Урок физики в 8 классе "Электрический Бум"
методическая разработка по физике (8 класс) по теме

   Урок                      «Электрический бум»

Тип  урока   комбинированный (веб-квест)

Вид урока ролевая игра

Цель урока:

 выработка умений самостоятельного применения знаний в комплексе и перенос их в новые условия.

Образовательная:  закрепление и применение знаний основных физических величин и понятий  электричества, представление о сверхпроводимости, физических основ молнии, техники безопасности

Развивающая:  развитие и активизация мышления обучающихся, познавательного интереса и мотивов обучения, развитие творческих способностей.

Воспитательная:  укрепление коллективизма при совместной работе обучающихся, товарищества и взаимоподдержки.

Оборудование и обеспечение урока:

1)механическая модель участка проводника с током, лампы (25 и 60 Вт), провода.2) Электронные пособия: презентации, интерактивные модели «Сверхпроводники», объекты смат- доски для решения задач. 3) листы с заданиями 4) компьютер «Архимед» и магнитный датчик,5) ПК, проектор 6) смат-доска

Подготовка к уроку:

Творческие задания (за две недели до урока) по группам (ведущие-сыщики Холмс и Ватсон, представители бюро «Сверхпроводник», «Дневной Дозор», НИИ «Молния», Елена Малышева и её команда, учитель мисисс Хадсон)

Место урока в системе уроков

Заключительный урок темы «Электромагнитные явления» в 8 класс

Структура урока

I Организующий момент

Сообщение темы и цели урока

Учитель: Завершая тему электричество и магнетизм, хотелось бы сегодня ещё раз поразмышлять над этим интереснейшим природным феноменом, ещё раз открыть для себя  что-то новое, понять, а готовы ли мы шагать в ногу с миром, где царит и правит электричество, как ужиться с ним ,чтобы оно не стало нашим врагом. Для этого урока некоторые из вас выполнили небольшие задания. Урок мне помогут провести Шерлок  Холмс и  Джеймс Ватсон.

II. Представление творческих заданий, решение проблем (основной материал)

1.Ватсон : смотрите , Холмс, птичка свободно сидит на проводе, хотя на концах провода электрическое напряжение220 В, птичка не погибает . Вы никогда об этом не задумывались?

Холмс:  Это элементарно, Ватсон, вспомните закон Ома для участка цепи: птица является параллельно подключённым участком с большим по сравнению с проводником сопротивлением , поэтому через неё потечёт очень маленький ток.

Рисует альтернативную цепь…

В:  что же можно сказать о человеке в данной ситуации? Что будет, если он  коснётся руками провода?

Х : ответить не просто. кажется..нам давно пора заняться расследованием электрической цепи, вдуматься , что такое электрический ток , напряжение, сопротивление.

В : чего же тут думать: ток это направленное движение заряженных частиц, напряжение работа электрического  поля по перемещению единичного положительного заряда, а сопротивление…и того проще

Х :  постойте, не торопитесь, далеко не проще. вы когда–нибудь слышали о сверхпроводимости?

В: первый раз слышу

Х: Это  когда у проводника полностью отсутствует сопротивление

В: неужели это возможно? вы шутите? заряженным частицам  мешают продвигаться по проводу атомы вещества, поэтому проводники всегда обладают сопротивлением

Х:  Хорошо, признаюсь, я уже начал собственное расследование и  связался с нужными людьми, я  вас познакомлю  с агентами бюро «Сверхпроводники»    Прошу вас. джельтмены

2. Агенты бюро «Сверхпроводник»:

1)Рассмотрим простейшую (механическую) модель участка проводника с током. Шарик это электрон в металле, ему мешают двигаться ионы –осколки атомов, их роль играют гвозди. Наклон доски отражает напряжение на участке цепи, чем больше наклон, тем больше напряжение и больше сила тока. 2)Или рассмотрим компьютерную модель  (Интерактивный учебник 8 кл)

 Действительно, ионы  в проводнике присутствуют всегда и препятствуют прохождению тока. Было опытным путём установлено, что при нагревании металлического проводника, его сопротивление увеличивается.

