Суд над сопротивлением.
методическая разработка на тему

ОТКРЫТЫЙ УРОК

СУД НАД СОПРОТИВЛЕНИЕМ

1 группа

Учитель физики

Халидова Б.А.

«Науку всё глубже постигнуть стремись,

Познанием вечного жаждой томись.

Лишь первых познаний блеснёт тебе свет,

Узнаешь: предела для знания нет.    Фирдоуси (персидский поэт).

Тема урока: «Суд над сопротивлением».

Цель урока: Раскрыть сущность физической величины – электрического сопротивления.

Задачи урока:

Предметные: формирование представлений об электрическом сопротивлении и единицы его измерения, организация усвоения основных понятий по данной теме, формирование научного мировоззрения учащихся. При описании явлений правильно трактовать физический смысл используемых физических величин, их обозначения и единицы измерения.

Метапредметные: развитие умения генерировать идеи, выявлять причинно-следственные связи, искать аналогии и работать в команде, пользоваться альтернативными источниками информации, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, применять их на практике, использовать различные источники для получения информации.

Личностные: формирование умений управлять своей учебной деятельностью, подготовка к осознанию выбора дальнейшей образовательной траектории, формирование интереса к физике при анализе физических явлений, формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления.

Методы обучения: репродуктивный, проблемный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся:коллективная, индивидуальная, групповая.

Оборудование: портреты ученых, реостат ползунковый и рычажной, амперметр, вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, набор последовательных и параллельных проводников, лампочки, презентация к уроку.

Действующие лица: секретарь суда, народные заседатели, судья, прокурор, адвокат, сопротивление, свидетели защиты (чудопечкин, умник, рассудительный, реостат), свидетели обвинения (шаговых, задача, лампочка).

Содержание урока:

Секретарь суда: Встать! Суд идет!

Главный судья: Сегодня слушается дело № 1 по обвинению Сопротивления. Электрическое сопротивление обвиняется в том, что по его вине происходят многочисленные пожары, порча электрических приборов и другое. Мы приглашаем сегодня обстоятельно разобраться в этом деле, справедливо и беспристрастно выслушать показания свидетелей и вынести справедливый приговор.

Секретарь суда: Ввести подсудимого.

Главный судья: Установим личность подсудимого. Подсудимый! Ваша фамилия, имя и отчество?

Подсудимый: Сопротивление Электрическое.

Главный судья: Место и год рождения?

Сопротивление: Иезуитская коллегия г. Кельна, 1825-1826 г.г.

Главный судья: Ваши родители?

Сопротивление: Матери своей я не имею, скорее всего, ее и не было. А вот отец мой – немецкий физик Георг Симон Ом.

Главный судья: Расскажите биографию.

Сопротивление: Она есть в деле. Я могу от волнения пропустить что-либо важное, поэтому прошу суд зачитать ее.

Секретарь суда: Биография Сопротивления Электрического. Мой дедушка – потомственный вестфальский кузнец, передал своим детям трудовые традиции семьи Омов. Он был очень умным человеком. Понимая необходимость образования, он счел нужным выучить высшую математику, чтобы следить за учением своих сыновей: старшего – Мартина, впоследствии известного математика, и младшего – Георга (1787-1854) – моего отца.

Георг Ом, мой отец, окончил университет в своем родном городе Эрлангене (1811) и стал учителем математики. Но большая бедность заставила его искать новое место. Наконец, он обосновался в г. Кельне в иезуитской коллегии в качестве учителя математики и физики. Здесь же и произошло мое рождение. Благодаря закону, открытому отцом, я неотделим от какого-то напряжения и напирающей силы тока.

Главный судья: Из вашей биографии так и не ясно, что же вы собой представляете?

Сопротивление: Я представляю собой свойство проводника влиять на силу тока в цепи. Определяюсь геометрическими размерами и внутренней структурой проводника. Являюсь коэффициентом пропорциональности между силой тока и напряжением.

Главный судья: Есть ли вопросы к Сопротивлению и суду у защиты?

Адвокат: Нет.

