Методическая разработка урока по теме: "Электростатика. Законы постоянного тока"

Разделы: Физика

Предисловие.

Данная методическая разработка представляет собой итоговое занятие тем “Электростатика” и “Законы постоянного тока” по модулю “Основы электродинамики”.

Для усиления мотивации учения данное занятие предлагается проводить в форме игры. Студентам наряду с заданиями выполняемыми непосредственно на уроке, предлагается некоторые из них подготовить дома: пословицы, поговорки и загадки по теме; домашнее задание в форме театрализованного представления основных законов физики, открытие законов и явлений учеными.

Рейтинговая система контроля знаний предполагает бальную оценку всех конкурсных заданий. Студенты, наряду с командными баллами , имеют возможность получить и индивидуальные баллы. Что дает возможность преподавателю объективно оценить каждого студента. В качестве поощрения, по итогам нескольких семестровых занятий предполагается освобождение особенно старательных учеников от сдачи итогового экзамена, в зависимости от набранного количества баллов.

Данная методическая разработка рекомендуется для использования как начинающими педагогами, так и более опытными, так как в ней использованы элементы новизны и прогрессивные технологии и методы обучения.

Методические рекомендации.

Форма проведения опроса в виде физического диктанта или теста – лото выбрана не зря. Это разновидность программированного опроса. Он позволяет, имея систему оценки, наиболее объективно и быстро оценить работу студентов. Что в свою очередь сокращает время, затрачиваемое на подведение итогов по каждому конкурсу. При подготовке вопросов для физического диктанта или теста-лото необходимо учесть, что вопросы должны быть короткими, точными и носить максимум полезной информации.

В определенной степени оправдала себя и работа с плакатами. При выполнении этого задания у ребят включаются в работу практически все виды памяти, так как им приходится вспомнить как обозначается величина, в каких единицах измерения измеряется, как записывается, с помощью какого закона описывается, а затем все это записать.

Конкурс – игра в детективов, позволяет расширить знания по данной теме, так как предполагает при построении вопросов определенную связь с другими предметами: биологией, экологией и т. д.

Самым интересным оказывается обычно домашнее задание. Богатство фантазии ребят не имеет границ.

В связи с использованием рейтинговой системы контроля знаний студентов предлагается оценка каждого конкурса в баллах:

1. Физический диктант - 10 баллов.

1 - 5 ответов - 1 балл
5 - 10 ответов - 3 балла
10 - 15 ответов - 5 баллов
15 - 19 ответов - 8 баллов
20 ответов - 10 баллов

2. Пословицы и поговорки, загадки - за каждый правильный ответ 1 балл.

3. Решение задач - 4 балла.

4 балла - полностью правильно решенная задача
3 балла - нет математического решения задачи
2 балла - не полностью выполнено решение задачи с точки зрения физики

4ю Работа с плакатами - по 3 балла за полностью выполненное задание.

5ю Тест- лото - 4 балла.

1 - 5 ответов - 2 балла
5 - 9 ответов - 3 балла
10 ответов - 4 балла

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

по предмету “Физика с основами астрономии”

для 183 группы первого курса, ветеринарного отделения

Тема: “Электростатика. Законы постоянного тока. ”

Цели:

  • образовательная: сформировать мировоззренческий взгляд на электродинамические законы и понятия;
  • воспитательная и развивающая : закрепление знаний студентов по изученным темам, воспитание коллективизма и чувства товарищества.

Тип урока: итоговое занятия с элементами игры.

Оборудование урока :

  • плакаты,
  • раздаточный материал.

Ход урока

1. Организационный момент.

  1. Вступительное слово преподавателя (объявление темы, целей урока и определение задач).
  2. Выборы экспертной комиссии.

2. Проверка знаний студентов.

а) Физический диктант.

