Электрический ток
методическая разработка по физике (8 класс) на тему

Урок-путешествие в империю электрического тока: "Сила тока. Измерение силы тока. Амперметр"

Цели урока: Раскрыть физический смысл содержания понятия сила тока и изучить прибор для измерения силы тока (амперметр)  для дальнейшего выполнения лабораторных работ.

Задачи:

•        Образовательная: повторить понятия: электрический ток, источники тока; правила определения цены деления измерительного прибора, составления электрических цепей; дать определение силы тока, ознакомить школьников с методом измерения силы тока, изучить принцип действия амперметра.

•        Развивающая: развивать: интеллектуальные умения анализировать, сравнивать результаты экспериментов; активизировать мышление школьников, умение самостоятельно делать выводы,  устную речь, познавательный интерес к предмету. Продолжить развитие умения работать с физическими приборами и тренировку в переводе значения силы тока из дополнительных единиц измерения в основные.

•        Воспитательная: Умение работать в группе, терпимое отношение друг другу, бережное отношение к приборам, умение слушать собеседника.

Домашнее задание: Необходимо дать описание физического прибора амперметра по следующему плану:

1.Назначение прибора.

2.Устройство.

3.Принцип действия.

4. Правила пользования.

5. Примеры применения.

Оборудование к уроку: Амперметр, 2 лампочки, 6 провода, портрет Андре – Мари Ампера, компьютер, мультимедийный проектор, источник тока 1, ключ 1.

План-график:

1. Организационный момент -                                         1 мин.
2. Запись домашнего задания                                                 2 мин.
3.                                                 34 мин.

1. Вступительная беседа(2 мин).
2. Образование команд (1 мин).
3. Встреча с диэлектриком (5 мин).
4. Пояснение заданий (1 мин).
5. Получение и выполнение заданий для каждой команды (3 мин).
6. Озвучивание ответов учителем (1 мин).
7. Станция 1- Историческая (3 мин).
8. Станция 2- Сила тока. Объяснение понятий (5 мин).
9. Закрепление этих понятий(2 мин).
10. Станция 3- Узловая (4 мин).
11. Станция 4- Измерительные приборы (4 мин).
12. Выполнение заданий (3 мин).

4. Итог игры                                                                 3 мин.

А) Прощание с проводником (1 мин).

Б) Выставление оценок (2 мин).

1. Организационный момент

- Встали все. Здравствуйте! Садитесь!

II.  Запись домашнего задания

- Открыли дневники, записали домашнее задание: Необходимо выполнить, а затем представить в классе. Суть задания: необходимо составить инструкцию пользования амперметром по следующему плану:

1.        Назначение прибора.

2.        Правила хранения и транспортировки.???

3.        Правила эксплуатации.???

-Записали? У кого вопросы? Поднимите руки. Закрыли дневники, отложили в сторонку.

III. Игровая деятельность

           1. Вступительная беседа

Учитель: Сегодня нам с вами предстоит совершить путешествие в удивительную и загадочную страну: империю Электрического тока. Много у нее загадок и тайн. Жители этой страны очень разнообразны, порой даже противоречивы по характеру, но все они чтят законы и обычаи своей страны и бережно хранят в памяти имена своих героев.

Наше путешествие не будет легким. В дороге нас ждут испытания, преодолеть которые можно только с помощью знаний, полученных на уроках физики.

Сегодня на уроке мы углубим знания об электрическом токе, узнаем, что такое сила тока. Научимся ее определять, а также пользоваться амперметром.

2. Образование команд

Разделитесь на 3 группы. Первый ряд – первая группа, 2-й – вторая группа, 3-й – третья группа.

Все готовы? Тогда в путь!

3. Встреча с Диэлектриком

- Но что же это такое? Ворота, через которые открывается путь в империю тока, закрыты! А сторожит ворота вредный волшебник по имени Диэлектрик. Вспомните, какие вещества мы называем диэлектриками, и вы поймете, почему он терпеть не может электричество. Чтобы Диэлектрик открыл ворота, необходимо ответить на семь вопросов – Диэлектрик верит в магическое число семь (рис.1).

Рис.1

4. Пояснение заданий.  

В каждой группе даются отдельные задания. Необходимо ответить за 3 мин. И затем сдать учителю. Учитель прочтет ответы. Каждая группа получают за ответы – разовые проездные билеты и билеты со скидкой – за правильное дополнение.

5. Получение и выполнение заданий для каждой команды.

Задание для 1 группы: Назовите, вещества, относящиеся к проводникам, и скажите, какие заряженные частицы образуют ток в этих проводниках при распространении в них электрического поля?

( в большинстве случаев именно из металлов делают, сооружают, изготавливают: основные элементы электрических приборов, линии электропередач и прочие электропроводящие системы, (частицы – электроны)).

