Открытый урок по теме "Последовательное и параллельное соединение проводников" в 10 классе
план-конспект урока по физике (10 класс) по теме

Тема урока: Последовательное и параллельное соединение проводников

Цель: Теоретически и экспериментально изучить параллельное и последовательное соединения проводников в электрической цепи.

Задачи:

Оборудование:

• (на одну группу)
• источник питания (4В);
• амперметры лабораторные (3 шт.);
• вольтметры лабораторные (1 шт.);
• ключ;
• реостат;
• резисторы (2 шт.);
• провода соединительные;
• проектор, экран, компьютер

Ход урока:

1. Организационная часть 

Учитель: - (СЛАЙД №1) Ребята, сегодня у нас с вами немножко необычный урок. Необычность в том, что на уроке присутствуют мои коллеги. Но, мы с вами, как и всегда, работаем в том же режиме и в том же темпе. И еще, я хочу, чтобы сегодня на уроке пищу получил не только ваш ум, но и ваше сердце и душа.

- Прежде чем начать урок, давайте в начале пожелаем друг другу хорошее настроение и настроим себя на плодотворную работу.

(Слайд №2) Сегодня на уроке я вам желаю быть как:

• ЛАМПОЧКА – пусть ваши лица светятся радостью и счастьем от правильных ответов товарищей;
• ГЕНЕРАТОР– как генератор является источником энергии, так и вы будьте инициаторами и генераторами идей;
• АМПЕРМЕТР – последовательно включайтесь в процесс обсуждения поставленной цели.

2. Актуализация знаний:

- Итак, (СЛАЙД №3) на прошлых занятиях мы с вами вспомнили такие электрические величины, как сила тока, напряжение, сопротивление; закон Ома для участка цепи. (СЛАЙД №4) Также вы знакомы с приборами для измерения силы тока и напряжения, умеете собирать простейшие электрические цепи.

Задание: Соедините при помощи стрелок физическую величину со своей единицей измерения и названием:

(Учитель вместе с учениками вспоминают основные понятия)

(СЛАЙД №5) Значит, Сила тока обозначается буквой - I; единица измерения - 1А; прибор для измерения – амперметр; физический смысл - характеризует электрический ток.

(СЛАЙД №6) Напряжение обозначается буквой - U; единица измерения - 1В; прибор для измерения – вольтметр; физический смысл – характеризует электрическое поле.

(СЛАЙД №7) Сопротивление обозначается буквой - R; единица измерения – 1Ом; физический смысл – характеризует проводник.

(СЛАЙД №8)  

Учитель: Физические величины: сила тока, напряжение и сопротивление – связаны между собой законом. Каким же?

Учащиеся отвечают: - Закон Ома на участке цепи.

Учитель: Как он читается?

Учащиеся отвечают:

(Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка).

(СЛАЙД №9)          I =

 3. Изучение нового материала

Учитель: (СЛАЙД №10)

 Простейшая электрическая цепь у нас состояла из источника тока, ключа и лампочки. В этой цепи мы использовали лишь один потребитель электрической энергии – электрическую лампочку. Но на практике такие электрические цепи встречаются редко. В основном электрические цепи состоят из большого числа потребителей электрической энергии, причём по-разному соединённых между собой.

ВОПРОС К КЛАССУ:

- Какие способы соединения проводников в электрической цепи вам известны?

Учащиеся отвечают:

- Последовательные и параллельные соединения.

Учитель: Как вы думаете, нужно ли нам подробнее изучить эти законы?

(Дети отвечают) -да

Учитель: Тогда, кто мне подскажет тему нашего урока?  

(Дети отвечают)

Учитель: (СЛАЙД №11) Запишем тему урока:

Последовательное и параллельное соединение проводников.

(Учащиеся записывают тему занятия в тетрадь.)

Учитель: Кто мне подскажет цель нашего урока?

Учащиеся отвечают:

-Изучить   последовательное и параллельное соединение проводников;

-изучить законы о последовательном и параллельном соединениях проводников;

-рассмотреть применение последовательного и параллельного соединения проводников.

