разработки уроков

МОУ Полоцкая СОШ

Разработка урока:

 «Переменный ток на реальном участке цепи. Электрический резонанс»

8 класс

Подготовила: учитель физики

высшей  квалификационной категории

МОУ  Полоцкой  СОШ

Кизильского муниципального района

Михеева Любовь Александровна

Полоцк 2012

Цели урока:

1. Ввести понятие о реальном участке цепи.
2. Изучить основные особенности переменного электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединённых резистора, конденсатора и катушки индуктивности.
3. Раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при электрическом резонансе, и изучить средства его описания.
4. Расширить политехнический кругозор учащихся сведениями о прикладном значении электрического резонанса.

Тип урока: урок изучения нового материала и первичного закрепления.

Демонстрации: явление электрического резонанса.

Учебно-методическое обеспечение: видеопрезентации учебного материала № 1, 2.

Технические средства обучения:

1. функциональный генератор ФГ-100;
2. осциллограф С1-83;
3. макет колебательного контура;
4. компьютер;
5. мультимедийный проектор;
6. экран.

ХОД УРОКА

I. Введение: создание мотивации.

Учитель:

“Закройте глаза, освободите уши, напрягите слух, и от нежнейшего дуновения до самого дикого шума, от простейшего звука до высочайшей гармонии, от самого мощного страстного крика до самых кротких слов разума – всё это речь природы, которая обнаруживает своё бытиё, свою силу, свою жизнь…

Она даёт дивное зрелище; видит ли она сама, мы не знаем, но она его даёт для нас, а мы, незамеченные, смотрим из-за угла… Каждому является она в особенном виде. Она скрывается под тысячей имён и названий, и всё равно одна и та же. Она ввела меня в жизнь, она и уведёт. Я доверяю ей. Пусть она делает со мной, что хочет…”. Иоганн Вольфганг Гёте

Физика – наука о природе, приоткрывшая завесу и разгадавшая больше загадок мироздания, чем любая другая наука. Мы – дети природы и должны уметь с ней разговаривать, понимать и беречь её.

Кроме того, мы должны не только пользоваться всем тем, что дарит нам природа, любоваться ею, но стараться постичь её и увидеть то, что скрыто от нас за внешними образами явлений. А это можно лишь с помощью замечательной науки – физики.

Только физика позволяет заметить, что в “явлениях природы есть формы и ритмы, недоступные глазу созерцателя, но открытые глазу аналитика. Эти формы и ритмы мы называем физическими законами” (Р.Фейнман).

II. Повторение ранее изученного материала.

Учитель:

На прошедших уроках мы детально изучили процессы, которые происходят на участке цепи с одним из возможных сопротивлений.

Сегодня на занятии мы должны с Вами изучить основные особенности переменного электрического тока на реальном участке цепи и раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при электрическом резонансе.

Итак, давайте вспомним.

Фронтальный опрос

1. Что называют электромагнитными колебаниями?
2. Какие электромагнитные колебания называют вынужденными?
3. Дайте определение переменного электрического тока.
4. Что представляет собой цепь переменного тока с активным сопротивлением?
5. Назовите основные особенности переменного электрического тока на участке цепи с активным сопротивлением.
6. Дайте определение действующего значения силы переменного тока.
7. Что представляет собой цепь переменного тока с емкостным сопротивлением?
8. По каким законам меняются мгновенные значения напряжения и силы тока в такой цепи и чему равен сдвиг фаз между ними?
9. От каких величин зависит реактивное емкостное сопротивление?
10. Как записывается закон Ома для амплитудных и действующих значений силы тока и напряжения?
11. Что представляет собой цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением?
12. Назовите основные особенности переменного электрического тока на участке цепи с емкостным сопротивлением.

III. Изучение нового материала.

В рабочих тетрадях записываем дату, вид работы, тему урока и рассматриваемые вопросы.

Рассматриваемые вопросы:

1. Закон Ома для электрической цепи переменного тока.
2. Резонанс в цепи переменного тока.
3. Применение и учёт резонанса в технике.