Вопросы

  1. Обозначение и единицы измерения заряда.
  2. Обозначение и единицы измерения силы тока.
  3. Обозначение и единицы измерения напряжения.
  4. Обозначение и единицы измерения сопротивления.
  5. Обозначение и единицы измерения электрической емкости.
  6. Обозначение и единицы измерения напряженности.
  7. Обозначение и единицы измерения силы.
  8. Обозначение и единицы измерения работы.
  9. Формула закона Кулона.
  10. Формула электрической емкости конденсатора.
  11. Формула энергии заряженного конденсатора.
  12. Формула, связывающая напряжение и напряженность электрического поля.
  13. Формула силы тока.
  14. Формула, выражающая закон Ома для участка цепи.
  15. Формула зависимости сопротивления от размеров проводника.
  16. Законы последовательного соединения проводников.
  17. Законы параллельного соединения проводников.
  18. Формула работы электрического тока.
  19. Формула, выражающая закон Джоуля-Ленца.
  20. Формула, выражающая закон Ома для полной цепи.

Ответы.

  1. q, Кл
  2. I, А
  3. U, В
  4. R, Ом
  5. C, Ф
  6. E, В\ м
  7. F, Н
  8. A, Дж
  9. F = k* (q1 * q2) / r2
  10. C = q / U
  11. W = CU2 / 2
  12. E = U / d
  13. I = q / t
  14. I = U / R
  15. R = *l / S
  16. I = I1 = I2 =. . . = Ii
    U = U1 + U2 +. . . + Ui
    R = R1 + R2 +. . . Ri
  17. U = U1 = U2 =. . . = Ui
    I = I1 + I2 +. . . + Ii
    1/R = 1/R1 + 1/R2 +. . . + 1/Ri
  18. A = I * U * t
  19. Q = I2 * R * t
  20. I = E / (R + r)

б) конкурс пословиц, поговорок и загадок

ЗАГАДКИ

  1. Как солнце горит, быстрее ветра летит, по силе себе равных не имеет. (молния).
  2. Гори ясно, если знаешь правила то безопасно (электричество)
  3. Без ног бежит, без огня горит (электричество).
  4. Не на меру, не на вес во всех лампах оно есть (напряжение).
  5. Без языка, а дает о себе знать (электрический ток).
  6. Два брата - годами равные, характером разные (электрические заряды).
  7. Дарья с Марьей видятся, да не сходятся (два заряда с одинаковыми знаками).
  8. Без рук, без ног, а все его боятся (напряжение).
  9. Хоть не собака, а кусается (электрический ток).
  10. Все дети, как дети, а этот настырный. Испортил всем праздник - остался невинный(перегоревший проводник).

в) решение задач

1 вариант

№1. Ток силой в 21А разветвляется по двум сопротивлениям в 3 и 3 Ом. Определить силы токов в ветвях цепи.

№2. В сопротивлении о,4Ом поглощается мощность в 0,25кВт. Определить силу тока и падение напряжения на сопротивлении.

№3. На заряд 2*10-7Кл в некоторой точке электрического поля действует сила 0,015Н. Определить напряженность поля в этой точке.

№4. Металлический шар диаметром 20см имеет заряд 3,14*10-7Кл. Какова поверхностная плотность зарядов на шаре?

№5. Определить электроемкость уединенного проводящего шарика диаметром 3см. в воздухе. Ответ записать в фарадах, микрофарадах и пикофарадах.

2 вариант

№1. Определить длину нихромовой проволоки для электрической плитки, которая будет включена в цепь с напряжением 110В, если сечение проволоки 0,15мм2, а сила тока не должна превышать 5А (r = 1,05*10-6Ом*м).

№2. Напряженность поля в некоторой точке о,4*103Н\Кл. Определить величину силы с которой поле в этой точке будет действовать на заря

4,5*10-6Кл.

№3. Определить величину заряда, переданного шару радиусом 4см, если поверхностная плотность заряда оказалась равной о,5*10-4Кл\м 2.

№4. Напряженность поля в некоторой точке 0,4*103Н\Кл. Определить величину силы, с которой поле в этой точке действует на заряд

4,5*10-6Кл.