 Цель нашего урока: - теоретически и экспериментально изучить параллельное и последовательное соединения проводников в электрической цепи. (Слайд №12)

Материал вам уже знаком, потому что изучали эту тему в 8-м классе, и вы, ребята, недавно изучили последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Учитель: (СЛАЙД №13) Девизом нашего урока будут слова М. Арова «Физика - удивительная вещь: она интересна, даже если в ней ничего не понимаешь».

(СЛАЙД №14) Перед вами на слайде две электрические схемы. Какие различия вы видите в этих схемах?

Ученик: Проводники, включенные в указанные схемы, соединены по-разному.

- Как соединены проводники? (ответы учащихся)1- параллельно, 2-последовательно.

- У каждого проводника можно выделить начало и конец. Пользуясь словами «начало» и «конец», сформулируйте, какое соединение проводников называется последовательным?

• (СЛАЙД №15) Последовательное соединение проводников – соединение проводников, при котором конец первого проводника соединен с началом второго, конец второго – с началом третьего и т. д.

• при котором конец каждого предыдущего проводника соединяют с началом только одного последующего,

• проводники соединены в цепь друг за другом.

Есть ли при последовательном соединении разветвления? (нет)

Учитель: (СЛАЙД №16) При данном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла (точка, в которой соединяются три (или более) проводника электрической цепи). Разветвления цепи при этом отсутствуют. То есть, через каждый проводник будет протекать один и тот же электрический ток.

Учитель: - (СЛАЙД №17) А теперь рассмотрим параллельное соединение проводников.

- Пользуясь словами «начало» и «конец», сформулируйте определение параллельного соединения проводников?

Все концы всех проводников соединены в одну точку, все начала - в другую точку.

(СЛАЙД №18) Параллельное соединение проводников – соединение проводников, при котором начала всех проводников соединяют с одной точкой электрической цепи, а концы- с другой.) 

Учитель: Об определениях последовательного и параллельного соединения проводников мы сегодня поговорили. Далее предлагаю сегодня на уроке самим экспериментально изучить последовательное и параллельное соединения проводников в электрической цепи.

Для этого класс делится на 4 группы по 4-5 человек.

(Учитель разделяет сам).

Учитель раздает на каждую группу карточку с заданием. 2 группы экспериментально изучают последовательное соединение, а 2 другие группы - параллельное соединение проводников.

На каждый стол я раздаю

• источник питания (4В);
• амперметры лабораторные (3 шт.);
• вольтметр лабораторный (1 шт.);
• ключ;
• реостат;
• резисторы (2 шт.);
• провода соединительные.

Учитель: - Ребята, давайте вспомним, как включают в цепь амперметр?

(Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют. Клемму «+» нужно обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.).

- Как включают в цепь вольтметр?

(Вольтметр включают в цепь параллельно с тем прибором, напряжение которого надо измерить).

Слайд № Прав ли Вася?  Слайд № Вася не прав.

 (Слайд № 19) Вспомним правила техники безопасности при работе с электрическими приборами:

1. При сборке электрической цепи использовать провода с наконечниками, без видимых повреждений изоляции, избегать пересечений проводов.

2. Источник тока подключать в последнюю очередь.

3. Собранную электрическую цепь включать только после проверки ее учителем.

4. Источник тока подключать и отключать при разомкнутом ключе.

5. Не прикасаться к элементам цепи, находящимся под напряжением и без изоляции.

6. Пользоваться только исправными штепсельными соединениями, розетками, гнездами и выключателями.

Порядок выполнения работы: (Слайд №20)

Задачи:

1. Экспериментально определить соотношение между величинами силы тока (напряжения) на отдельных участках цепи при параллельном и последовательном соединениях проводников;
2. Экспериментально определить общее сопротивление цепи при последовательном и параллельном соединении проводников;
3. На основании полученных в ходе исследования результатов сделать соответствующие выводы.

