Расчет сопротивления проводника

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Время

I. Организационный этап

Цель этапа: Включение обучающихся в деятельность на личностно-значимом уровне

1

Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, создаёт эмоциональный настрой.

Проверяют свою готовность к уроку.

II. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся

Цель этапа: мотивировать учащихся к учебной деятельности посредством создания эмоциональной обстановки.

5

-Ребята, на предыдущих уроках мы с вами узнали много нового об электричестве.
Сегодня я предлагаю начать урок с небольшого стихотворения, связанного с электрическими явлениями:

Как вы думаете, над какими проблемами пришлось биться ученым, для того чтобы мы все легко могли пользоваться электричеством?

- Оглянемся вокруг – повсюду мы окружены электрическими приборами. Для передачи электрического тока к этим приборам применяют соединительные провода.
- Как вы думаете, из чего они сделаны? (Передает образцы различных проводов и демонстрирует на экране)

Проволока обычно круглая, редко — шестиугольного, квадратного, трапециевидного или овального сечения из стали, алюминия, меди, никеля,титана, цинка, из сплавов и других металлов. Выпускают также биметаллические и полиметаллические проволоки

- А почему бы их не сделать из других материалов?

(Дети высказывают своё мнение: слишком дорого, нужны дешевые металлы, нужен гибкий материал и т. д.)
- На эти и другие вопросы можно точно ответить только тщательно изучив электрические свойства различных материалов.

- Давайте сегодня попробуем выяснить, как ведут себя различные материалы по отношению к электрическому току. (Цель)
- Для этого предлагаю, поставить себя на место ученых: выдвинуть гипотезы и проверить их, проведя несколько опытов с электрическим током в реальной и виртуальной лаборатории.

Просмотр слайдов с анимацией (по мотивам стихотворения).

(Сссылка на
Прил.1 Презентация к уроку. Слайды 1-5)

Дети высказывают своё мнение:
- нужно было придумать, как вырабатывать электрическую энергию разными способами
- решить, как доставлять электричество до потребителей
- изобрести различные электроприборы

Совместно формулируется цель урока: формирование представления о зависимости сопротивления проводника от физических величин.

.

III. Актуализация знаний

Цель этапа: актуализация изученных способов действий, достаточных для построения нового знания, их обобщение и знаковая фиксация

10

- Перед началом экспериментов давайте вспомним, что полезного мы уже знаем про электрический ток. (Ссылка на Прил.1. Презентация к уроку. Слайды 6-11)

• Что называют электрическим током? В чем причина электрического сопротивления? (Слайд № 6)

• Что изображено на экране? (Слайд № 7)

• Перечислите основные элементы электрической цепи? (Слайд № 8)

• Какими тремя величинами характеризуется электрическая цепь? (Слайд № 9)

• Какая связь существует между этими величинами? (Слайд № 10)

• Запишите символами фразы:
  «Сила тока прямо-пропорциональна напряжению»

«Сила тока обратно-пропорциональна сопротивлению»

- А теперь предлагаю поиграть и проверить , можем ли мы правильно применить наши знания по электричеству. (Проверка умения систематизировать и обобщать полученные знания).

Используется технология шестиугольного обучения. Нужно найти сопротивление проводника по графику I(U) и выстроить связи с помощью карточек
(Прил.3 Шестиугольный тест (пример задания))

Ссылка на Web-версию и QR-код к заданию (можно выполнять на мобильном устройстве)
https://www.classtools.net/hexagon/201802-iMjAZc

- Вы хорошо справились с заданием и показали, что умеете находить сопротивление проводника, если известны сила тока и напряжение. Но мы все еще не выяснили, от каких параметров самого проводника оно зависит!

- Давайте подумаем, от чего может зависеть сопротивление проводника?
- Какие параметры характеризуют любой предмет?
(Длина, ширина, температура, сечение, плотность и т.д.)

- У нас есть возможность проверить в лаборатории зависимость сопротивления от некоторых из этих параметров.

Учащиеся отвечают на вопросы, проговаривают формулировки и правила по разделу «Электрические явления».