№5. При сообщении проводящему шару заряда 3*10-8Кл его потенциал становится равным 6*103В. Определить электроемкость шара.

3 вариант

№1. На сколько равных частей надо разрезать проволоку сопротивлением 50Ом, чтобы при параллельном соединении этих частей получить сопротивление 2Ом.

№2. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление элемента, если при включении сопротивления 1,5Ом элемент дает ток силой в 0,6А, а при включении сопротивления 2,5Ом – ток в 0,4А.

№3. Два одинаковых по величине и знаку точечных заряда, расположенных на расстоянии 3м друг от друга в вакууме, отталкиваются с силой 0,4Н. Определить величину каждого заряда.

№4. Разность потенциалов между обкладками конденсатора емкостью 0,1мкФ изменилась на 175В. Определите изменение заряда конденсатора.

№5. При сообщении проводнику заряда 0,008Кл его потенциал становится равным 1000В. Определить емкость проводника.

г) работа с плакатами

Необходимо с помощью плаката “Электростатика. Законы постоянного тока” выбрать все, что касается определенной физической величины (обозначение, единицы измерения, закон, которым описывается и т. д. ).

д) Программированный “Тест - лото”

о
т
в
е
т
ы

ВОПРОСЫ
№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Х   Х     Х        
2       Х       Х    
3             Х     Х
4   Х     Х       Х  

I. В природе существуют электрические заряды:

  1. положительные;
  2. отрицательные;
  3. положительные и отрицательные;
  4. нейтральные.

II. Отрицательным является заряд:

  1. протонов;
  2. ионов;
  3. нейтронов;
  4. электронов.

III. Напряженность электрического поля в данной точке численно равна силе, действующей на. . .

  1. заряд, помещенный в данную точку поля;
  2. положительный заряд, помещенный в данную точку поля;
  3. единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля;
  4. единичный положительный заряд, помещенный в поле.

IV. Элементарный электрический заряд обозначается и имеет размерность:

  1. E = 8,85 *10-12 Кл 2\ Н*м2
  2. е = 1,6 *10 -19 Кл
  3. к = 9 *10 9 Н*м2 \ Кл2
  4. п = 3,14

V. Единицей измерения заряда является:

  1. мерт;
  2. Вольт;
  3. Ом:
  4. Кулон.

VI. Сила взаимодействия двух точеных зарядов определяется по формуле:

VII. Электрическим током называется:

  1. упорядоченное движение электронов;
  2. упорядоченное движение протонов;
  3. упорядоченное движение заряженных частиц;
  4. упорядоченное движение нейтронов.

VIII. Сопротивление проводника зависит:

  1. от длины проводника;
  2. от материала проводника и его размеров;
  3. от поперечного сечения проводника;
  4. от материала проводника.

IX. Силу тока в проводнике можно измерить:

  1. вольтметром;
  2. источником тока;
  3. гальванометром;
  4. амперметром.

X. Сила тока на участке цепи равна:

  1. I = E \ (R + r);
  2. I = q \ t;
  3. I = U \ R;
  4. I = A \ Ut.

е) игра в детективов

Детектив 1.

Войдя в комнату доктор Ватсон увидел что Шерлок Холмс с интересом смотрит в окно.

- Что Вы там рассматриваете Холмс? - спросил он.

- Ватсон, вы никогда не обращали внимание как правильно ведут себя птицы, присаживаясь на высоковольтные линии ?

- А разве существуют какие-то правила? - спросил Ватсон.

- Я думаю что должны - ответил Холмс. - Ведь по линии электропередач течет ток силой 1800 А.

- Но тогда птица должна погибнуть в ту же секунду когда она сядет на провод !

- Но ведь этого не происходит Ватсон ! И как Вы думаете, почему?

Детектив 2.

Развернув утреннюю газету доктор Ватсон углубился в чтение. Через некоторое время он начал посмеиваться.

- Что смешного напечатали, доктор? - спросил Холмс.