Задание для 2 группы: Разгадайте и запишите зашифрованные здесь источники электрического тока, в основу работы которых положены превращения различных видов энергии в электрическую.

(Ответ: термоэлемент; фотоэлемент; аккумулятор; генератор.)

Задание для 3 группы – конверт.

Рис. 2

А вы знаете, для чего они нужны? Кто-нибудь может их прочитать? Что из них можно составить?

6. Озвучивание ответов учителем

Ученик: Эти знаки – элементы электрической цепи, их схематическое изображение. (Один из учеников изображает на доске схему электрической цепи из предложенных элементов. Такое соединение элементов в электрической цепи называется последовательным).

Вот мы и справились со всеми заданиями злого волшебника. Ура! Ворота можно открывать. Вперед, к неизведанному! Итак, все преграды преодолены и можно в путь. Сядьте поудобнее, наш электропоезд отправляется в империю Электрического тока. Скорость поезда приблизительно равна скорости света, поэтому путешествие не будет утомительным. Осторожно, двери закрываются.

7. Первая станция – Историческая.

Собираясь открыть доску, учитель спрашивает: "А не боитесь в чужой стране очутиться?.. Значит, мы будем постигать секреты физики, секреты электрического тока. А как вы думаете: чего надо бояться в империи Электрического тока?

Конечно, ребята, к тем, кто не будет выполнять законы империи, ток может приложить свою силу.

Итак, тема урока: ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА. АМПЕРМЕТР.

Учитель: Посмотрите, нас встречает добрый волшебник Проводник (рис. 3). Он очень любит электричество и познакомит нас с империей Электрического тока. Начинаем двигаться по маршруту.

Рис. 3

Нам предстоит узнать: кто и когда сумел объяснить ряд основных понятий связанных с электрическим током.

Конец XVIII века, Франция, город Лион, дом одного из коммерсантов. Немного странно, но все же заглянем внутрь. В библиотеке мы видим 14-летнего мальчика. Он в совершенстве владеет латынью, очень много времени проводит за книгами, и уже успел изучить 20-томовую энциклопедию Дидро и Даламбера. Не посещая школу, этот мальчик смог получить всестороннее образование, благодаря огромному трудолюбию и настойчивости. Этому мальчику предстоит вскоре стать всемирно известным ученым. Кто же это? И какое отношение он имеет к нам, а также империи тока.

Этим ученым является АНДРЕ-МАРИ АМПЕР. Для нас он интересен своими достижениями в электродинамике (это та часть науки физики, основы которой мы с вами сейчас изучаем). Амперу принадлежит открытие механического взаимодействия проводников с током и закон этого взаимодействия, правило определения направления тока и современная терминология, связанная с током: электродинамика, ЭДС, напряжение, гальванометр, соленоид, электрический ток и т. д. Амперу принадлежат труды во многих областях наук: ботанике, зоологии, химии, математике, кибернетике. Но об этом в другой раз.

Осторожно, двери закрываются.

8. Следующая станция нашего путешествия: СИЛА ТОКА.

Сейчас нам предстоит выяснить от чего зависит интенсивность (степень действия) тока.

Рассмотрим электрическую цепь (рис. 4). Перед нами две лампочки присоединенные к одному источнику тока. Но, совершенно верно, одна из них светит тусклее, другая ярче. Чтобы разобраться, почему, обратимся к одному из принципов, облегчающих изучение физических явлений – построению модели. Представим себя электронами внутри проводника, а входные двери школы поперечным сечением проводника. Школьные двери открываются. Осторожно, не толкайтесь.

Рис.4

Рис. 5

На часах: 7-55. Мальчики – электрончики спешат в школу (рис. 5а).

8-00: звонок, движение некоторых, неорганизованных учеников-электронов еще продолжается (рис. 5б).

Есть различие в картинках?

Правильно, в количестве электронов, проходящих через дверь – поперечное сечение проводника -  за один и тот же промежуток времени. А чем больше частиц перемещается от одного конца участка цепи к другому, тем больше общий заряд (q), перенесенный частицами. Таким образом, электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с, определяет силу тока в цепи. Вот мы и узнали, что такое сила тока, ее обозначают буквой I.

Формула этой зависимости имеет вид:  I = q / t.

А теперь давайте попробуем дать определение силы тока, я напоминаю вам, что дробная черта – это отношение. Ученики формулируют определение...

Учитель: А теперь посмотрим, как это определение выглядит в учебнике.

Ученики зачитывают определение по учебнику.

Учитель: При подготовке домашнего задания, определение выпишите в тетрадь и выучите.

Двигаясь далее по маршруту нашего путешествия, мы прибываем на станцию:

ЕДИНИЦЫ СИЛЫ ТОКА.

