План – конспект открытого урока

План – конспект открытого урока

Урок формирования умений и навыков в естественнонаучном 11 классе

Физический практикум по электродинамике

Темы практических работ: «Соединение источников э. д.с.», «Измерение электрической емкости конденсаторов», «Вольтамперная характеристика диода».

Используемые элементы педагогических технологий, как средство повышения качества образования:

1.  Разноуровневое обучение. Создание оптимальных условий для выявления задатков, развития интересов и способностей т. к. учащиеся с разным уровнем знаний могут выбрать самостоятельно те задания, с которыми справятся (реализуется индивидуальная траектория обучения);

2. Технология модульного обучения. Модуль состоит из трех уроков, на каждом из которых группа учащихся выполняет последовательно каждую работу практикума.

Прогнозируемые результаты модуля:

Предлагаемый модуль «Практикум по электродинамике» нацелен на освоение таких способов деятельности, как анализ ситуации и анализ проблемы, постановка цели, анализ ресурсов, планирование деятельности, учет рисков в процессе работы с инструкцией и выполнения экспериментальной части, подготовки отчета о работе в группе. Эти способы деятельности являются теми ресурсами, овладение которыми необходимо для формирования ключевой компетентности учащегося по решению определенных социальных и технических задач.

Общая логика работы учащихся в рамках модуля состоит в том, что отрабатываются отдельные способы деятельности на предложенном учителем материале и оборудовании, чтобы впоследствии перенести освоенные способы деятельности на личностно значимую ситуацию в рамках учебной деятельности в школе (возможно впоследствии в Вузе) и при сдаче выпускного экзамена ЕГЭ по физике (по желанию).

3.  Здоровьесберегающая технология. Повышение результативности обучения в рамках модуля становится возможным благодаря использованию здоровьесберегающей технологии. Учебная нагрузка соответствует программе обучения на профильном уровне и совпадает с социальным заказом родителей на обучение физики в этом классе. Т. о. обеспечен высокий уровень мотивации для большинства детей. Они готовятся к ЕГЭ по физике. За счет вариативности заданий нагрузка модуля соответствует уже сформированным типологическим свойствам личности каждого учащегося (не ниже базового уровня) и обеспечивается положительный результат (самосовершен-ствование с учетом физических и психологических аспектов здоровья).

4.  Возможности учащихся:

Организация познания на этих уроках как профессиональной пробы (т. е. профиспытания, моделирующего элементы конкретного вида профессиональной деятельности, актуализирется проявление и развитие соответствующих качеств личности) в групповой работе по решению проблемы, поставленной учителем;

Возможности учителя:

Учителем подобраны для проведения работ практикума обычные радиодетали как и лабораторное оборудование. Реализуются творческие способности учителя, его компетентность в этой области знаний при подготовке работ практикума.

Дидактические возможности темы модуля:

Логика построения учебного материала доступна учащимся, структурные единицы поддаются систематизации в рамках программы, что позволяет использовать различные виды самостоятельной работы.

Цели урока

I.  Образовательные

1.  Применить полученные теоретические знания по темам «Соединение источников тока», «Электрическая емкость конденсаторов», «Примесный полупроводник и полупроводниковый диод». Овладеть умениями решения практических задач повседневной жизни на примере использования макетных плат, обеспечить безопасность своей жизнедеятельности при эксплуатации электрооборудования используя источник электрической энергии 4,5В;

2.  овладеть умением проводить эксперимент, обобщать результаты, использовать имеющиеся измерительные приборы для решения проблемы при изучении физических явлений.

II.  Развивающие

1.  Продолжить развитие способности к знаково-символическому представлению результатов эксперимента (в виде таблиц и графиков) и выявлять на этой основе эмпирические зависимости;

2.  развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся в процессе выполнения экспериментальных исследований;

3.  закрепить методы научного познания природы в ходе эксперимента, оценки взаимосвязи отдельных характеристик и экспериментальных данных для обоснованных выводов;

4.  развивать внимание, абстрактное мышление, умение анализировать полученные знания через сопоставление рисунков и схем в инструкции, работу с реальными радиотехническими устройствами;

5.продолжать развивать навыки самостоятельной работы с текстом, инструкциями к работе.

III. Воспитывающие

1.  Воспитывать убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества;

2. отношение к физике как к элементу общечеловеческой культуры;

3. формирование умений оценивать достоверность естественнонаучной информации;

4. воспитание толерантности, умения обосновать свою позицию.

