Конспект урока «Зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления материала» по физике

Тема урока: Зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления материала.

Используемая технология – проблемное обучение с элементами критического мышления.

Цель урока: экспериментальным путем подтвердить теоретические сведения, о том, как силы тока в цепи зависит от сопротивления проводника; исследовать зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления материала из которого он изготовлен.

Задачи урока:

1. Образовательные: содействовать формированию единых взглядов на природу электрического тока, умение работать с электрическими схемами, собирать электрические цепи; формировать навыки работы с измерительными приборами;

2. Развивающие: содействовать формированию умения применять полученные знания на практике, объяснять вновь выявленные факты, применять свои знания в нестандартных ситуациях; умение анализировать, наблюдать, развивать навыки исследовательской работы.

3. Воспитательные: содействовать формированию у учащихся основ научного мировоззрения, умению работать в парах; воспитывать интерес к предмету через познание нового и неизвестного.

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода, набор проводников (проволок) из разных материалов (нихром, сталь (железо), медь), ватманы, маркеры.

Ход урока

I. Организационный этап. Определение целей урока. (1 мин.)

II. Этап актуализации опорных знаний (5-7 мин.) – работа со всем классом (вопросы учителя и ответы учащихся).

Эпиграф к уроку

«Три пути ведут к знанию:

путь размышления – этот путь самый благородный,

путь подражания – это путь самый легкий,

и путь опыта – это пусть самый горький»

Конфуций

Учитель: Дорогие ребята, как вы думаете, какой проводник лучше проводит электрический ток длинный или короткий, с малым или большим сечением, медный или алюминиевый? Сегодня на уроке вы должны самостоятельно определить, как сопротивление проводника зависит от его параметров. Но для этого необходимо вспомнить ранее полученные знания.

• Дайте определение электрическому току.

• Сформулируйте определение электрической цепи.

• Что такое проводник? Проводимость?

• Что такое сила тока? Кокой буквой она обозначается?

• По какой формуле рассчитывается сила тока?

• Как называется единица измерения силы тока? Как она обозначается?

• Что такое электрическое напряжение? Кокой буквой оно обозначается?

• По какой формуле рассчитывается электрическое напряжение?

• Как называется единица измерения напряжения? Как она обозначается?

• Что характеризует и как обозначается электрическое сопротивление?

• Сформулируйте закон Ома для участка цепи. Запишите формулу.

• Сформулируйте закон Ома для всей цепи. Запишите формулу.

• Каким прибором измеряют силу тока в цепи? Напряжение?

II. Изложение нового материала (20 мин).

1. После опроса можно ввести понятие о сопротивлении, как свойстве проводника оказывать влиять на силу тока в цепи. Что причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристалической решетки проводника. Из-за различия в строении криталической решетки у проводников, выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг от друга. 

2. Опыт: на демонстрационном столе заранее собрана электрическая схема состоящая из источника, амперметра и сопротивления. Включая в цепь один проводник за другим (R₁ > R₂ > R₃), обратить внимание учащихся на то, что увеличение силы тока в цепи свидетельствует об уменьшении сопротивления и наоборот. Приложение 1

3. После чего учащимся предлагается выяснить, как сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и от материала проводника, из которого он изготовлен.

III. Операционально-исполнительский этап. (30-32 мин.)

1. Эксперимент (экспериментально-конструкторское исследовательское задание)(30 мин.)

На следующем этапе вся группа делится на 3 группы. Каждая группа получает экспериментальное задание, приведенное ниже:

1. Выясните, как зависит сопротивление проводника от его длины. Приложение 2

2. Выясните, как зависит сопротивление проводника от площади его поперечного сечения. Приложение 3

3. Выясните, зависит ли сопротивление от материала проводника. Приложение 4

На ученических столах находятся следующие приборы и материалы: аккумуляторы, амперметры, ключи для замыкания цепи, соединительные провода и проводники с высоким сопротивлением нихромовые, константановые и стальные, различной длины и площади поперечного сечения. Никаких объяснений к работе учитель не дает. Учащихся предупреждают, чтобы они не забыли нарисовать схемы опытов и не замыкали цепь без проверки схемы учителем.

2. Результаты исследования. (15 мин) После проведения всех расчетов и экспериментов каждая группа должна предоставить соответствующий вывод. Все выводы записываются учащимися в тетрадь.

Полученные выводы:

• Сопротивление проводника зависит от его длины: чем больше длина проводника, тем больше его сопротивление.

• Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения: чем меньше площадь сечения проводника, тем больше сопротивление и наоборот.

• Сопротивление проводника зависит от рода вещества (материала), из которого он изготовлен.

IV. Рефлексивно-оценочный этап. (5-10 мин.)

Самоанализ учащихся:

Очень важно!!! При подведении итогов (самоанализе) – высказать свое личное мнение об уроке, своей работе на нем и работе одноклассников, достижениях и возникших новых или оставшихся прежних проблемах.

V. Домашнее задание.

[3] Упр.4, стр.33

Творческое задание: составить кроссворды или кроссворд по изученной теме.

Заключительное слово учителя:

Я надеюсь, что сегодня на уроке вы прошли всеми путями к своим знаниям и получили именно тот результат, который ожидали. Спасибо вам за урок и плодотворную работу. Вы – молодцы!!!

Приложение 1

Практическое задание № 1

Исследование зависимости силы тока от сопротивления проводника

1. Соберите электрическую цепь по схеме

2. Используя амперметр, измерьте силу тока в цепи при сопротивлении R₁ = 2 Ом. Аналогично проведите измерение силы тока при сопротивлении R₂ = 4 Ом и R₃ = 6 Ом.

3. Результаты измерения запишите в таблицу:

4. По результатам расчетов постройте график зависимости I(R)

I, А

О R, Oм

Вывод:_______________________________________________________

______________________________________________________________

Приложение 2

Задание для первой группы

Используя основную формулу для расчета сопротивления проводника, выясните, как зависит сопротивление проводника от его длины.

Задача: Вычислите, каким сопротивлением будет обладать обладает проводник из нихрома (ρ_нихром = 1,1 Ом·мм²/м) длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм²? Аналогично рассчитайте сопротивление того же проводника при длине 10 м и 15 м. Результаты расчетов запишите в таблицу

Постройте график зависимости R( l )

R, Oм

О l, м

Вывод: _________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Приложение 3

Задание для второй группы

Используя основную формулу для расчета сопротивления проводника, выясните, как зависит сопротивление проводника от площади поперечного сечения.

Задача: Определите сопротивление телеграфного провода между Южно-Сахалинском и Томари, если расстояние между городами 180 км, а провода сделаны из железной проволоки площадью поперечного сечения 6 мм², (ρ_железо = 0,1 Ом·мм²/м). Аналогично рассчитайте сопротивление того же проводника с площадью поперечного сечения 12 мм² и 18 мм². Результаты расчетов запишите в таблицу

Постройте график зависимости R(S)

R, Oм

О S, мм²

Вывод: _________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Приложение 4

Задание для третьей группы

Используя основную формулу для расчета сопротивления проводника, выясните, как зависит сопротивление проводника от материала, из которого он изготовлен (от удельного сопротивления ρ).

Задача: Рассчитайте сопротивления следующих проводников при одинаковых параметрах: длина провода 5 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм², изготовленных:

а) из никель (ρ_никель = 0,4 Ом·мм²/м);

б) из константин (ρ_{константин} = 0,5 Ом·мм²/м);

с) из нихром (ρ_нихром = 1,1 Ом·мм²/м);

Постройте график зависимости R(ρ)

R, Oм

О ρ, Ом·мм²/м

Вывод: _________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________