Решение задач на применение закона Ома для участка цепи и расчета сопротивления проводника
Скачать публикацию
Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Решение задач на применение закона Ома для участка цепи и расчета сопротивления проводника
Автор: Сафронова Надежда Ивановна
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Решение задач на применение закона Ома для участка цепи и расчета сопротивления проводника
Автор: Сафронова Надежда Ивановна
Поурочное планированиеПредмет: физикаТема: «Решение задач на применение закона Ома для участка цепи и расчета сопротивления проводника»Цель урока: закрепить полученные знания путем решения различных задач.Задачи:Образовательные:обеспечить усвоение учащимися закона Ома для участка цепи; научить учащихся решать задачи на применение закона Ома и расчет сопротивления формировать умения применять полученные знания при решении различных задач, оформлять решения; Развивающие:формировать умения разрешать возникающие проблемы Продолжить развитие навыков решения задач на данную тему; Продолжить развитие умений анализировать условия задач и ответов, умений делать выводы, обобщения; Продолжить развитие памяти, творческих способностей. Воспитательные:Развить личные качества учащихся: аккуратность, внимание, усидчивость; Воспитывать культуру общения при работе в парах. Планируемые результаты обученияМетапредметные: овладеть регулятивными универсальными действиями при решении задач на закон Ома для участка цепи и зависимость сопротивления проводника от геометрических размеров и материала, развивать монологическую и диалоговую речь, применять теоретические знания при решении задач, предвидеть и оценивать результаты вычислений, представлять информацию в словесной и символической формах, работать в парах.Личностные: осознать необходимость самостоятельного приобретения знаний о законе Ома и его практическую значимость, сформировать познавательный интерес, развивать творческие способности и практические умения при решении задач, уважительное отношение к деятелям науки, друг другу, к учителю.Общие предметные: применять знания о силе тока, напряжении, сопротивлении при решении задач на закон Ома, обнаруживать зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением, анализировать формулы, графики, тексты, таблицы, объяснять полученные результаты, делать выводы, кратко и четко отвечать на вопросы.Частные предметные: овладеть расчетным способом нахождения силы тока, напряжения, сопротивления на основе закона Ома, понимать смысл закона Ома и применять его на практике.Цели для учащихся:Знать:Закон Ома для участка цепи; Зависимость сопротивления проводника от геометрических размеров и материала; Обозначение элементов электрической цепи; Единицы измерения силы тока, напряжения и сопротивления Уметь:Применять полученные знания при решении качественных и расчетных задач Работать с техническим текстом Анализировать графики и таблицы Оборудование: амперметр, вольтметр, динамометр, электрометр –демонстрационные; 2 л/р набора: амперметр, вольтметр, катушка проволоки, ключ, соединительные проводаПлан урокаСлайд 1. Обсуждение д/з. Текст о молнии. Ответьте на вопросы к тексту и выполните задания:Можно ли назвать молнию, возникающую между облаком и землёй, электрическим током? А между двумя облаками? Каковы причины возникновения молнии? Каким зарядом в большинстве случаев заряжается нижняя часть облака, а каким – верхняя? С чем это связано? Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни, задания на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний. Молния Атмосферное электричество образуется и концентрируется в облаках – образованиях из мелких водяных частиц, находящихся в жидком и твёрдом состояниях.Сухой снег представляет собой типичное сыпучее тело: при трении снежинок друг о друга и их ударах о землю и о местные предметы снег должен электризоваться. При низких температурах во время сильных снегопадов и метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, наблюдается свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии(№ 2). При дроблении водяных капель и кристаллов льда, при столкновениях их с ионами атмосферного воздуха крупные капли и кристаллы приобретают избыточный отрицательный заряд, а мелкие – положительный. Восходящие потоки воздуха в грозовом облаке поднимают мелкие капли и кристаллы к вершине облака, крупные капли и кристаллы падают к его основанию. Отрицательно заряженная часть облака наводит на земной поверхности под собой положительный заряд. Между облаком и землёй создаётся сильное электрическое поле, которое способствует ионизации воздуха и возникновению искрового разряда(№ 3). Молния переносит из облака 20-30 Кл отрицательного заряда, сила тока 10-20 кА, длительность импульса тока несколько десятков микросекунд. Разряд прекращается, т.к. большая часть избыточных электрических разрядов нейтрализуется электрическим током, протекающим по плазменному каналу молнии. На предыдущих уроках мы говорили, что сила тока зависит от напряжения и сопротивления проводника. Также мы выяснили, что сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров и материала, из которого он сделан. На этом уроке будут рассмотрены задачи, связанные именно с этими двумя положениями.Слайд 2Первая формула, которая понадобится для решения задач, – закон Ома для участка цепи:Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Сила тока измеряется в Амперах (I=[А]), напряжение – в Вольтах (U=[В]), сопротивление – в Омах (R=[Ом]). Тогда из закона Ома можно сказать, что .Слайд 3. Найдите недостающие величины в таблице, применяя закон Ома.Слайд 4. Какой вид графика не определяет закон Ома и почему? Как по графику определить сопротивление проводника?Давай те же определим тему сегодняшнего урока. Чем мы будем заниматься на уроке. Выполняем следующие задания в парах с взаимопроверкой.