Метод урока - исследовательский

Оборудование

1. «Соединение источников э. д.с.»: несколько источников постоянного напряжения, резистор, амперметр, ключ, соединительные провода, макетная плата;

2. «Измерение электрической емкости конденсаторов»: миллиамперметры с разным пределом измерения, конденсаторы разной емкости, батарея конденсаторов, гальванические элементы, ключ, соединительные провода, макетная плата;

3. «Вольтамперная характеристика диода»: полупроводниковый выпрямитель, миллиамперметр, вольтметр, лампочка, резистор, потенциометр, гальванический элемент, соединительные провода, макетная плата.

Ход урока

I.Организационный момент (0,5 мин.).

II.Вступительное слово учителя (15 мин).

В современной концепции физического образования роль, место и функции учебного эксперимента важны из-за необходимости освоения вами научного метода познания природы ( в том числе его экспериментальной составляющей), повсеместное использование электрической энергии делает работы физического практикума по электродинамике особенно актуальными. Как девиз к урокам физического практикума я предлагаю выбрать стихи великого мыслителя и поэта

Написано: «Вначале было Слово»,

И вот уже одно препятствие готово:

Я слово не могу так высоко ценить.

Да, в переводе текст я должен изменить,

Когда мне верно чувство подсказало.

Я напишу, что мысль всему начало,

Стой, не спеши, чтоб первая строка

От истины была недалека.

Ведь мысль творить и действовать не может!

Не Сила ли начало всех начал?

Пишу, - и вновь я колебаться стал,

И вновь сомненье душу мне тревожит,

Но свет блеснул,- и выход вижу я:

В Деянии начало бытия.

Прошу вас сесть по группам по 4 человека. Этот состав необходимо будет сохранить до конца выполнения всех работ физического практикума.

На своих столах вы видите все необходимое для проведения работы. Это инструкция к работе с образчиками правильных действий, подсказками (небольшой текст, график), отчет о выполнении работы, в который следует вписать результаты своего исследования и необходимое оборудование. Не забудьте в конце исследования сделать выводы по его результатам. Желаю успеха.

III. Знакомство учащихся с содержанием инструкций и распределение обязанностей в ходе выполнения работы между участниками (19,5 мин)

Учащиеся изучили на предыдущих уроках раздел «Электродинамика» по учебнику . Выполнены лабораторные работы по этому разделу в соответствии с программой. Теперь перед ними ставится задача выполнения более сложных экспериментов с элементами неизвестного заранее.

Инструкция есть у каждого учащегося. Задача учащегося здесь – внимательно прочесть лишь частично знакомый для них материал, понять изложенное, выбрать для себя часть пунктов, согласовать свой выбор с остальными участниками работы. Инструкции содержат разноуровневые задания, поэтому каждый участник работы может выбрать задания на своем уровне знаний. Сильные учащиеся выбирают более творческие, слабые – такие, где ответы можно найти в тексте инструкции или учебнике.

IV. Выполнение работы (20 мин.)

На этом этапе каждый учащийся самостоятельно, пользуясь своим багажом знаний по этой теме, навыками, подсказками в инструкции, учебником выполняет выбранную им часть работы, фиксирует результаты на черновике или в отчете.

V. Обсуждение результатов исследования в группе (20 мин.)

За это время каждому ученику необходимо доступно и лаконично поделиться результатом своей работы с остальными участниками группы, здесь возможно обсуждение результатов. Если результату не доверяют часть учеников, следует проделать эту часть работы заново всеми или другими членами группы, то есть проверить результат.

VI. Заполнение и сдача отчетов о работе (10 мин.)

Представление результатов эксперимента – важный момент завершения исследования. Аккуратность, правильность использования формул, грамотность выводов являются основой для выставления учителем оценки за проделанную работу. Учителю необходимо обратить внимание учеников на то, что каждый записывает результаты, полученные в группе, если понял и согласился с ними. Если это не так, у него остается право вписывать свои ответы. Отчет индивидуален, оценку получает каждый учащийся по результатам, вписанным в отчет.

VII. Завершение урока (5 мин.)

Урок заканчивается, когда учащиеся разберут схемы, аккуратно на столах сложат оборудование, сдадут отчеты. Проверка работ выполняется учителем после уроков, оценки учащиеся узнают на следующем уроке.