Слайд №21

1. Решаем, каким образом можно определить, например, силу тока на различных участках цепи. Рисуем соответствующую схему электрической цепи. У нас имеется 3 амперметра, поэтому в одной схеме задействуйте их сразу. 1 амперметр будет показывать силу тока, протекающего через 1 резистор, 2 амперметр-протекающего через 2 резистор,3 амперметр – общую силу тока
2. Показываем схему учителю.

Последовательное соединение проводников.

Учитель проверяет правильность электрической схемы. Один учащийся рисует схему на доске.

 Параллельное соединение проводников.

 3.        Собираем электрическую цепь и показываем её учителю.

4.        Замыкаем электрическую цепь. Показания приборов записываем в тетрадь. Делаем соответствующие выводы

И на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении сила тока на любых участках цепи одинакова. (Слайд №22)

По полученным нами результатам пришли к выводу, что при параллельном соединении проводников сила тока в цепи равна сумме сил токов на каждом участке цепи. (Слайд №23)

3. Затем рисуют вторую схему, на которой должны показать, в какие точки цепи нужно будет включать вольтметр для измерения напряжения на различных участках

 
Учитель проверяет правильность электрической схемы. Один учащийся рисует схему на доске.  

Учащиеся 1-2 группы определяют напряжение на различных участках цепи и на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных её участках. (Слайд №24)

3-4 группы: Пришли к выводу, что при параллельном соединении проводников общее напряжение в цепи на всех ее участках одинаково. (Слайд №25)

Учитель. А что можно сказать о сопротивлении при последовательном соединении проводников?

Далее по закону Ома определяют сопротивление на первом резисторе, на втором резисторе и общее сопротивление цепи.

1-2 группы: На основании полученных данных учащиеся делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных её проводников.

Учитель: (Слайд №26) Докажите, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных её проводников, если вы бы не собирали цепь? Подумайте. (Слайд №27) И команда, которая занимается параллельным соединением, выведите формулу для общего сопротивления при параллельном соединении.

Ученик 1-2 группы. Для расчёта общего сопротивления участка цепи, которая состоит из двух последовательно соединенных проводников, воспользуемся соотношением: U=U1 + U2

Согласно закону Ома сила тока на всем участке цепи равна  ; отсюда U = IR.

Поскольку І=І1=І2, то U1=IR1; U2=IR2.

Итак, имеем: IR= IR1+ IR2= I(R1+R2).

После сокращений I, имеем: R=R1+R2.

Учитель: Если цепь состоит из нескольких последовательно соединенных проводников, чему будет равно их общее сопротивление?

Ученик: Общее сопротивление будет равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

R=R1+R2+…+Rn , где n – количество проводников. (Слайд №28)

Учитель: Какой вывод мы можем сделать? Сравните общее сопротивление проводников с сопротивлением каждого из этих проводников.

Ученик: общее сопротивление проводников, соединенных последовательно, больше сопротивления каждого из этих проводников.

Учитель: Чему равно общее сопротивление последовательно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление?

Ученик: Общее сопротивление R последовательно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление RІ, равно

R= n RІ, где n – количество проводников.

Учитель. А что можно сказать о сопротивлении при параллельном соединении проводников?

Ученик. Для расчёта общего сопротивления участка цепи, которая состоит из двух параллельно соединенных проводников, воспользуемся соотношением: I=I1 + I2

Обозначив сопротивления проводников через R1 и R2 и воспользовавшись законом Ома можем переписать это соотношение в виде:

Поскольку при параллельном соединении проводников U=.=, получаем:

После сокращений U, имеем: .

Учитель:В общем же случае сопротивление цепи, которая состоит из параллельно соединенных проводников, можно определить, воспользовавшись формулой:

+…+, где n – количество проводников.  (Слайд №29) Сравните общее сопротивление проводников с сопротивлением каждого из этих проводников.