Почему? ………..

И соответственно при охлаждении сопротивление уменьшается, а при некоторой критической температуре исчезает совсем Свойство сверхпроводимости обнаружено у 20 с лишним металлов, во время охлаждения при определённой температуре их сопротивление скачком падает до 0.

3) Посчитано, что каждая пятая электростанция работает на ветер, точнее. подогревает воздух, энергия теряется из-за нагрева проводов. Сверхпроводники не нагреваются, поэтому открываются огромные перспективы их применения для передачи электроэнергии

Наиболее важными областями применения сверхпроводников является создание сильных магнитных полей,. Электромагнит из сверхпроводящего материала может работать без подвода энергии извне сколь угодно долго, поскольку однажды возбужденный в нем ток не затухает. .

Сверхпроводящие кабели имеют поперечное сечение в виде ряда многослойных труб с вакуумной изоляцией между ними. Внутренние трубы покрыты слоем сверхпроводящего материала толщиной около 0,3 мм и заполнены жидким гелием. В качестве сверхпроводника может быть использован сплав ниобия с титаном или цирконием. Кабели подобной конструкции прошли производственные испытания в России, США и Японии.

1. Однако нулевое сопротивление не единственная отличительная черта сверхпроводников. Они выталкивают из себя магнитно поле. Можно наблюдать полёт магнита(  Гроб Магомета)

2)Использование эффекта сверхпроводимости позволяет создать поезд без колес с магнитной подвеской и тягой – поезд на магнитной подушке

Схема поезда на магнитной подушке, (Слайд)

В днище вагонов поезда установлены сверхпроводящие электромагниты 4, охлаждаемые жидким гелием 5. При движении поезда в алюминиевых полосах-рельсах 1 наводятся токи, в свою очередь создающие магнитные поля. Согласно правилу Ленца, магнитное поле индуцированного тока противоположно по направлению внешнему магнитному полю, и между магнитом и алюминиевой полосой возникают силы отталкивания, приподнимающие вагон над эстакадой. Применение сверхпроводящих магнитов позволяет поднять вагон над дорогой на высоту более 100 мм.Колеса в поезде на магнитной подушке используются, как в самолете, только для разгона и торможения. По аналогии такие поезда называют магнитопланами.В Японии проложена скоростная магистраль между Токио и Осакой протяженностью 500 км, по которой курсируют сверхпроводниковые поезда со скоростью 500 км/ч.

3 Решение проблемы

Х; Спасибо, джельтмены….Ватсон, у меня по этому делу сохранилась одна архивная запись. Хотите потренироваться в гибкости мышления?

В я весь во внимании

Х хорошо знакомые нам персонажи попали в неприятную историю : отправились в космическое путешествие и высадились на астероиде, который состоял из сверхпроводникового материала Давайте посмотрим что же с ними произошло …..

Фрагмент мультфильма «Пин-код.Сверхпроводники»

Герои зависли над планетой . Что делать, Ватсон?

Учитель (миссис Хадсон) Позвольте вмешаться, пусть этот вопрос относится ко всем слушателям дела… Ответы…………

В: Я всегда восхищался вашим, Холмс, любимым методом мышления дедукцией

Х: у нас ещё есть вопросы, в которых надо хорошенько разобраться.В частности какие токи могут окружать человека ,например, в природе. Как вы думаете, Ватсон, ток может идти через воздух?

В: я привык думать что токи идут только по проводам

Х: а молнии? Это и есть прохождение заряда по воздуху .Я давно искал, хотел понять что такое молния и представьте себе нашёл научно-исследовательский институт .где мне предоставили нужную информацию.

4.Сотрудники НИИ «Молния»

Сообщение с презентацией…………………………….

5.Решение проблемы

Учитель: Спасибо, вам. Теперь я думаю многие мне подскажут что делать мне, если гроза застала меня на прогулке ( а в руках у меня зонт с металлическим наконечником, в сумочке ключи, сотовый телефон и собачка на металлической цепочке)  Продемонстрировать………………….