Главный судья: У обвинения?

Прокурор: Нет.

Главный судья: У заседателей?

Заседатель № 1: У меня вопрос к Сопротивлению. Состоите ли вы в родстве с сопротивлением, известным больше под именем трения?

Сопротивление: Да, я его младший брат, хотя и не кровный. Дело в том, что трение и я, электрическое сопротивление, превращаем механическую или электрическую энергию во внутреннюю. Да и природа у нас одна – электромагнитная.

Заседатель № 2: Где же вы проявляете себя?

Сопротивление: Всюду – в физике, технике, жизни, везде, где есть электрический ток.

Секретарь суда: Разрешите огласить документы, поступившие в адрес суда.

Телеграмма № 1.

Версаль. Подписана профессором математики из Лейдена Петером Мушенброком.

Я в полном замешательстве. Что еще за суд вы учинили? Над чем? Каким-то, простите, электрическим сопротивлением? Да его нет! Во всем воля божья.

Но раз уж вы собрались, у меня к вам небольшая просьба. Но опишу все но порядку.

180 королевских гвардейцев в парадных мундирах в Версале в присутствии его величества короля Франции берутся за руки и образуют большой круг. Цепь гвардейцев «замыкалась» через лейденскую банку.

«Было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать вскрики, исторгаемые неожиданностью у большей части получающих удар электрическим током».

Великолепное зрелище! Интересное зрелище! Рекомендуется во все королевские дворцы. Просьба пояснить причину удара.

Телеграмма № 2.

Болонь. Подписана заведующим кафедрой анатомии Луиджи Гальвани.

«Сердечно поздравляю и приветствую ваше собрание. Искренне рад, что среди ученых XX в. в столь раннем возрасте проявляются такие великолепные задатки.

Я испытываю восторженное чувство от только что сделанного открытия. Уверен, что если вы его повторите, испытаете то же, что и я. Чудесное механическое действие электрического тока воскрешает мертвую лягушку и заставляет сокращаться ее мышцы. Надеюсь, в вашем веке уже придумали достойное применение моему открытию. С уважением. Гальвани».

Адвокат: Я прошу суд не обсуждать эту телеграмму, а заслушать свидетеля Чудопечкина.

Главный судья: Суд учтет ваше пожелание.

Секретарь суда: Вызывается свидетель Шаговых.

Главный судья: Вы обязаны говорить правду и только правду.

Свидетель Ш.: В 1928 г. в Ленинграде на площади Ломоносова я был свидетелем ужасной катастрофы. В то время площадь была вымощена деревянными шестигранниками. В центре садика, как раз рядом с памятником Ломоносова, находился чугунный колодец, в котором помещался электрический разъединитель – воздушный выключатель. Колодец представлял собой металлическую бочку, возвышающуюся на 1 м над землей. Электрическая установка внутри колодца находилась под напряжением 2000 В. Однажды повредился фарфоровый изолятор, на котором крепился разъединитель. Под тяжестью проезжавшей телеги мостовая прогнулась и головка коснулась корпуса колодца. Вблизи колодца возникло шаговое напряжение. Люди, находящиеся вблизи колодца, почувствовали удар током, а лошадь, проезжавшая по площади, упала замертво. Короткое замыкание продолжалось 2 с, после чего на электрической станции сработал защитный автомат.

Происшествие собрало толпу прохожих, и я был в их числе. Инженер же на электрической станции, не обнаружив повреждения, вновь подал напряжение, решив (после проверки), что автомат отключился ошибочно.

Вновь на 2 с возникло короткое замыкание, в результате чего погибли две лошади, а люди получили удар током.

Авария вошла в историю как «лошадиная авария». А виновато малое сопротивление поверхности Земли.

Прокурор: Я прошу всех присутствующих серьезно подойти к этим свидетельским показаниям. Многим из вас, очевидно, приходилось быть свидетелями подобных фактов. А также необходимо разобраться, почему люди на лошадях испытали удар током, а лошади погибли? Я думаю, что здесь в полной мере проявилось коварство сопротивления.