Учитель:

В действительности участок цепи, по которому протекает переменный электрический ток, обладает свойствами активного, емкостного и индуктивного сопротивлений, правда, в разной степени. В каких-то случаях тем или иным сопротивлением можно пренебречь – в зависимости от решаемой задачи.

Рассмотрим процессы, происходящие на реальном участке цепи, представляющем собой последовательное соединение резистора, конденсатора и катушки индуктивности.

<Рисунок 1>

Отношения между физическими величинами для такого участка значительно сложнее, поэтому обратимся к главным результатам.

Опишем прохождение переменного электрического тока на таком участке цепи.

Напряжение, подаваемое внешним генератором, в любой момент времени равно сумме падений напряжений на различных участках цепи:

Пусть напряжение в цепи изменяется по гармоническому закону:

Так как напряжение на каждом участке своё, то на разных участках цепи между колебаниями силы тока и напряжения имеется свой сдвиг фаз. Поэтому сила тока в цепи будет изменяться по закону:

Амплитуда приложенного напряжения определяется на векторной диаграмме как геометрическая сумма амплитуд падений напряжений на активном сопротивлении, катушке индуктивности и конденсаторе.

<Рисунок 2>

Из прямоугольного треугольника на чертеже имеем:

Тогда:

Полное электрическое сопротивление цепи переменному току:

Величина

называется реактивным сопротивлением или реактансом.

Закон Ома для цепи переменного тока запишется в виде:

Формулировка закона Ома для цепи переменного тока:

Амплитуда силы переменного тока прямо пропорциональна амплитуде напряжения и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Закон Ома для действующих значений силы тока и напряжения:

Сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения можно определить из векторной диаграммы:

На реальном участке цепи происходят новые физические явления. Одно из важных – электрический резонанс.

Явление электрического резонанса впервые было описано выдающимся английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году.

Из формулы (7) следует условие, при котором наступает электрический резонанс: сила тока максимальна при минимальном значении полного сопротивления цепи, т.е. когда:

При этом:

1. цепь обладает только активным сопротивлением;
2. (UL)рез. = (UC)рез. (по модулю), но противоположны по фазе.

Выводы:

Из (10) следует, что электрический резонанс происходит, когда частота вынуждающего напряжения равна собственной частоте электрической цепи:

Амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе определяется:

При электрическом резонансе цепь фактически обладает только активным сопротивлением, т.е. нет сдвига фаз между силой тока и напряжением, хотя до и после резонанса этот сдвиг фаз есть.

Проанализируем формулу (12):

1. при R —> 0 (Imax)рез. —>  (чем меньше активное сопротивление R, тем более острый максимум имеет резонансная кривая);
2. при R —>  говорить о резонансе не имеет смысла.

<Рисунок 3>

Таким образом: резонанс в электрической цепи переменного тока – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока в колебательном контуре при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с частотой свободных незатухающих колебаний в контуре.

Давайте посмотрим, каким образом на практике можно получить явление резонанса напряжений в электрической цепи переменного тока при последовательном соединении её элементов.

Демонстрационный эксперимент.

На вход реального колебательного контура подаём с функционального генератора переменное синусоидальное напряжение, частоту которого можно менять. К выходу колебательного контура подключаем осциллограф, преобразующий электрический сигнал в видимое изображение. Как будет реагировать колебательный контур на изменение частоты вынуждающего сигнала?

Изменяем частоту входного сигнала в сторону увеличения. Наблюдаем: увеличение амплитуды колебаний выходного сигнала на экране осциллографа.

При дальнейшем увеличении частоты входного сигнала наблюдается уменьшение амплитуды выходного сигнала. Момент, когда амплитуда колебаний выходного сигнала была максимальной, соответствует явлению электрического резонанса напряжений.

Изучим на практике, как реагирует колебательный контур на изменение ёмкости конденсатора и индуктивности катушки, т.е. как изменяется резонансная частота.

Увеличим ёмкость конденсатора. Наблюдаем: резонансная частота уменьшилась.

Увеличим индуктивность катушки. Наблюдаем: резонансная частота уменьшилась.

Подтвердим на практике, что: (UL)рез. = (UC)рез.

