Методична розробка практичного заняття на тему: "Перетворення електричного струму"
КЗ «Нікопольський фаховий медичний коледж» ДОР»
Методична розробка практичного заняття
Дисципліна Фізика і астрономія
Тема: «Перетворення електричної енергії»
І. Актуальність теми.
В природі існують електричні заряди, які взаємодіють між собою. Внаслідок руху цих зарядів виникає електричний струм. Електричний струм має велике значення в повсякденному житті людини, в природі, в наукових дослідженнях. Знання законів електрики дає можливість подальшого вивчення медичних дисциплін пов’язаних з фізикою.
ІІ. Мета заняття.
Навчальна:
- розширити та поглибити знання студентів про електричний струм;
- та електричне коло; розширити зміст поняття сили струму на основі електронних уявлень; акцентувати їх увагу на дотриманні правил техніки безпеки під час роботи з електричними колами та електричними пристроями; навчити студентів пояснювати природні явища на основі набутих знань.
Методична:
- вдосконалювати використання сучасних методів навчання.
Виховна:
- виховувати у студентів логіку мислення;
- сприяти розвитку пізнавальних інтересів,
- мотивувати необхідність вивчення теми для професійного навчання.
Студенти повинні знати:
- умови існування електричного струму;
- дію електричного струму;
- джерела електричного струму.
Студенти повинні вміти:
- розв’язувати задачі за формулами;
- розуміти сутність закону Джоуля-Ленца.
ІІІ. Зміст теми:
1. Робота електричного струму.
2. Закон Джоуля-Ленца.
3. Потужність електричного струму.
ІV. План та організаційна структура заняття
|
№ п/п |
Основні етапи заняття, їх функція та зміст |
Методи контролю і навчання |
Матеріали методичного забезпечення: контролю, наочності, інструкції, обладнання тощо |
|
|
Підготовчий етап 10 хв. |
||||
|
1. |
Організація заняття |
|
|
2 хв. |
|
2. |
Постановка навчальних цілей та мотивація |
|
НМК |
3 хв. |
|
3. |
Контроль вихідного рівня знань, навичок, умінь |
Фронтальне опитування
|
Питання, структурно-логічні схеми, тести |
5 хв. |
|
|
Основний етап |
|
|
65 хв. |
|
4.
5. |
Опрацювання нового матеріалу: - вступ; - запис основних визначень і формул; - виконання малюнків і розв’язування задач.
Узагальнення вивченого матеріалу |
Демонстрація роботи електричного струму
Індивідуальний контроль, розв’язок задач |
НМК Таблиці, Лабораторні прилади
Збірник задач Римкевич А.А., № 902, 921
Підручник «Фізика, 11 кл.». Питання §11,12 |
|
|
|
Заключний етап |
|
|
5 хв. |
|
6.
|
Підведення підсумків заняття |
Запис основних означень та формул |
НМК |
|
|
7.
|
Оцінювання студентів |
Аналіз та оцінка результатів роботи |
Журнал |
|
|
8. |
Домашнє завдання:
|
Обмін враженнями |
Підручник «Фізика, 11 кл.»
|
|
V. Матеріали методичного забезпечення заняття
1. Робота електричного струму.
Розглянемо довільну ділянку кола, наприклад нитку розжарення електричної лампи. Нехай за час t через поперечний переріз провідника проходить заряд q. Тоді електричне поле виконає роботу A = qU. Оскільки q = It, то ця робота дорівнює:
A = UIt.
За одиницю роботи електричного струму в СІ прийнято джоуль. Джоуль дорівнює роботі, виконуваній електричним струмом силою 1 А за напруги 1 В за 1 с:
В електротехніці використовують позасистемну одиницю роботи — кіловат-година (кВт · година): 1 кВт · год. = 3,6 · 106 Дж.
Прилади, що служать для вимірювання роботи струму, називають лічильниками електричної енергії.
2. Закон Джоуля-Ленца.
Якщо на ділянці кола, у якому тече струм, не відбувається механічна робота й не відбуваються хімічні реакції, то робота електричного струму призводить тільки до нагрівання провідника. Нагрітий провідник шляхом теплопередачі віддає отриману енергію навколишнім тілам. Отже, у цьому випадку відповідно до закону збереження енергії кількість виділеної теплоти Q має дорівнювати роботі A струму: Q = A.
Оскільки A = UIt, а U = IR, одержуємо: Q = I2Rt. Остання формула є математичним записом закону Джоуля-Ленца:
Кількість теплоти, що виділилася в провіднику, дорівнює добутку квадрата сили струму на опір провідника й час проходження струму.
Формулою Q = I2Rt для обчислення кількості теплоти, що виділяється в процесі проходження струму на ділянці кола, можна користуватися завжди. А от іншими модифікаціями цієї формули -
- послуговуються тільки в тому випадку, коли вся електрична енергія йде на нагрівання.
3. Потужність електричного струму.
Будь-який електричний прилад розрахований на споживання певної енергії в одиницю часу. Тому, крім роботи струму, дуже важливе значення має поняття потужності струму.