После каждого вопроса на слайде появляется правильный ответ

Фронтальный опрос всего класса проводится с помощью приложения Plickers, установленного на мобильном телефоне учителя, что позволяет мгновенно оценить ответы всего класса и упростить сбор статистики (Ссылка на описание в Прил. 2).

Выполнение задания-игры, самопроверка.

Учащиеся рассматривают образцы различных проводов, выдвигают свои предположения.

IV. Первичное усвоение новых знаний.

Цель этапа: обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний, связей и отношений в объекте изучения.

12

Исследование.

Цель: установление в ходе экспериментального исследования, как влияет на сопротивление та или иная характеристика проводника

Учитель организует коллективную деятельность учащихся по проверке высказанных ими утверждений, предлагает вопросы, подводящие детей к самостоятельным выводам. Форма урока, используемая учителем (виртуальная лаборатория и реальный эксперимент), позволяет учащимся работать в группах, что способствует созданию комфортного климата на уроке и активизации деятельности учащихся.
Для проведения экспериментов класс делится на три «лаборатории»:

1-я работает с реальным оборудованием: источник питания, несколько резисторов, амперметр, вольтметр (Прил.1. Слайд 16)

2-я использует программу «Начала электроники» (Прил. 1 Слайд 18)

3-я проводит опыт в виртуальной лаборатории.
(Прил.1. Слайд 20) (Файл - Прил.4 Вирт. Опыты)

Две группы работают с проводниками, имеющими равные длины и площади поперечного сечения и разное удельное сопротивление.

Две группы работают с проводниками из одного материала, имеющими равные длины, но разные площади поперечного сечения

Две группы работают с проводниками из одного материала, имеющими равные площади поперечного сечения, но разные длины

Необходимо выполнить задание в соответствии с планом, проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

План экспериментального исследования

1. Собрать цепь, используя данное оборудование.

2. Снять показания амперметра и вольтметра при включении в цепь данных металлических проводов и вычислить сопротивление.

3. Сравнить сопротивления, выяснить, что повлияло на величину сопротивления.

4. Сделать вывод.
   
   

Используя тот же прием, подводящий диалог, учитель помогает ученикам «смастерить» новое для них знание.

- Ну вот, вы успешно провели виртуальный эксперимент. Что показывает анализ измерений?

- Сформулируйте общий вывод о зависимости сопротивления проводника от физических величин

- Устанавливая зависимость сопротивления от физических величин, все ли мы учли?

Правильно. сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

- Действительно линейная зависимость сопротивления от температуры существует.
О ней Вы можете узнать в научной литературе, об этой зависимости пойдет речь в старших классах.

- Используя данные, которые мы получили в ходе экспериментального исследования, можем ли мы записать формулу для расчета сопротивления?
- Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник? Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества.

Уточните, какие физические величины входят в формулу, и каковы их единицы измерения?

Каков физический смысл удельного сопротивления? Что определяет эта величина в формуле?

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 мм².

Какие единицы измерения у этой величины?

Обратимся к таблице на экране (таблица значений удельного сопротивления различных металлов). Теперь вы сможете без труда ответить на поставленный в начале урока вопрос: из каких материалов лучше делать провода.

Учащиеся делают выводы:

Сопротивление проводника прямо пропорционально зависит от вещества, из которого он изготовлен, от длины проводника, обратно пропорционально – от площади поперечного сечения.

Учащиеся согласились, а отдельные ученики высказали предположение о зависимости сопротивления от температуры.

где r– коэффициент пропорциональности, который характеризует вещество, из которого сделан проводник

R – сопротивление проводника, [R] = Ом;

L– длина проводника, [l] = м;

S – площадь поперечного сечения,

[S] = мм², [S] = м².

[r] = Ом · мм²/м

Делают вывод:

Цветные металлы имеют меньшее удельное сопротивление, а значит, при равных других характеристиках сопротивление проводов из цветных металлов будет меньше.

Физкультминутка

Даются команды на активизацию мышц рук, головы, глаз и т.д. Например, посмотрите вверх; посмотрите на соседа слева; помашите соседу, сидящему за вами, и т.п.

Выполняют упражнения для двигательного аппарата, рук и глаз.