- В газете находится статья, в которой повествуют о проблемах одной строительной компании, которая стала проводить линии электропередач в тропической стране ! - ответил Ватсон.

- И что же в этом смешного, доктор? - спросил Холмс.

Что на это ответил Ватсон?

Детектив 3.

Доктора Ватсона и Шерлока Холмса в новогоднюю ночь пригласили в гости друзья. И, вдруг, как гласит один из законов Мерфи: "Все, что должно сломаться, обязательно сломается, причем в самый неподходящий момент".

И, что же произошло? Когда хозяин дома стал включать елочную гирлянду для детей, одна из лампочек рассчитанных на напряжение в 3,5 В перегорела.

Дети расстроились, хозяин в панике, ведь под рукой нет запасной лампочки. Надо спасать праздник, решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес магические слова и сделал одно действие.

Ко всеобщей радости детей, гирлянда загорелась.

Позже доктор Ватсон спросил у Холмса, что же он сделал?

Что же ответил Холмс?

Детектив 4.

Вечером доктор Ватсон и Шерлок Холмс сидели дома, в теплой уютной гостиной. А за окнами бушевала гроза.

Холмс спокойно читал газету, а Ватсон размышлял:!Не опасно ли в такую погоду находиться на улице?".

Не выдержав он спросил у Холмса:

- Почему нельзя находиться во время грозы под большим деревом или поблизости от них, почему нельзя лежать на земле?"

Что ответил Ватсону Холмс?

ОТВЕТ 1.: Провода электропередач имеют сопротивление 0,00005 Ом на погонный метр. Птица, присаживаясь, располагает лапки на расстоянии 2,5 см. Отсюда следует, что сопротивление между лапками птицы равно 0,0000005 Ом у провода. Значит можно вычислить напряжение под которым находится птица, оно равно 0,0009 В. Электрический ток проходит в виде тихого разряда, но из-за малости, птица не ощущает его.

ОТВЕТ 2.: Компании пришлось решать очень специфические проблемы.

Как предохранить провода от обезьян, которые играя с ними вызывают короткие замыкания.

Как обезопасить опорные столбы от слонов, которые стараются их выворачивать.

ОТВЕТ 3.: "Я сделал действие, которое опасно для жизни. И прошу его не повторять. Я вставил палец в патрон от лампочки. При этом падение напряжения на пальце составило 143 В при напряжении в сети 220 В. "

ОТВЕТ 4.: Большие деревья имеют хорошо развитую корневую систему. Они хорошо заземлены, и под влиянием наэлектризованных облаков на них накапливаются притекающие из земли электрические заряды. - дерево притягивает молнию для разряда.

Рядом с деревом стоять тоже опасно. Электрический ток проходит преимущественно по участку цепи с наименьшим сопротивлением. Если тело человека имеет большую проводимость, то ток пройдет через человека, а не через дерево.

Лежать на земле - совсем глупо. Попадая в землю ток разветвляется по поверхности и при близком разряде молнии, между головой и ногами может возникнуть смертельно опасная разность потенциалов. Лучше присесть на корточки.

ж) домашнее задание

История первая (Заряд).

Негде в электродинамическом царстве, электростатическом государстве, жил да был царь Заряд. И было у него много-много подданных – элементарных частиц. А еще был мир у них в семье, потому что имел царь двух сыновей - один сын – положительный заряд, а другой – отрицательный. А как известно на планете “Физика” – два противоположных заряда притягиваются. Потому всегда в семье царил мир и порядок.

Вот задумал царь мысль такую, чтобы всегда заряды существовали и издал такой закон, который подданные его – элементарные частицы заучили наизусть. Он гласил : “В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной”. А называется этот закон – закон сохранения электрического заряда.

Так и жил заряд в своем электродинамическом царстве, электростатическом государстве, да по своему закону.

История вторая (Шарль Кулон).

Зовут меня Шарль Огюстен,
В семнадцатом я веке
Воспроизвел эксперимент
И до сих пор он в свете.