Для этого достаточно сравнить амплитуды выходного сигнала, снимаемого с конденсатора и катушки индуктивности.

Явление электрического резонанса широко используется при осуществлении радиосвязи в схемах настройки радиоприёмников (для выделения сигнала требуемой частоты), усилителей, генераторов высокочастотных колебаний. На явлении резонанса основана работа многих измерительных приборов. Например, резонансный волномер используется для измерения частоты и является основной частью генераторов стандартных сигналов.

Нужно помнить, что явление электрического резонанса необходимо учитывать при расчёте изоляции электрических цепей.

Вредное влияние резонанса проявляется в тех случаях, когда в цепи, не рассчитанной на работу в условиях резонанса, возникают чрезмерно большие токи или напряжения.

Резкие возрастания тока могут привести к нарушению изоляции витков катушки индуктивности, а большие напряжения – к пробою конденсаторов.

IV. Закрепление изученного материала.

Вопросы для закрепления

1. Что было изучено сегодня на уроке?
2. Как бы Вы сформулировали тему сегодняшнего урока?
3. Какие новые понятия на уроке были введены?
4. Что представляет собой реальный участок цепи?
5. Какие новые формулы и законы изучили?
6. С каким новым физическим явлением Вы познакомились?
7. Дайте определение электрического резонанса.

V. Подведение итогов урока.

Учитель:

Мы заканчиваем наш урок. Проследим логику изучения нами учебного материала.

С чего мы начали?

1. Повторили ранее изученный материал.
2. Выделили основные теоретические положения новой темы.
3. Подтвердили эти положения демонстрационным экспериментом.
4. Нашли практическое применение явления электрического резонанса.
5. Систематизировали и закрепили полученные знания.

Рефлексия
(Карточки с вопросами находятся на столе у каждого учащегося).

1. Что интересного запомнилось Вам на уроке?
2. Что оказалось для Вас полезным?
3. Что представляло наибольшую трудность?
4. Как Вы оцениваете полученные сегодня знания (глубокие, осознанные; предстоит осознать; неосознанные)?

Несколько учеников зачитывают свои ответы. Учитель подводит итоги урока, объявляются отметки учащимся.

VI. Домашнее задание.

1. §35. Учебник “Физика-11”. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.
2. № 981, 982, 983. Физика. Задачник 10-11 кл. Рымкевич А.П.

Заключительное слово учителя:

Наш урок мы завершим изречениями древнекитайского философа, последователя Конфуция – Сюнь-цзы:

“Не поднявшись на высокую гору, не узнаешь высоты неба. Не взглянув в глубокое ущелье в горах, не узнаешь толщины земли. Не услышав заветов предков, не узнаешь величия учёности”.

“В учении нельзя останавливаться”.

И действительно, сколько ещё непознанного и неразгаданного вокруг нас. Какое поле деятельности для умелых рук, пытливого ума, смелой и любознательной натуры! А “великий океан истины” всё также расстилается перед нами неразгаданным до конца, загадочным, волшебным и манящим.

Я благодарю всех за урок. До свидания.

Литература

1. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. – М.: Просвещение, 2005, с. 102-105.
2. Глазунов А.Т., Кабардин О.Ф., Малинин А.Н. и др.; Под ред. Пинского А.А., Кабардина О.Ф. Физика: Учеб. для 11 кл. с углубл. изучением физики. – М.: Просвещение, 2005, с. 32-34, 39-41.
3. Диск “Открытая физика”, версия 2,5, часть 2. Под редакцией профессора МФТИ Козела С.М. ООО “Физикон”, 2002.
4. Сост. Кондрашов А.П., Комарова И.И. Великие мысли великих людей. – М.: РИПОЛ классик, 2007, с. 48.

МОУ Полоцкая СОШ

Разработка урока:

Последовательное и параллельное соединение проводников.

8 класс

Подготовила: учитель физики

высшей  квалификационной категории

МОУ  Полоцкой  СОШ

Кизильского муниципального района

Михеева Любовь Александровна

Полоцк 2012

Цели:

1. Образовательная: познакомить учащихся с последовательным и

параллельным соединением потребителей в

электрической цепи, с расчётными формулами и

применением данных соединений на практике.