Анализируя последнюю формулу, можно сделать такие выводы:

Ученик: общее сопротивление проводников, соединенных параллельно, меньше сопротивления каждого из этих проводников.

Учитель: Чему будет равно Общее сопротивление R параллельно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление RІ?

• Общее сопротивление R параллельно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление RІ, равно R=, где n – количество проводников. Например, если цепь состоит из двух параллельно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление RІ, то общее сопротивление R этого участка будет равно: R=. (Слайд №30)

Давайте повторим, что мы сегодня экспериментально доказали? (Слайд №31, №32, №33)

Учитель: Какие примеры вы можете привести последовательного соединения проводников?

Ученик: новогодняя гирлянда (Слайд №34)

Учитель: А теперь подумайте какие достоинства и недостатки вы можете выделить при каждом соединении?

- Давайте подумаем, каким главным недостатком обладает последовательное соединение проводников?

Ученик: Недостатком последовательного соединения является то, что если выйдет из строя хоть одна из ламп, гореть не будут все, так как нарушается электрическая цепь.

А вторым недостатком, как Вы уже догадались, является слабое свечение. При последовательном соединении двух ламп напряжение 220В будет делиться пополам, и составит 110В для каждой. Поэтому последовательное соединение ламп накаливания на напряжение 220В в домашних условиях практически не применяется.

Достоинство: простота сборки.

Учитель: Какие примеры вы можете привести параллельного соединения проводников?

Ученик: лампы в кабинете, все бытовые приборы подключаются в сеть напряжением 220 В. (Слайд № 35)

Учитель: А почему же лампы в кабинете не соединяются последовательно?

Ученик: Лампы в квартире, кабинете соединяют параллельно для того, чтобы при перегорании одной из них свет в кабинете не погас.

Учитель: Какие преимущества и недостатки можно выделить при параллельном соединении?

Ученик: При параллельном соединении при выключении одного из элементов, цепь продолжает функционировать дальше (такое подключение позволяет включать различные приборы в сеть совершенно независимо друг от друга, и при выходе их из строя одного из них, это не влияет на работу остальных). Но все приборы должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение. (Слайд №36)

К вашей квартире подведено напряжение 220 В, и, предположим, оно потребляет ток 10 А. Тогда согласно закону Ома для участка цепи сопротивление квартиры можно рассчитать: R==. Чем больше приборов будет подключено одновременно, тем будет меньше общее сопротивление всей квартиры. Предположим, что вечером, когда вся семья в сборе, вы играете на компьютере, папа смотрит телевизор, сестра убирает квартиру с помощью пылесоса, бабушка включила электрокофемолку, а мама гладит белье электрическим утюгом. И если вы еще подключите ещё какой-нибудь прибор, то сопротивление квартиры резко упадет, а значит, резко возрастет по закону Ома для участка цепи, сила тока. Сила тока превысит свое допустимое значение, и тогда вся квартира обесточится. Но это еще не самое страшное: при резком увеличении силы тока интенсивно проявляется тепловое действие. Может расплавится изоляция проводников, по которым протекает электрический ток, и оголенные проводники замкнутся между собой- произойдет короткое замыкание. Вся надежда в этом случае только на предохранители.

4.Физкультминутка. Встаньте. Задвиньте стулья, чтоб они вам не мешали. Вы - электрические проводники. По моей команде 1 и 2 группы должны соединиться в последовательную цепь, используя провода-руки, а 3 и 4- в параллельную. Разомкните свою цепь. Садитесь.

5. Закрепление нового материала. Решение задач на слайдах. (Слайд № 37,38,39,40)

6. Подведение итогов. Рефлексия. (Слайд №41, №42)

Беседуя с учащимися, подводим итог тому, что нового узнали сегодня на уроке. Затем вместе отвечаем на контрольные, делаем вывод, подводим итоги по выполнению задач урока. Проводим рефлексию. Сдаем листочки.

Сегодня на уроке я узнал (вспомнил)…….Теперь я могу…………Было интересно……….

Было трудно……….