Мой опыт прост и облегчен –
Совсем немного надо.
Крутильных с помощью весов
Открыт он был, ребята !

Установить мне удалось,
Как действуют друг с другом
Недвижные ни вдоль, ни вкось
Тел заряженных круги.

Затем, сим опытом открыт,
А после установлен
Закон Кулона. Знаменит
Он до сих пор с Кулоном.

История третья (Электрическое поле)

Я - независимо от всех,
И в этом лично мой успех !
Меня не спутать, так и знай,
А дальше сам все отгадай.

Я родилось из ничего –
Пришла одна идея
В мозг из великих одного,
В мозг Майкла …………. .
(Фарадея)

Одно из свойств моих, друзья,
Скажу вам просто, невпопад,
Что сила действует моя
На электрический ………………
(заряд)

Есть свой характер у меня,
И характерна склонность –
А называется она
Так просто - ……………………. .
(напряженность)

Характер сложный – не отнять
И под моим влиянием -
(Такому быть во всех веках)
В свободном состоянии
Частицы все в…………….
(проводниках)

Я рассказало вам, друзья,
То, что открыли люди:
Без поля вам никак нельзя.
Так было, есть и будет !

История четвертая (Иоффе и Милликен)

Милликен:

Мы расскажем вам сейчас,
Как сошлись дела у нас.

Иоффе:

И для этого попросим
Вас послушать наш рассказ.

Милликен:

Пластины параллельные
И поле однородное,

Иоффе:

А также капли маслица,
Для опыта пригодного.

Милликен:

В то поле масло прыскалось,
И капли распыленные

Иоффе:

Под тяжесть все двигались,
Как будто заведенные.

Милликен:

Все это первый опыт был
Он был проделан с маслом.

Иоффе:

Второй почти не отличим,
Ну разве только массой.

Милликен:

В нем капли ртути учтены,
И ряд пылинок цинка.

Иоффе:

Но в сумме – опыты равны
Без права поединка.

История пятая (Электрический ток)

Я - ток, и этим я горжусь.
Я сам себе хозяин.
И пусть нехитрым покажусь,
Но у меня есть тайны.

Я бегу не просто так -
Я бегу в проводниках.
Я могу их нагревать
И состав их изменять.

Чтобы там ни говорили,
У меня есть своя сила.
Измеряют силу эту
Как известно амперметром.

Нет строже ничего закона
Ученого Георга Ома.

Секретами я поделился,
И с вами всеми подружился.
Раз вопросов нет у вас
Закончу краткий свой рассказ.

3. Подведение итогов занятия.

Экспертная комиссия объявляет результаты команд по каждому заданию. Определяется команда – победитель. Преподаватель сообщает какое поощрение за победу получает команда.

4. Домашнее задание.

Повторение глав “Электростатика” и “Законы постоянного тока”.

Заключение.

Итоговое занятие по теме “Электростатика. “Законы постоянного тока” показало, что студенты успешно усваивают материал по блоку, так как при работе им приходится включать в работу практически все виды памяти. Для них не является затруднением применять как начальные знания по теме, так и полученные на последних уроках. Эта форма проверки им очень нравится.

У студентов проявляется завидная активность в выполнении заданий, что является стимулом для развития познавательного интереса.

Литература

  1. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев "Физика": Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений. - 7-е изд. - М.: Просвещение, 1999
  2. Ю. И. Дик, В. А. Ильин, Д. А. Исаев и др. "Физика": Большой справочник для школьников и поступающих в вузы - 2-е изд. - М. : Дрофа, 1999.
  3. В. П. Демкович, Л. П. Демкович . Сборник задач по физике: Пособие для учителей. - 4-е изд. - М.: Просвещение, 1974.
  4. Н. Д. Бытько "Физика": ч. 3 и 4. Электричесво. Учебное пособие для техникумов. - 4-е изд, испр. и доп. - М. : Высшая школа, 1972.