Конспект урока по теме "Параллельное и последовательное соединение проводников."

9

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 класс, 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 обучающиеся делится на 2 группы по 4-5 человек.

(Учитель разделяет сам).

Учитель раздает на каждую группу карточку с заданием. 1 группа экспериментально изучают последовательное соединение, а другая группа - параллельное соединение проводников.

На столы 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 №19 Прав ли Вася? Слайд № 20 Вася не прав.

(Слайд № 21) 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 №22)

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 №23

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 №24)

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 №25 )

1. 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 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 №26)

2 группы: Пришли к выводу, что при параллельном соединении проводников общее напряжение в цепи на всех ее участках одинаково. (Слайд №27)

Учитель. А что можно сказать о сопротивлении при последовательном соединении проводников? (Слайд 28)

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

1 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: Докажите, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных её проводников, если вы бы не собирали цепь? Подумайте. И команда, которая занимается параллельным соединением, выведите формулу для общего сопротивления при параллельном соединении.

Ученик 1 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=IR_2.

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+…+R_n , где n – количество проводников. (Слайд №29)

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 R^І, равно

R= n R^І, 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 №30 ) 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 R^І?

• Общее сопротивление R параллельно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление R^І, равно R= , где n – количество проводников. Например, если цепь состоит из двух параллельно соединенных проводников, которые имеют одинаковое сопротивление R^І, то общее сопротивление R этого участка будет равно: R= . (Слайд №31)

Давайте повторим, что мы сегодня экспериментально доказали? (Слайд №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. (Слайд 37) 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 № 38,39,40, 41, 42,43)

6. Подведение итогов. Рефлексия. (Слайд №44)

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. (Слайд 45)

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

Было трудно……….

7. Домашнее задание: п. 107. №799 из задачника Рымкевич (Слайд №46)

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 №47)