Стадии вызова, осмысления содержания и рефлексии
 Скачать 361.4 Kb.
|
|
Электрический заряд. Подобно понятию гравитационной массы тела в механике Ньютона, понятие заряда в электродинамике является первичным, основным понятием. Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы: Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения. Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда. В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака. С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e. В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион. В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется электрометр – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра. Электрометр является достаточно грубым прибором; он не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора – крутильных весов, отличавшихся чрезвычайно высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов поворачивалось на 1° под действием силы порядка 10–9 Н. Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами. Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Как сохранить интерес к нашей теме, как сделать процесс чтения текста увлекательным? В тексте встречается знакомая информация. «Я это знал!» —- и на полях напротив знакомой информации ставим значок «V». В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. «Я думал неправильно, это противоречит тому, что я знал или думал, что знал», — и на полях появляется значок «-». В этой теме много новой интересной информации. Оказывается, электрометр – прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов. Поставим «+»: «Это для меня абсолютно новое». Но текст не может дать исчерпывающей информации, многое осталось неясным. «Я бы хотел узнать об этом побольше» — ставим «?». Следующим шагом может стать заполнение таблицы 1 Таблица 1 - Инсерт 2
Возможен и такой этап работы: учащиеся в группах обсуждают содержание своих таблиц перед общей дискуссией в классе. Рассмотрение результатов работы, озвучивание всех граф таблицы, и в особенности графы «?», обеспечивают выход на новые источники информации. На стадии рефлексии следует вернуться к первоначальным записям на доске (кластерам), внести изменения, сделать дополнения, исправить ошибки. Работа проводится фронтально или по группам с последовательным их выслушиванием. А можно попросить одну из групп быть ответственной за одно «ответвление» кластера, другие же при этом вносят дополнения. Ещё одним заданием может стать выявление причинно-следственных связей между смысловыми блоками кластера. Внесение изменений и дополнений фиксируется на доске (советуем делать это цветным мелком). Заполнение кластера в рабочей тетради может вестись параллельно, а может стать заданием на дом. Попробуем после прочтения текста сделать записи на доске или в тетради. Наверняка после получения новой информации «грозди» стали «посочнее», а возможно, появились и новые «веточки». Итак, в центре - наша тема «Электрические заряды», крупными «веточками» были: положительные, отрицательные, дискретные, элементарные заряды. После прочтения текста наша информация стала объёмнее. Могли появиться новые ответвления, например «одноименные и разноименные заряды» и дополнение к предыдущим ответвлениям. Теперь наши записи могут выглядеть так (рисунок 2).  Рисунок 2 3.3 Урок по теме «Электрическое напряжение. Вольтметр» Цели урока: изучить понятие напряжения на участке цепи, его единицами измерения, на уровне понимания. Задачи урока: Образовательная: Ввести понятие напряжения. Выявить имеющиеся знания по данной теме. Воспитательная: Подчеркнуть взаимосвязь напряжения и работы тока в электрической цепи как проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений Развивающая: Продолжить работу по развитию внимания и умения логически и творчески мыслить. Продолжить формировать умение решать задачи Оборудование и ТСО: проекционный экран, портрет Алессандро Вольты, головоломки, на столе у каждого учащегося тестовые задания, вольтметр, мультимедиа-проектор. Ход урока Организационный этап Анализ л/р №3 I. Проверка домашнего задания: мой тест из книжки Изучение нового материала Актуализация знаний: 1. Какие источники тока вы знаете? 2. Что называют электрическим током? 3.Сколько у источника тока полюсов? Какие бывают полюсы? 4. Что является носителем электрического заряда в проводнике? II. Изучение нового материала Пан изложения нового материала: 1. Рассказать, что работа тока зависит не только от силы тока, но и от напряжения. 2. Напряжение на участке электрической цепи. 3. Единица напряжения - вольт. 1. Мы знаем, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, которое создается электрическим полем, а оно при этом совершает работу. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. В процессе такой работы энергия электрического поля превращается в другой вид энергии — механическую, внутреннею и др. От чего же зависит работа тока? Можно с уверенностью сказать, что она зависит от силы тока, т. е. от электрического заряда, протекающего по цепи в 1 с. В этом мы убедились, знакомясь с различны ми действиями тока (см. § 35). Например, пропуская ток по железной или никелиновой проволоке, мы видели, что чем больше была сила тока, тем выше становилась температура проволоки, т. е. сильнее было тепловое действие тока. Но не только от одной силы тока зависит работа тока. Наверно, каждый из вас видел радиоуправляемые машины и обращал внимание на то, что в них вставлены батарейки, а лучше бы это были кроны или даже аккумуляторы. Почему? Значит, работа силы тока зависит еще и от другой величины, которую называют электрическим напряжением или просто напряжением. Напряжение — это физическая величина, характеризующая электрическое поле. Оно обозначается буквой U. Чтобы ознакомиться с этой очень важной физической величиной, обратимся к опыту. 2. Напряжение на участке электрической цепи На рисунке 63 изображена электрическая цепь, в которую включена лампочка от карманного фонарика. Источником тока здеcь служит аккумулятор. На рисунке 64 показана другая цепь, в нем включена лампа, используемая для освещения помещений. Источником тока в этой цепи является городская осветительная сеть. Амперметры, включенные в указанные цепи, показывают одинаковую силу тока в обеих цепях. Однако лампа, включенная в городскую сеть, дает гораздо больше света и тепла, чем лампочка от карманного фонаря. Объясняется это тем, что при одинаковой силе тока работа тока на этих участках цепи при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл, различна. Эта работа тока и определяет новую физическую величину, называемую электрическим напряжением. Напряжение, которое создает аккумулятор, значительно меньше напряжения городской сети. Именно поэтому при одной и той же силе тока лампа, включенная в цепь аккумулятора, дает меньше света и тепла. Напряжение - это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы. Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению единицы заряда на данном участке цепи. Формулы 3. Единица напряжения - вольт (В), вольтметр Вольт равен такому электрическому напряжению между двумя точками цепи, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл на этом участке равна 1 Дж. ЭТО НАДО ЗНАТЬ ВСЕМ! Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголенным кабелем, находящимся под высоким напряжением? Так как земля является проводником электрического тока, вокруг упавшего оголенного кабеля, находящегося под напряжением, может возникнуть опасное для человека шаговое напряжение. Поражение электрическим током по этому пути считается наименее опасным, т.к. в этом случае через сердце проходит не более 0,04 от общего тока, и на практике не зарегистрировано ни одного случая смертельного поражения человека шаговым напряжением. При попадании под шаговое напряжение даже небольшого значения возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног. Обычно человеку удается в такой ситуации своевременно выйти из опасной зоны. Однако не пытайтесь выбегать оттуда огромными шагами, шаговое напряжение при этом только увеличится! Выходить надо обязательно быстро, но очень мелкими шагами или скачками на одной ноге! III. Закрепление изученного материала Составление ботового журнала учащимися класса:
На стадии вызова учащимся предлагается сформулировать «тонкие» и «толстые» вопросы к теме, это может выглядеть так: Таблица «тонких» и «толстых» вопросов на стадии вызова по теме «Электрическое напряжение. Вольтметр»
Если в конце урока остается время, его желательно посвятить разбору задач по изученной теме: Задача 1 Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда в 15 Кл током была совершена работы в 6 кДж. (400 В) Задача 2 При переносе 60 Кл электричества из одной точки электрической цепи в другую за 10 мин совершена работа 900 Дж. Определите напряжение и силу тока в цепи? (0,1 А; 15 В) Учитель. Сегодня на уроке мы с вами проверяли домашнюю работу, выполняли творческие задания, изучили новый материал, решали задачи. А теперь посчитайте заработанные жетоны. У кого больше всех – ставим «5», на один меньше – «4». Ну, а другие ребята получат оценки на следующий урок IV. Рефлексия Прием синквейн Вольтметр Цифровой Механический Измеряет Повышается Понижается Измерительный прибор для определения напряжения Прибор Домашнее задание §39 3.4 Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца Цель:выяснить характер зависимости между энергией, выделяемой на участке цепи, электрическим током и сопротивлением этого участка цепи. ознакомить учащихся с законом Джоуля-Ленца. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике. Демонстрации: механическая работа электрического тока; измерение мощности в электрической цепи с помощью амперметра и вольтметра. Ход урока I. Организационный момент II.Проверка знаний Проведем опрос домашнего задания с помощью приема «толстых» и «тонких» вопросов. Домашняя работа была изучение темы «Резистор и реостат. Последовательное и параллельное соединение проводников» «Тонкие» вопросы: Что такое реостат? Что такое резистор? Как соединяются проводники? Способ включения амперметра в цепь? Способ включения вольтметра в цепь? «Толстые» вопросы: Назовите три физические величины, с которыми мы имеем дело при сборке любой электрической цепи. Как понимаете последовательное соединение? Как понимаете параллельное соединение? Преимущества и недостатки соединений. Формулы для последовательного и параллельного соединения. III.