1

V. Первичная проверка понимания

Цель этапа: установление правильности и осознанности усвоения нового учебного материала; выявление пробелов, неверных представлений и их коррекция

- Предлагаю теперь, вооружившись нашими новыми знаниями, попробовать вычислить сопротивления различных бытовых приборов. Параметры используемых в них проводников (материал, длину, площадь сечения) вы можете задать самостоятельно воспользовавшись нашими электронными карточками. (Прил. 5 ). Полученный вами ответ внесите в соответствующее поле карточки и он будет проверен автоматически.

- Тех, кто быстро справится с заданием, прошу дополнительно определить силу тока в цепи прибора. Все ответы вписываем в нашу общую электронную таблицу.
(Ссылка на таблицу в сети)
(По мере внесения ответов в таблицу, на листе Excel автоматически строится график )
(Прил. 6)

- Объединим наши результаты и посмотрим на получившиеся зависимости на графиках
(Можно это делать на обычной классной доске, в локальной сети… или
в сети Интернет… ).

- Какой вывод можно сделать из полученных результатов ? О чем говорят эти графики?
Учащиеся после анализа первых двух графиков (прямая R(L) и гипербола R(S)) еще раз делают вывод о характере зависимости сопротивления проводника от его параметров,

а из второго ( гипербола I(R))также о зависимости силы тока от сопротивления в законе Ома.

Каждый учащийся выбирает из списка свой бытовой прибор и выполняет требуемые расчеты.
Числовой ответ заносится в электронную карточку для автоматической проверки.

Результаты проверки отмечаются в маршрутном листе

После выполнения задания всеми учащимися на экране формируется сводная таблица и делается вывод об эффективности использования различных материалов в качестве нагревательных элементов в бытовых приборах.

10

VI. Этап первичного закрепления с проговариванием во внешней речи

Цель этапа: усвоение учащимися нового способа действия при решении типовых задач.

Мы все сегодня хорошо поработали, повторили тему «Электрический ток», провели измерения, решили практические задачи. Эти знания и умения нам также пригодятся и на следующих уроках, при решении более сложных задач. Но в процессе работы некоторые из вас могли допускать ошибки, что-то забыть. Как мы договорились, все ваши недочеты зафиксированы в вашем маршрутном листе, и я прошу вас проработать их к следующему уроку.
Вы можете задать сейчас вопросы, если что-то осталось непонятным, мы постараемся вместе на них ответить.

Дети анализируют маршрутный лист (т.е. свою работу на уроке).

Учащиеся задают классу оставшиеся вопросы. Остальные отвечают на них.

Учитель корректирует ответы ребят

3

Рефлексия (подведение итогов занятия)
Цель этапа: осознание уч-ся своей учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса

3

Теперь, когда вы получили ответы на все вопросы, я предлагаю подсчитать количество баллов, набранных вами за время урока и оценить свою работу одной из предложенных фраз:

• Я работал идеально весь урок

• Я работал хорошо, но иногда кое-что забывал

• Я работал хорошо, но иногда кое-что забывал, ошибался в вычислениях

• Я работал не всегда хорошо, часто ошибался, отвлекался

Результаты опроса можно увидеть по ссылке: опрос в сети Интернет…

По желанию и критериям учителя баллы могут быть переведены в оценку за урок. Можно также оценивать отдельные этапы урока.

- Теперь вы готовы самостоятельно выполнить домашнее практическое задание:

Домашнее задание. Ответить на вопросы §§ .

Практическое задание:

1. Рассчитать сопротивление троллейбусных проводов (медных, сечением 100 мм²) . Длину задать самостоятельно.

2. Дополнительно. Решить аналогичную задачу для рельса в метро. Необходимые параметры найти в сети Интернет.

Учащиеся суммируют свои баллы в соответствии с маршрутным листом и оценивают свою работу на уроке, степень освоения материала

Записывают домашнее задание.

Этап урока

Набрано баллов

Рекомендации

Тест на знание терминов и формул

Работа в виртуальной лаборатории

Решение задач из электронной карточки

Итог

Самооценка работы на уроке (подчеркнуть одно из утверждений)

• Я работал идеально весь урок

• Я работал хорошо, но иногда кое-что забывал

• Я работал хорошо, но иногда кое-что забывал, ошибался в вычислениях

• Я работал не всегда хорошо, часто ошибался, отвлекался