Время	Задание для учащихся	Действия учителя	Действия учащихся
15 мин.	познакомится с целями урока	Вступительное слово учителя	Слушают учителя
19,5 мин	Ознакомиться с инструкцией, выбрать для себя часть пунктов.	Наблюдает за работой уча-щихся, отве-чает на вопро-сы	Читают инструкцию, согласуют свой выбор с остальны-ми участни-ками группы
20 мин	Выполнить выбранную им часть работы	Дает консуль-тации группе, отдельным учащимся	Выполняет работу
20 мин	Доложить в групппе о ре-зультате своей работы	Прослушивает обсуждение, подсказывает	Обсуждают результаты работы
10 мин.	Оформить отчет о работе	Наблюдает, консультирует	Заполняют отчеты
5 мин.	Сдать отчет, собрать оборудование	Принимает отчеты и обо-рудование	сдают отче-ты и обору-дование

Приложения:

1.  Инструкции по выполнению работ физического практикума, разработанные учителем;

2.  тексты отчетов учащихся, составленные учителем;

3.фотографии наборов оборудования для 2 и 3 работы.

Приложение 1

Физический практикум

Работа №1

Соединение источников э. д.с.

Цель работы: опытным путем доказать справедливость формул для батарей источников тока.

Оборудование: несколько источников постоянного напряжения, резистор, амперметр, ключ, соединительные провода, макетная плата.

Если несколько э. д.с. соединены последовательно, то

r=r+r+r+…r,

E=E+E+E…+E,

где r и Е – соответственно внутреннее сопротивление и э. д.с. полученной батареи. Сумма э. д.с. является алгебраической, т.к. э. д.с., токи от которых направлены в разные стороны берутся с противоположными знаками.

Если несколько источников соединены параллельно, то

,

,

где r и Е – соответственно внутреннее сопротивление и э. д.с. полученной батареи. Из последних формул следует, что при параллельном соединении источников с одной и той же э. д.с. электродвижущая сила полученной батареи имеет ту же величину Е.

Порядок выполнения работы.

Соберите электрическую цепь. Определите тип соединения. Измерьте Е при разомкнутом ключе. Считая, что э. д.с. одного источника 4,5 В, а внутреннее сопротивление 2 Ома запишите формулу расчета внутреннего сопротивления для последовательного соединения источников. Е= Определите силу тока когда ключ замкнут. I= Из формулы закона Ома для замкнутой цепи Е=IR+Ir найдите внешнее сопротивление. R= . Найдите напряжение на резисторе по формуле закона Ома на участке цепи

U= I ·R

Соберите электрическую цепь по схеме 2. Определите тип соединения. Измерьте Е когда ключ разомкнут. Сделайте вывод, считая, что э. д.с. одного источника 4,5 В, а внутреннее сопротивление 2 Ома. Е= Замкните ключ и определите силу тока через резистор. I= Зная его сопротивление, по закону Ома для участка цепи U= I·R определите напряжение на резисторе. Сопоставьте значения напряжения U и U и сделайте вывод о том, когда целесообразно использовать последовательное, а когда параллельное соединение источников.

Контрольные вопросы

1.  Найти э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 1, если Е=10В, Е=8В, Е=15В, r=1 Ом, r=2 Ом, r=3 Ом , R=5 Ом, R=10Ом.

2.  Найти э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 2, если Е=12В, Е=30В, r=1 Ом, r=3 Ом, R=5Ом.

3.  Решить предыдущую задачу, изменив полярность второго источника (+ находится слева, - находится справа).

4.  Вычислить э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 3, если Е=10В, Е=20В, Е=30В, r= r=r=1 Ом.

5.  В батарее, изображенной на схеме 3, r= r=r=1 Ом., Е=10В, Е=15В. Какой должна быть э. д.с. Е, чтобы при замыкании этой батареи на внешнее сопротивление через него не шел ток?

6.   

Отчет о работе

1.  Измерьте Е= _______ при разомкнутом ключе. Считая, что э. д.с. одного источника 4,5 В, а внутреннее сопротивление 2 Ома запишите формулу расчета внутреннего сопротивления для последовательного соединения источников.

Е= ________________________

2.  Определите силу тока когда ключ замкнут.

I= ___________________

3.  Из формулы закона Ома для замкнутой цепи Е=IR+Ir найдите внешнее сопротивление.

R= _____________________________________________________________ .