Х:      Это элементарно. Согласитесь ,Ватсон, не такие уж сложные задачи стояли перед нами. А вот сейчас действительно нужно напрячь свой мозг

6 Объяснение опыта

Демонстрация  

Х: две лампы мощностью 15 и 60 Вт включены в сеть последовательно

Какая из ламп будет гореть ярче?

В  :понятно, что лампа мощностью 60 Вт

Х:  давайте проверим на опыте ( лампочка в 25 Вт горит ярче)

Кто может объяснить? ....Подсказка

7  Задание начертить и собрать цепь  ( работа с листами и на смат- доске)

Учитель:  мы продолжаем гимнастику ума

используя  интерактивную модель, собрать цепь таким образом, чтобы при замыкании электромагнита загоралась красная лампа, а при размыкании зелёная

В:-мы  так и не ответили на вопрос что же будет с человеком, если он коснётся провода?

                      Х- Ватсон что бы ответить какой ток опасен для человека, вам не кажется что нам нужно обратиться к медикам, врачам ,именно врачам  необходимы глубокие познания в области электричества. У меня сюрприз у нас в гостях

8  Елена Малышева и её команда

В Здравствуйте, Елена, какой же ток опасен для человека?

. Е. М.Здравствуйте Ток величиной около 100 ма является смертельным (смертельная реакция) и даже 50 миллиампер хватит что бы отправить человека на тот свет  

В  но на лабораторных работах в обычных школах по проводникам проходят токи до 2х А?! Выходит, ребята подвергаются большой опасности?

1)Е.М. Никакой опасности они не подвергаются. НЕ ВАЖНО КАКОЙ ТОК ТЕЧЕТ ПО ПРОВОДУ ЧЕРЕЗ КАКУЮ ТО НАГРУЗКУ. ВАЖНО какой ток "ответвится" от этого провода и потечет через тело человека на землю при его сопротивлении тела... :-) нам нужно знать сопротивление тела человека.

Сопротивление тела человека в зависимости от состояния организма и условий внешней среды колеблется в очень широких пределах и поэтому имеет существенное значение для исхода электротравмы, но обычно для расчётов берут сопротивление 1000 Ом ). Основное сопротивление оказывают кожные покровы, оно может колебаться от 2000 Ом до 2000000 Ом, что зависит от напряжения тока (чем выше напряжение, тем меньше сопротивление), от состояния кожи (толстая, сухая кожа обладает большим сопротивлением) и организма в целом (его реактивности, состояния нервной, эндокринной и других систем). Имеет значение также количество потовых желез в коже, степень ее кровенаполнения, загрязнения различными веществами. Поэтому сопротивление кожи неодинаково у разных людей, на различных участках тела одного человека и на одном участке в разное время. Особенно большое значение имеет влажность (потливость) кожи. Сопротивление кожи, смоченной водой, падает на 40%. Этим объясняется повышенная опасность электротравмы в жаркое время года и в "горячих", влажных помещениях.

2)Опасная  величина тока100 мА может быть как при низком напряжении (до 100 в) и малом сопротивлении тела человека (около 1000 ом), так и при напряжении выше 1000 в и большом сопротивлении тела. Однако в последних случаях смертельный исход чаще наступает от ожогов, а не от непосредственного действия тока. В связи с большим диапазоном величины сопротивления тела напряжение, опасное для человека, колеблется в широких пределах - от 10 в до сотен тысяч вольт переменного тока. Чем выше напряжение, тем легче ток преодолевает сопротивление и тем он опаснее, но эта зависимость не строго пропорциональна. Для жизни наиболее опасно напряжение 120 - 500 в, наибольшее число моментальных смертельных исходов наблюдается при напряжении 127 - 220 - 380 в переменного тока. Это объясняется свойством такого тока вызывать нарушение сердечной деятельности. При поражении током 1000 в и выше опасность для жизни несколько снижается, поскольку при контакте, как правило, возникает электрическая дуга и образуются ожоги с обугливанием тканей, что препятствует прохождению тока через организм.