Изучение нового материала План изложения нового материала: 1. Работа электрического тока как характеристика процесса вращения электрической энергии. 2. Расчет работы электрического тока. 3. Мощность электрического тока. 4. Измерение работы и мощности электрического тока. 5. Тепловое действие электрического тока. 6. Закон Джоуля-Ленца. 1. Изучение нового материала целесообразно начать с повторения понятий энергии и механической работы, с которыми учащиеся знакомились при изучении механики в 7 классе. Учитель задает вопрос: - Что понимают под механической энергией и работой? В качестве примера можно рассмотреть падение тела в поле тяготения Земли, приведя следующие рассуждения: если тело массой т падает с высоты А, по высоты h, то при этом сила тяжести совершает работу А = mg(h1 - h2). Эта работа равна изменению потенциальной энергии тела: А = Ет - Ет. Но общая механическая энергия тела не изменилась, она стала равной сумме потенциальной и кинетической энергии тела на высоте h;. Отсюда вывод: работа характеризует изменение энергии или превращение одного вида энергии в другой. В данном случае происходит превращение одного вида механической энергии (потенциальной) в механическую энергию другого вида (кинетическую). Далее учитель сообщает, что работа электрического тока также характеризует процесс превращения энергии одного вида (энергии электрического поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механическую и другие виды энергии). При введении понятия работы электрического тока можно воспользоваться опытами, непосредственно демонстрирующими механическую работу электрического тока (подъем груза электродвигателем). Для демонстрации собирают установку из электродвигателя, последовательно с которым включают реостат и демонстрационный амперметр. Учащиеся на опыте видят, что электрический ток совершает работу, следовательно, электрическая энергия превращается в механическую. - Какие еще явления показывают, что электрический ток может совершать работу? 2. Чтобы установить, от чего зависит работа электрического тока, можно воспользоваться установкой с лампой накаливания. Изменяя сопротивление реостата, демонстрируется различное свечение лампы. Одновременно замеряется значение силы тока и напряжение в этих случаях. Очевидно, чем ярче светится лампа, тем больше выделяется в ней энергии и, следовательно, тем большую работу совершает электрический ток. Следовательно, именно этому случаю соответствуют и большие значения силы тока и напряжения. Опыт дает возможность качественно установить, что: Работа электрического токапропорциональна силе тока, напряжению, к времени прохождения тока А = IUt. За единицу работы электрического тока принят Джоуль. Джоуль равен работе, выполняемой электрическим током силой 1 А при напряжении1 В за 1 с. 3. Мощность электрического тока. С понятием мощности учащиеся уже встречались при изучении механики. Поэтому вначале можно повторить определение мощности и единицы ее измерения. - Что понимают под механической мощностью? (Ответы учеников.) Чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время: За единицу мощности принят ватт(Вт): 1 Вт = 1 В 1 А. 4. Для измерения работы электрического тока нужен прибор, учитывающий напряжение, силу тока и время прохождения тока. Таким прибором является электрический счетчик. Электрические счетчики устанавливаются везде, где используется электрическая энергия. Для измерения мощности электрического тока используются ваттметры, учитывающие напряжение и силу тока. Измерить мощность можно и с помощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить искомую мощность, умножают напряжение на силу тока, найденные по показаниям приборов. 5. При введении понятия работы электрического тока мы уже пользовались тепловым действием тока (нагревание проводников). Собираем электрическую цепь, в которую последовательно включаем лампу накаливания и реостат. Для измерения силы тока и напряжения на лампе применяем демонстрационные амперметр и вольтметр. Учащимся уже известно, что в проводнике при протекании тока происходит превращение электрической энергии во внутреннюю, и проводник нагревается. Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается? Они неоднократно наблюдали тепловое действие тока в бытовых приборах. На опыте с лампой накаливания учащиеся убедились, что накал лампы возрастал при увеличении тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников. Закон Джоуля-Ленца. Учащиеся знают уже формулу для работы Q =А =Ult. Кроме того, им известно, что в неподвижных проводниках вся работа тока идет лишь на нагревание проводников, то есть на то, чтобы увеличить их внутреннюю энергию. IV. Закрепление изученного материала: Выполняем прием «Инсерт»
Ученики готовят кластер  “” IV. Домашнее задание. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||