У Потужність електричного струму, P — фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи A струму до проміжку часу t, протягом якого ця робота була виконана:
P = A/t.
Оскільки A = UIt, одержуємо: P = UI.
Потужність струму вимірюють у системі СІ у ватах (Вт). Потужність дорівнює 1 Вт, якщо за 1 с відбувається робота 1 Дж.
[P] = 1 A · 1 B = 1 Вт.
Використовуючи закон Ома для ділянки кола, можна записати три еквівалентні формули для потужності:
Для вимірювання потужності струму використовують спеціальні прилади - ватметри.
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу:
Перший рівень
1. Що розуміють під механічною роботою? потужністю?
2. Які явища показують, що електричний струм може виконувати роботу?
3. Які перетворення енергії відбуваються в зовнішній ділянці електричного кола?
4. Наведіть приклади потужностей різних електроприладів.
Другий рівень
1. Як на практиці можна визначити роботу електричного струму в колі? Які для цього потрібні прилади?
2. Якими приладами і як можна виміряти потужність електричного струму на якій-небудь ділянці кола?
3. За яких умов робота струму в провіднику дорівнює кількості теплоти, що виділяється при цьому в провіднику?
Закріплення вивченого матеріалу
1) Якісні питання:
1. Збільшиться чи зменшиться споживана ялинковою гірляндою потужність, якщо зменшити кількість лампочок на одну?
2. Мідний й алюмінієвий проводи однакових розмірів увімкнені паралельно. У якому з них виділяється більша кількість теплоти за той самий час? У скільки разів?
3. Два провідники опором 1 і 2 Ом з’єднані паралельно. У якому провіднику виділиться більша потужність, коли по них іде струм? У скільки разів більша?
2) Навчаємося розв'язувати задачі:
1. Дві лампи, що мають потужності 90 і 40 Вт, з’єднані паралельно й підключені до джерела струму, що має напругу 220 В. Визначте силу струму, що протікає через кожну лампу, і опір кожної лампи.
2. На двох електричних лампочках написано «220 В, 60 Вт» і «220 В, 40 Вт». У якій із них буде менше потужність струму, якщо обидві лампи увімкнені послідовно?
Розв'язання. Користуватися формулою P = U2/R для порівняння потужностей за послідовного увімкнення лампочок недоцільно: адже напруга на лампочках у цьому випадку різна. За послідовного з’єднання однакова сила струму в обох лампочках, тому краще скористатися формулою P = I2R, з якої випливає: менша потужність струму за послідовного з’єднання буде в тій лампі, у якої опір менше (тобто він розрахованій на потужність 60 Вт).
3. Резистори опорами 60 і 20 Ом вмикають у мережу напругою 120 В. Знайдіть сумарну потужність струму в резисторах, якщо вони з’єднані: а) послідовно; б) паралельно.
4. Електродвигун трамвая працює за сили струму 110 А і напруги 550 В. Із якою швидкістю рухається трамвай, якщо двигун створює силу тяги 3,5 кН, а його ККД дорівнює 70 %?
Що ми дізналися на уроці:
- Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює:
A = UIt.
- Закон Джоуля-Ленца: кількість теплоти, що виділилася в провіднику, дорівнює добутку квадрата сили струму на опір провідника й час проходження струму.
Q = I2Rt.
- Потужність електричного струму, P — фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи A струму до проміжку часу t, протягом якого ця робота була виконана:
Завдання для самостійної роботи:
1. Через провідник, до кінців якого прикладена напруга 12 В, за 5 хв. пройшов заряд 60 Кл. Визначте опір провідника.
2. Визначте напругу на кінцях ніхромового проводу завдовжки 200 м і перерізом 0,5 мм2, якщо сила струму в ньому 5 А.
3. Якою повинна бути довжина ніхромового проводу із площею поперечного перерізу 0,2 мм2, щоб під час проходження через нього струму силою 0,4 А напруга на його кінцях становила 4,4 В? Питомий опір ніхрому 1,1 · 108 Ом · м.
4. Визначте внутрішній опір джерела струму, якщо його ЕРС становить 1,2 В, а при зовнішньому опорі 5 Ом сила струму в електричному колі дорівнює 0,2 А.
5. Під час проходження електричного струму через електролітичну ванну з опором 20 мОм в ній за 3 хвилини виділилося 90 кДж теплоти. Визначте силу струму у ванні.
VI. Література:
- Коршак Е.В., Ляшенко О.І., Савченко В.Ф. Фізика 10 клас. - Київ, «Генеза», 2011. - 191 с.
- Божинова Ф.Я., Каплун С.В., Кірюхіна О.О.Лабораторні работи 10 клас. - Харків, «Ранок», 2014. - 48с.
- Гончаренко С.У. Фізика: Підручник для 9 класів середньої загальноосвітньої школи - К.: Освіта, 2002.
- Римкевич А.П., Римкевич П.А. Збірник задач 9-11кл. – Київ, 2011. - 176 с.
- Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Фізика. Підручник для середніх спеціальних навчальних закладів. – К.: Высшая школа, 1983.
про публікацію авторської розробки
Додати розробку