка 3

Медный проводник свит из 17 отдельных жил с площадью поперечного сечения 1,5 мм2 каждая. Определить силу тока, протекающего по проводнику длиной 100 м, если падение напряжения на нем 4 В. (удельное сопротивление меди 1,68*10 -8 Ом *м )