2. Воспитательная: воспитание чувства ответственности при работе с

электрическими цепями; выполнение правил по технике

безопасности.

3. Коммуникативная: умение помогать друг другу при составлении

электрических цепей.

Оборудование: 1. Электрическая цепь с последовательным соединением

потребителей ( лампочек).

2. Электрическая цепь с параллельным соединением

потребителей ( таких же лампочек).

3. Плакат « Последовательное и параллельное соединение

проводников».

Ход урока.

1. Повторение пройденного материала.

Дидактический материал ( авторы А.Е.Марон, Е.А.Марон) стр. 101.

Задачи № 1.

Какое напряжение нужно приложить к проводнику сопротивлением

0,25 Ом, чтобы сила тока в проводнике была 30 А ?

Задача № 2.

Определите сопротивление нихромовой проволоки длиной 40 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм2.

2.Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос.

а) Как устроен реостат?

б) Для каких целей в электрической цепи он предназначен?

в) Как включается реостат в электрическую цепь?

Экспериментальное задание.

г) Собрать электрическую цепь на демонстрационном столе и

пронаблюдать влияние реостата на изменение силы тока в цепи.

д) В тетрадях вычертить две схемы электрической цепи так, чтобы в одной реостат уменьшал силу тока, а в другой её увеличивал.

3. Изучение нового материала.

Проблемная ситуация.

В источник тока по очереди включить электрические цепи с разным

соединением потребителей.

Вопрос. Можно ли по внешнему виду отличить соединение потребителей в

цепи: где соединение последовательное, а где параллельное?

Если нет, то как практически это проверить?

Ответ. Нужно в каждой цепи вывернуть по одной лампочке. Где погаснет

вторая лампочка, там последовательное соединение потребителей. .

А в той цепи,где лампочка не погаснет, там параллельное соединение.

Вопрос. Где дома вы встречали такие соединения?

Запись в тетради.

Последовательное соединение (схема). Параллельное соединение (схема)

1) I = I + I 1) I = I + I

2) U = U = U 2) U = U = U

3) R = R + R 1_ = 1_ + 1_

3) R R R

Игровая ситуация.

Разделить учащихся в классе на две группы. Все учащиеся представляют собой потребителей. Одна группа составляет цепочку последовательно соединенных потребителей, а другая составляет параллельное соединение потребителей.

Выполняют задание по очереди. Учитель комментирует смысл представленных формул.

Закрепление изученного материала:

а) Задание 1.

По плакату « Последовательное и параллельное соединение

проводников» отличить последовательное соединение потребителей от

параллельного соединения.

б) Задание 2.

Решить задачу, стр. 101, № 3.

Домашнее задание: п. 48-49, выучить формулы.

Оценки:

МОУ Полоцкая СОШ

Разработка урока:

Электрическая цепь и ее составляющие

8 класс

Подготовила: учитель физики

высшей  квалификационной категории

МОУ  Полоцкой  СОШ

Кизильского муниципального района

Михеева Любовь Александровна

Полоцк 2012

Тема урока: Электрическая цепь и ее составляющие

Тип урока: Урок – исследование

Цели:  изучение составных частей электрической цепи, условных  обозначений, применяемых на   схемах, проводить измерительные и расчетные действия

Задачи:

    Дидактические: создать условия для закрепления  учебного материала, используя          сследовательские технологии и физический эксперимент

   Образовательные: продолжить формирование умений и навыков собирать простейшие электрические цепи, а также пользоваться измерительными приборами (амперметром и вольтметром), проводить простейшие математические расчеты

    Воспитательные: продолжить воспитание отношение к физике как к экспериментальной   науке; продолжить работу по формированию умений работать в коллективе; закрепить правила техники безопасности при сборке цепи,

     Развивающие: продолжить работу по формированию умений делать выводы и обобщения; продолжить развитие мышления, творческих и исследовательских способностей учащихся. Развивать познавательный интерес к предмету.