(слайды 5,6,7)Еще одна формула, которая нам понадобится, – формула зависимости сопротивления проводника от его параметров:Сопротивление проводника равно его удельному сопротивлению, умноженному на дробь, где в числителе – длина проводника, в знаменателе – площадь поперечного сечения проводника. При этом сопротивление измеряется в Омах (R=[Ом]), длина – в метрах (l=[м]). В единицах измерения СИ (система интернациональная) площадь измеряется в метрах квадратных, но поскольку сечение провода невелико, то имеет смысл измерять площадь поперечного сечения в миллиметрах квадратных (S=[м2]=[мм2]). Удельное сопротивление, как правило, определяется по таблицам: зная материал, из которого сделан проводник, можно определить его удельное сопротивление. Единицы измерения удельного сопротивления:Первая запись единиц измерения используется для удобства (), а в таблицах значение обычно подается в виде второй записи (). Можно увидеть, что записи эквивалентны, т. к. если перевести миллиметры в метры, то метры сократятся.Задача №1 (Слайд 8)Рассмотрим следующую задачу: надо определить силу тока в проводнике, длина которого 100 м, а сечение этого проводника – 0,5 мм2.Этот проводник выполнен из меди и включен в цепь таким образом, что на его концах наблюдается напряжение 6,8 В. Стоит отметить, что в задаче дан материал, из которого сделан проводник. Значит, можно узнать значение удельного сопротивления из таблицы.Рис. 1. Решение задачи №1Сначала следует записать краткое условие задачи. На рис. 1. слева от вертикальной черты показано, как это нужно сделать. Значение длины (l=100 м), площади поперечного сечения (S=0,5 мм2) и напряжения (U=6,8 В) дано в условии. Значение удельного сопротивления меди () мы взяли из таблицы. Под горизонтальной чертой на рис. 1 написано, что нужно найти в задаче – силу тока.Для решения задачи запишем закон Ома для участка цепи: . Также нам потребуется выражение для сопротивления проводника: . Далее постараемся записать решение в общем виде, то есть выражение для сопротивления мы подставим в закон Ома. Поскольку R в законе Ома стоит в знаменателе, то ρ и l окажутся в знаменателе, S перейдет в числитель. Получаем:Теперь подставим значения данных величин:Ответ: I=2A.Это можно понять так: если подключить амперметр последовательно к данному проводнику, то он покажет значение 2А. Стоит обратить внимание, что ничего сложного в таких задачах нет. Стоит только разобраться, какие величины куда подставить. Обычно такие задачи в дальнейшем будут использоваться как составная часть более сложных задач.3. Задача №2В предыдущей задаче мы находили значение силы тока. Но эту характеристику можно измерить соответствующим прибором – амперметром. Поэтому, как правило, есть другие задачи, в которых требуется найти характеристики проводника. Если мы хотим сделать какое-то сопротивление, то мы должны знать эти характеристики проводника: длину, площадь сечения, материал. Решая такие задачи, мы сможем их найти, зная силу тока и напряжение.Рассмотрим пример именно такой задачи. По вольфрамовой проволоке протекает электрический ток. Длина проволоки – 4 м, сила тока составляет 0,05 А. Напряжение, под которым находится данный проводник, составляет 5 В. Необходимо определить величину площади поперечного сечения.Рис. 2. Решение задачи №2Как и в первом случае, запишем краткое условие задачи (рис. 2, слева от вертикальной черты). Нам даны сила тока I=0,05 А, напряжение U=5 В и длина проволоки l=4 м. Значение удельного сопротивления вольфрама можно найти из таблицы. Под горизонтальной чертой написано то, что требуется найти: S, площадь поперечного сечения проволоки.Как и в предыдущей задаче запишем две формулы. Первая – это формула для вычисления сопротивления проводника: . Отсюда можно выразить площадь сечения проводника:Из этого уравнения мы не сможем сразу найти сечение, поскольку нам неизвестно сопротивление. Для его определения потребуется вторая формула – закон Ома для участка цепи: . Из него можно выразить значение сопротивления всей проволоки:Подставив это выражение в формулу для площади сечения, получим:Получаем дробь, где в числителе стоит произведение трех величин: удельного сопротивления, длины проводника и силы тока, а в знаменателе стоит только напряжение. Подставим численные значения:Получаем ответ: площадь поперечного сечения проволоки . Как видим, сечение проволоки невелико, то есть проволока будет очень тонкой. Применение задач на практике. Выполняют две группы учащихся)Стоит отметить, что для решения конкретных технических задач, подобных решенной ранее, обычно используются данные, которые получают при помощи приборов. Например, имеется катушка с намотанным на нее проводником. Требуется измерить, например, длину этого проводника. Разматывать катушку не имеет смысла, поскольку провод может быть очень длинным. Как же тогда поступить?Рис. 3. Схема для измерения длины проводника в катушкеПо небольшому образцу такого провода измеряют площадь его сечения. По внешнему виду проводника можно определить материал, из которого он сделан, а значит, и узнать его удельное сопротивление. Далее катушку (обозначена желтым цветом на рис. 3) подключают к источнику тока и при помощи амперметра и вольтметра определяют напряжение на этой катушке и силу тока, протекающего по проводнику, который намотан на эту катушку. В результате получаем задачу, похожую на ту, что мы решали ранее, но найти надо длину проводника. Используя формулу для сопротивления и закон Ома, получим:5. Домашнее задание– Всем: § 42, 44-повт; – Репродуктивный и продуктивный уровни: № 1277, 1301, 1306[Р].– Продуктивный и творческий уровни (на выбор): №1313,1329,1334(Р) по желанию, изготовить модель электрического сторожа; придумать устройство, которое сигнализировало бы о подъёме воды (индикатор «наводнения»). (Возможный способ решения. На щёчки зажима для белья приклеить металлические пластинки 1 и между ними вложить кусочек сахара 2. Зажим прикрепить к колышку, вбитому у берега. Колышек должен возвышаться над уровнем воды на 5–10 см. При повышении уровня воды зажим окажется в воде, и сахар растворится. Щёчки сомнутся, замкнётся электрическая цепь, звонок зазвонит.) (Такое решение годится только как идея. А дождь? туман? роса? муравьи и другие любители сладкого? – Ред.)