Свидетель защиты Умник: Мне кажется, что вы делаете слишком поспешные выводы. Сопротивление здесь ни причем, ведь оно почти одинаковое как у человека, так и у лошади. Дело все в напряжении. Напряжение на земле, на расстоянии между ногами человека сравнительно мало из-за малого расстояния между ногами человека, а у лошади соответственно в несколько раз больше.

Большой ток и убил лошадей. Сопротивление же здесь ни причем.

Секретарь суда: Вызывается свидетель Лампочка.

Свидетель Л.: Да, моя фамилия Лампочка, и я принесла вещественное доказательство прямой вины обвиняемого (вынимает электрическую лампочку).

Перед вами обыкновенная лампочка, на цоколе которой написано 100 Вт, 220 В. Найдем ее сопротивление из формулы

P=U2 R=⇒/R U2/R;

R  220 В / 100 Вт = 484 Ом.⋅= 220 В

Замерим, сопротивление той же лампочки авометром. К сожалению его у нас нет, но вы можете проверить и вы увидите, что оно равно 300 Ом.

Я, товарищи, возмущена таким непостоянством обвиняемого. Это нельзя оставить безнаказанным.

Свидетель защиты Рассудительный: Я в свою очередь возмущен безграмотностью товарища Лампочки. Это фальсификация и называется подтасовкой фактов. Неужели не ясно, что все дело в условиях, при которых измеряют сопротивление. Все легко объясняется, если знать законы физики, а не уповать на обвиняемого.

Главный судья: Мы примем во внимание свидетельские показания Лампочки и пояснения свидетеля защиты.

Секретарь суда: Вызывается свидетель Чудопечкин.

Свидетель Ч.: Товарищи судьи! Подумайте, что произойдет, если мы осудим сопротивление. Я задержу ваше внимание на одном опыте. Потушим свет.

Мы видим, как накаляется константановая проводка и почти холодной остается медная. Вы скажете, что же здесь хорошего? А вспомните все электронагревательные бытовые приборы: электроплитка, электроутюг, электрокамин, электробигуди, электрофен. А применение теплового действия тока в промышленности: и электропечи, и электрозакалка, и сушилки... И всем этим благам мы обязаны большому сопротивлению.

Свидетель обвинения Задача: Я хочу опровергнуть мнение свидетеля защиты Чудопечкина, утверждавшего, что чем больше сопротивление, тем больше выделяется теплоты. Соединим последовательно две электрические лампочки мощностью 60 и 200 Вт. Света дает больше лампа меньшей мощности.

Соединим эти лампочки параллельно. Ярче горит лампочка большей мощности. Какую же из ламп выбрать мне в свою квартиру? Это неразрешимая задача и такой запутанной ее сделало сопротивление.

Сопротивление: Я прошу выслушать меня. Дайте мне слово!

Главный судья: Пожалуйста, Сопротивление, вам слово.

Сопротивление: Теперь я постараюсь высказаться не так туманно. Итак, задача о лампочках. Вы, уважаемый свидетель Задача, сами сказали, что все дело в способе соединения ламп. Если вы выбираете лампы в свою квартиру (а там все потребители соединены параллельно), значит, вам нужна лампа большей мощности, она даст Вам больше света. Причем же здесь я? Наоборот, при параллельном соединении я сделаю общее сопротивление, цепи меньше меньшего из всех включенных резисторов. Что же в этом плохого? Ведь если бы я не обладало свойством уменьшать общее сопротивление цепи, все ваши нагревательные приборы перестали бы работать.

Секретарь суда: Просит слова свидетель Реостат.

Свидетель Р.: В своем выступлении я не хочу быть голословным и представляю вещественные доказательства.