7. Домашнее задание: п. 107. №799 из задачника Рымкевич  (Слайд №43)

Учитель: Часто на практике пользуются смешанным соединением проводников. Смешанным называют соединение, содержащее участки последовательного и параллельного соединения. Такую цепь разбивают на участки, где они соединены либо параллельно, либо последовательно и производят расчет. Ну о смешанном соединении мы поговорим на следующем уроке и будем решать задачи.

Выставление оценок. (Слайд №44)

Ф И______________________________________________Кл._____________

Лабораторная работа      

Изучение последовательного и параллельного соединений проводников

Цель: экспериментальная проверка законов последовательного и параллельного соединений проводников:

1) ознакомиться с приборами для проведения этой лабораторной работы                            

2) научиться соединять резисторы последовательно и параллельно

3) научиться измерять и рассчитывать сопротивление при последовательном и параллельном соединении резисторов

Приборы и материалы: источник тока, два резистора, амперметр, вольтметр, ключ замыкания, соединительные провода

Указания к работе и выполнение работы

1 часть: изучение последовательного соединения

1. Заполните  пропуски в формулах последовательного соединения

                 I=I1…I2                          U=U1…U2              R=R1….R2                

          2 .   Нарисуйте схему электрической цепи для изучения последовательного соединения:

3.  Соберите цепь для изучения последовательного соединения проводников по схеме.
4. Измерьте силу тока на разных участках цепи.

         5.  Поочерёдно включая вольтметр к первому резистору, ко второму резистору и ко всему участку, измерьте напряжение. Результаты измерений занесите в таблицу.

6. Вычислите сопротивления и занесите результаты в таблицу

            R1= =….Ом         R2=         R=   

7. Занесите данные в таблицу.
8. Проверьте законы (см пункт 1) последовательного соединения по данным таблицы.

Контрольный вопрос

1. Как соединяются потребители электроэнергии в квартирах? Почему?

Ответ:

2. Как соединены лампочки в елочной гирлянде? Почему?

Ответ:

Рефлексия:

Сегодня на уроке я узнал(вспомнил)…….

Теперь я могу…………

Было интересно……….

Было трудно……….

Знания, полученные на уроке, пригодятся……

Ф И______________________________________________Кл._____________

Лабораторная работа      

Изучение последовательного и параллельного соединений проводников

Цель: экспериментальная проверка законов последовательного и параллельного соединений проводников:

1) ознакомиться с приборами для проведения этой лабораторной работы                            

2) научиться соединять резисторы последовательно и параллельно

3) научиться измерять и рассчитывать сопротивление при последовательном и параллельном соединении резисторов

Приборы и материалы: источник тока, два резистора, амперметр, вольтметр, ключ замыкания, соединительные провода

Указания к работе и выполнение работы

2 часть: Изучение параллельного соединения

1. Заполните   пропуски в формулах параллельного соединения

      U=U1…U2                      I=I1….I2                   

2 .  Нарисуйте схему электрической цепи для изучения параллельного соединения:

3.    Cоберите цепь для изучения параллельного соединения проводников по схеме.

4.  Замкните цепь и измерьте напряжение на сопротивлениях R1,  R2,  и напряжение на участке цепи, состоящем из двух резисторов:

5. Измерьте силу тока на разных участках цепи.

6.Пользуясь измеренными данными вычислите сопротивление участка при параллельном соединении    R1 =………Ом            R2=………         R=………   (измеренное сопротивление)

7.Занесите данные в таблицу.

8.Проверьте справедливость формул (см пункт1) законов  параллельного соединения по данным таблицы.

Сделайте вывод.

Контрольный вопрос

3. Как соединяются потребители электроэнергии в квартирах? Почему?

Ответ:

4. Как соединены лампочки в елочной гирлянде? Почему?

Ответ:

Рефлексия:

Сегодня на уроке я узнал(вспомнил)…….

Теперь я могу…………

Было интересно……….

Было трудно………

Знания, полученные на уроке, пригодятся……