 Тип урока  – урок – исследование

 Оборудование: компьютер, проектор,  источники тока, электрозвонок, провода, ключ, лампочка, амперметр, вольтметр, тестовый материал, таблица,

Ход урока.

1. Организационный момент.

2 Актуализация знаний.

Учитель: Представьте себе, на мгновения в домах гаснут электрические лампы, отключаются телевизоры, прекращается движения электропоездов, троллейбусов, то говорят, что в проводах исчез ток. Что такое ток ?

Ученик: Определение: Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Учитель: Источники тока используются для проведения тока к потребителям (лампы, плитки, утюги, телевизоры, компьютеры и др. электроприборы) Для того, чтобы собрать электрическую цепь, необходимо знать ее составные части, которые имеют условные обозначения:

Ученик на доске чертит условные обозначения

– батарейка, гальванический элемент  – аккумулятор  – соединение проводов  – пересечение проводов – зажимы для подключения  – ключ  – эл. лампочка – эл.звонок    – резистор   –нагревательный элемент

Учитель: Дадим определение электрической схемы.

Ученик: Определение: Соединения электрических приборов в электрическую цепь называются схемами.

3. Изложение материала, исследование электрической цепи.

Учитель: Ребята давайте вместе рассмотрим условные обозначения и начертим простейшую схему, Схема должна быть аккуратной и точной, прочитаем ее.  

- источник тока – ключ – провода - эл.звонок, - лампочка, амперметр и вольтметр

Ученик на доске делает чертеж

Учитель: А Изобразим схему этой цепи, используя демонстрационные условные обозначения.

Ученики выбирают обозначения, выполненные в виде корон. Одевают их на голову и выстраиваются в цепь, последовательно взявшись за руки.

Учитель: А теперь соберем эту цепь, используя оборудование.

Ученик собирает цепь.

Учитель: Обратите внимание: цепь собирают при разомкнутом выключателе; выключатель выполнен из проводников электричества, а прикасаться надо к изолирующей ручке.

Ученик определяет цену деления прибора, показания, предел измерения.

Учитель: А теперь нам предстоит провести расчеты по показаниям приборов

Ученик у доски решает задачи на расчет сопротивления лампочки, резистора, звонка

по формуле R=U/I. Класс работает в тетрадях.

Учитель: Надо сделать выводы по проведенным исследованиям. Одинаковыми ли получились сопротивления? От чего это зависит?

Ученики: (R l, R , R 1/S)  R=l/S)

4. Закрепление материала, проверка знаний учащихся

Учитель: Каждое исследование подразумевает работу с таблицами. Перед вами таблица. Вам требуется заполнить пустые ячейки, используя данные заполненных ячеек. Один ученик работает у доски, заносит результаты в электронную таблицу, остальные – на местах 

 Учитель: Для того, чтобы вы могли проверить свои знания по теме урока, я предлагаю работу с тестами. Во всех заданиях надо поставить точку в треугольнике против правильного, по вашему мнению, ответа. Правильный ответ всего один. Желаю успеха!

Ученики получают листки с заданиями, заполняют их и сдают на проверку.

5. Подведение итога урока: На этом уроке мы с вами провели небольшое исследование по теме «Электрическая цепь», узнали ее свойства, научились собирать ее, проводить измерения и вычисления. И еще все мы очень любим стихи. Вам придется дописать всего одно  рифмованное слово в куплет. Будьте внимательны.

В любую электроцепь войдут всегда

Источник, потребитель,… (провода)

При сборке надо знать для ясности

Правила техники…(безопасности)

Не забудем при сборке мы следовательно

Амперметр включаем… (последовательно)

А вольтметр двумя проводами отдельно

Включи к элементам цепи .. (параллельно)

С учетом полярности сводим концы.

Учитель нам скажет, что мы - …(молодцы !)

6. Домашнее задание. §       Решить задачу №

Ребята, молодцы, за урок СПАСИБО.

Приложения к уроку:

1. Компьютерная презентация «Электрические цепи»
2. Электронная таблица «Законы Ома»
3. Тесты по теме «Электрические цепи»
4. Раздаточный материал «Таблицы для применения Закона Ома»