Реостаты играют незаменимую роль в народном хозяйстве. С их помощью можно регулировать силу тока в цепи и напряжение. Без реостатов не могли бы работать не только радио и телевизоры, но и все электронно-вычислительные машины, осциллографы, электрические измерительные приборы. В кинотеатрах и театрах используются ползунковые реостаты. Вы все наблюдали, как медленно, постепенно гаснет в театрах свет, когда начинается спектакль. Это необходимо для зрения – глаз успевает адаптироваться на темноту, но, самое главное, медленное гашение света с помощью реостатов создает настроение торжественности происходящего. Рычажные реостаты используются в тормозных устройствах, например в трамваях. Вагоновожатый с помощью этого реостата уменьшает ток в цепи, скорость движения уменьшается, трамвай останавливается.

Главный судья: Я предлагаю прекратить опрос свидетелей. Мы ничего нового из свидетельских показаний не получаем. Ясно лишь одно, что в электрических цепях вредно как большое, так и маленькое сопротивление.

Заседатели: Мы согласны.

Секретарь суда: Слово предоставляется главному обвинителю. Товарищ прокурор, ваше слово!

Прокурор: Уважаемые судьи! Товарищи присутствующие! Вы сегодня являетесь свидетелями необычного события: мы судим сопротивление. Это злой и коварный преступник. Свою натуру он ловко скрывает, принимая различные формы, утверждая, что является простым коэффициентом пропорциональности между напряжением и силой тока однородного участка цепи. Свою неустойчивую натуру и податливую сущность сопротивление объясняет навязанными ему свойствами проводника. Все это сильно сказывается и на вольт-амперных характеристиках проводников: a) металл; б) электролит; в) вакуум; г) газ; д) полупроводник.

Как мы видим, хотя сопротивление считает себя способным влиять на силу тока, но делает оно это по-разному. Разве это не преступление? Вторая часть его преступления состоит в преступной и опять-таки запутанной связи с параметрами среды.

На основании замеченного мною, а также высказываний свидетелей обвинения я требую:

1) осудить Сопротивление за его приспособленческую натуру (непостоянство для разного рода проводников и зависимость от рода тока);

2) считать преступной связь сопротивления с температурой;

3) обвинить сопротивление в его легкомысленном поведении;

4) применить самую суровую меру наказания к обвиняемому за многочисленные электротравмы.

Секретарь суда: Слово предоставляется главному защитнику. Пожалуйста, товарищ адвокат!

Адвокат: Уважаемые товарищи судьи! Я обращаюсь к прокурору. Ваши обвинения поистине смешны и оборачиваются против вас. Разнообразному влиянию сопротивления на силу тока можно только радоваться, ведь именно так и проявляется многообразие материи. Зависимость же сопротивления от температуры для металлов привела к открытию – сверхпроводимости. Позволю себе немного истории.

Теория сверхпроводимости была создана американскими изиками Дж. Бардиным, Л. Купером и Дж. Шриффером в 1957 г., за что они были удостоены званий лауреатов Нобелевской премии.

Таким образом, и малое сопротивление и даже его отсутствие – это благо для человечества. Нужно лишь неукоснительно соблюдать правила техники безопасности.

Я прошу у суда снисхождения при анализе всех «за» и «против». Подумайте, что будет с нами, если мы осудим сопротивление? У меня все.

Секретарь суда: Суд удаляется на совещание.

(Через некоторое время.)

Главный судья: Наш суд был скорым и правым. Внимательно выслушав обе стороны, суд единодушно пришел к следующему решению:

Учитывая некоторые отрицательные стороны подсудимого, так красочно описанного в выступлениях свидетелей обвинения и прокурора, суд, тем не менее, полагаясь на свое мнение, на речь уважаемого адвоката и показания свидетелей защиты, считает большую часть обвинений преувеличенными и постановляет:

1. Учитывать положительные стороны проявления сопротивления, всемерно расширять использование этих свойств.

2. Вести борьбу с отрицательными проявлениями сопротивления.

3. Неустанно изучать, глубоко проникать в смысл законов физики, познавать тайны природы, ставить их на «службу человеку.

Освободить Сопротивление из-под стражи прямо в зале суда. Обжаловать данное решение можно в десятидневный срок со дня вынесения приговора. Данное решение вступает в силу немедленно.

Секретарь суда: Заседание суда считаю законченным.