Когда человек касается провода, находящегося под напряжением выше 240 В,

 ток пробивает кожу. Если по проводу течет ток, величина которого еще не смертельна,

 но достаточна для того, чтобы вызвать непроизвольное сокращение мышц руки

 (рука как бы “прилипает” к проводу), то сопротивление кожи постепенно уменьшается, и в конце концов ток достигает смертельной для человека величины в 0,1 А. Человеку, попавшему в такую

 опасную ситуацию, нужно как можно скорее помочь, стараясь “оторвать” его от провода,

 не подвергая при этом опасности себя.

9 Выполнение задания

от Елены Малышевой (расчёт тока через тело человека в экстремальной ситуации)

Рассчитать какой ток пойдёт через тело человека  при напряжении 220В

Х: спасибо .Ватсон, я думаю знания нам помогут избежать всякого рода опасностей, связанных с электрическим током, а вот как быть с коварным невидимкой ?

В: что Вы имеете ввиду?

Х:  электрическое и магнитное поле

В:  я тут недавно встретил странных людей, которые ходили по улице с подозрительным прибором

Х: они уже здесь

10 «Дневной Дозор»

Мы рады рассказать вам  о нашем приборе, он измеряет физическую величину, которая характеризует магнитное поле в какой- либо его точке. Эта величина  называется магнитной индукцией. Магнитная индукция измеряется в Теслах.  Мы знаем ,что вокруг  Земли  существует магнитное поле, оно  наш невидимый  защитник. В норме  магнитная индукция поля Земли составляет 0,5Ч*10-4Тл, тогда как поле между полюсами сильного электромагнита – порядка 2 Тл и более.

 Прибор называется датчик магнитной индукции, он соединён с компьютером, где при запуске программы сразу идёт замер величины (свыше 10 замеров в секунду) Результаты  измерений сразу выводятся на экран в виде графика.   Измерения  магнитного поля в классе и вокруг школы таковы….Во время звонка по сотовому телефону…

(видеоролик)

11 Задание (на листах)

Перевести единицы магнитной индукции в Тл и ответить на вопрос превышают ли показания прибора нормальное значение индукции поля?

……………….

Спрашивается зачем нам это надо знать? Дело в том, что электромагнитные поля так плотно обступили нас со всех сторон, в мегаполисе поля так сконцентрированы. Что казалось бы электричество можно брать прямо из воздуха.

12 Просмотр

Презентации

видеоролика об опасности излучения в квартирах, сотового телефона…..

III Заключительный этап урока

Учитель: Да, мы с вами живём в эпоху электромагнитного взрыва –бума. Что же нам делать, что бы цивилизация своими благами не уничтожила нас?

Обучающиеся…

У: Да, только глубокие знания могут уберечь человека от пагубных поступков, защитить, спасти.

Что нового лично для себя ты узнал на этом уроке?....Подчеркнуть роль опыта, эксперимента, умение мыслить

У: Вы сделали только первые шаги в познании электромагнетизма, завершая эту тему мы с ней не прощаемся.

 На экране: всем-5 Домашнее задание отменяется Всем спасибо за работу

Самое последнее слово

Холмс: мы хотим, что бы изучая физику вы самому сложному явлению могли сказать Это элементарно, Ватсон

Выполнить с удовольствием

1.Нарисуйте, как надо выполнить соединения, чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К , а при размыкании — зеленая 3.

2. Рассчитать какой ток пойдёт через тело человека  при напряжении 220 В

3. Определите общее сопротивление цепи, изображенной на схеме, r1= r2= r5= r6= 1 Ом, r3= 10 Ом, r4=8 Ом

4..Нарисовать схему соединения резисторов R = 2 Ом, R = 4 Ом и  R = 6 Ом, в котором

общее сопротивление цепи равно  3 Ом.