Единицей измерения тока в 1948 году на международной конференции по мерам и весам было предложено считать 1 Ампер. (I) = 1A

А сейчас, ребята, я попрошу вас быть предельно внимательными. Следующая часть урока поможет вам при выполнении домашнего задания.

Насколько велика сила тока 1 А, поможет вам разобраться следующая таблица.

Таблица № 1

В этой таблице мы видим, на какую силу тока рассчитаны некоторые электрические приборы.

Кроме основных единиц измерения физической величины, всегда существуют дольные и кратные. Давайте вспомним перевод единиц и кратко закрепим его.

Таблица № 2

Какие единицы силы тока вы бы использовали при описании работы:

•        электромонтера высоковольтных линий электропередачи;

•        ученого, работающего со сверхчувствительными приборами;

•        ученика, выполняющего лабораторную работу на уроке физики?

9. Закрепление этих понятий

А теперь, закрепим перевод единиц. Перед вами пять значений тока. Необходимо получить значения этих же токов в амперах.  (По окончании времени из каждой группы 1 ученик выходит к доске).

 Задание группам. 1 группа: 32000 мА = А;  150 мА = А.

                               2 группа: 55 мкА = А;       3 кА = А.

                               3 группа: 0,025 кА = А;      3000 мА = А.

Молодцы ребята. Вы успешно справились с заданием.

10. Следующая станция: УЗЛОВАЯ.

Единица измерения силы тока – Ампер, является основной единицей измерения, которую нельзя выразить через более простые. Всего таких единиц семь. А единица измерения заряда - Кулон, с которой вы уже знакомы, является производной величиной и определяется через единицы силы тока. Давайте посмотрим, при какой силе тока заряд, переносимый электронами в единицу времени (1сек.), будет равен 1 Кулону. Вернемся к формуле силы тока, чему равен заряд? (Можно использовать (рис. 6)). Верно q = I * t. Отсюда:

1 Кл=1А * 1с

1 Кулон = 1 Ампер * 1 секунда

Рис. 6

У вас не возникает вопрос, а сколько электронов должно пройти через проводник, чтобы заряд, переносимый электронами, т.е. их суммарный заряд, был равен 1 Кулону? Как это найти? Конечно, необходимо вспомнить заряд 1 электрона. Он равен: qe = -1,6 * 10-19 Кл.

11. Станция: ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

Как вы уже поняли, ребята, считать электроны, для того чтобы узнать силу тока в цепи – дело трудное, неблагодарное и нереальное. Поэтому для определения силы тока в цепи придумали прибор и назвали его – АМПЕРМЕТР. Принцип действия амперметра схож с ГАЛЬВАНОМЕТРОМ. Давайте вспомним, какое действие электрического тока положено в основу действия гальванометра...

Совершенно верно – действие магнитного поля на рамку с током. Но гальванометр рассчитан на измерение очень малых токов – 0,00001 А и, при его включении, нет разницы в какую сторону течет ток. А вот амперметры могут измерять десятки и сотни ампер. Амперметр устроен так, что его включение практически не влияет на измеряемую величину. По его шкале, всегда можно определить, на какую наибольшую силу тока он рассчитан.

Можно ли включать амперметр в цепь с силой тока превышающей его максимальное значение? (Нет).

Для того чтобы уметь им пользоваться, необходимо знать следующие правила:

•        Включается амперметр в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

•        Включение амперметра производится с помощью двух клемм, или двух зажимов:

(+) и (-). Посмотрите на амперметры на ваших столах. Клемму со знаком (+) нужно обязательно соединять с проводом, идущим от (+) полюса источника.

•        Беречь прибор от резких ударов и тряски, пыли.

•        На электрических схемах обозначается:

А теперь посмотрим амперметр в действии:

Рис. 7

Чтоб все верно подключить,

Надо быстро повторить,

Твердо знать всем, следовательно,

Амперметр, включается последовательно!

Плюс источника берем,

К клемме плюсовой ведем Амперметра.

И тогда Электроны, как вода,

В одну сторону бегут

И приборам ток дают.

Цепь можно замыкать,

Показания снимать,

Силу тока измерять.

Сколько в лампочке ампер? Скажет...(Света), например!

12. Выполнение заданий

Ученики определяют цену деления прибора, показания, предел измерения.

Показания амперметра не зависят от места включения амперметра в цепь. Это видно из опыта, т.к. оба амперметра показывают одно и тоже.

IV.Итог игры.

А) Вот мы и закончили путешествие. Проводник был очень рад познакомиться с вами.

Б) Если вы поняли материал, можете его рассказать и объяснить, то поставьте себе «5»; если поняли, но есть некоторые сомнения, то «4»; если усвоили слабо, то «3».

Кто поставил 5? А кто 4, 3? Поднимите руки! Почему вы так думаете?

Учитель собирает работы.

Учитель подводит итог урока, оценивая работу учеников.