4.  Найдите напряжение на резисторе по формуле закона Ома на участке цепи

U= I ·R = _______________________

6.  Измерьте Е когда ключ разомкнут. Сделайте вывод, считая, что э. д.с. одного источника 4,5 В, а внутреннее сопротивление 2 Ома.

Е= ___________________

7.  Замкните ключ и определите силу тока через резистор.

I= ______________

8.  Зная его сопротивление, по закону Ома для участка цепи U= I·R определите напряжение на резисторе.

U= I·R=__________________________

9.  Сопоставьте значения напряжения U и U и сделайте вывод о том, когда целесообразно использовать последовательное, а когда параллельное соединение источников.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1.  Найти э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 1, если Е=10В, Е=8В, Е=15В, r=1 Ом, r=2 Ом, r=3 Ом , R=5 Ом, R=10Ом.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.  Найти э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 2, если Е=12В, Е=30В, r=1 Ом, r=3 Ом, R=5Ом.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.  Решить предыдущую задачу, изменив полярность второго источника (+ находится слева, - находится справа).

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.  Вычислить э. д.с. и внутреннее сопротивление батареи, изображенной на схеме 3, если Е=10В, Е=20В, Е=30В, r= r=r=1 Ом.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.  В батарее, изображенной на схеме 3, r= r=r=1 Ом., Е=10В, Е=15В. Какой должна быть э. д.с. Е, чтобы при замыкании этой батареи на внешнее сопротивление через него не шел ток?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Физический практикум

Работа №2

Вольт-амперная характеристика диода

Цель работы: Получить график зависимости силы тока через полупроводниковый диод от напряжения на нем и сравнить полученный результат с графиком на рисунке 1.

Отчет о работе

6. Таблица.

I	2 мА	4 мА	6 мА	8 мА	10 мА	14 мА	16 мА	34 мА
U

7.По данным таблицы постройте

вольт-амперную зависимость для

своего диода.

Сравните полученный график с графиком на рисунке 1в инструкции, все расхождения отметьте в этом пункте своего отчета.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9.Сделайте вывод о том, насколько точно характеризует режим работы полупроводникового диода его вольт-амперная характеристика. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1.  Есть ли какое-нибудь различие между дыркой и положительным ионом в полупроводниках? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.  Каким образом в полупроводниках создается преимущественно дырочная проводимость? электронная проводимость? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.  В четырехвалентный германий вводится примесь: а) пятивалентный мышьяк; б) трехвалентный индий. Каким будет ток в Германии в каждом случае: электронным или дырочным. ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

4.  На рис. Представлены вольт-амперные характеристики освещенного (график 1) и затемненного (график 2) фоторезисторов. В каком случае сопротивление больше? Справедлив ли закон Ома для данного фоторезистора? ____________________________________________________________________________________

5.  Почему на рис.1 лампа L1 светит ярко, а лампа L2 – тускло или не светит совсем? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

6.  Почему на рис.2 обе лампы светят одинаково ярко? ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

7.  Посмотрев на рис.3 и рис.4, скажите, в каком случае какие лампы светят. В каждом случае укажите путь тока от клеммы «+» к клемме «-» источника питания. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8.  По схеме на рис.5 можно изготовить демонстрационный прибор для иллюстрации односторонней проводимости диодов. Отгадайте какой выключатель надо замкнуть при данной полярности включения питания чтобы горела та или иная лампа. Попробуйте собрать эту схему и проверьте правильность решения. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Физический практикум

Работа №3

Измерение электрической емкости конденсаторов

Цель работы: провести прямое измерение емкости конденсаторов.

Отчет о работе

4. Переключим обкладки конденсатора на миллиамперметр и заметим по шкале максимальное число делений, на которое отбрасывается стрелка. I=_____________

5. Тот же опыт и обязательно при том же напряжении проделаем с другим конденсатором. I= _____________________

6. Легко сделать вывод, что между емкостью конденсатора С и числом делений n, на которое отбрасывается стрелка миллиамперметра, существует прямо пропорциональная зависимость: С=kn. Находим коэффициент пропорциональности для каждого измерительного прибора. k==_________ , k == __________

7. Теперь в электрическую цепь включим конденсаторную батарею емкостью С, выберем миллиамперметр с большим пределом измерения и по отклонению стрелки прибора на n делений по формуле С=kn вычислим ее емкость.

С=kn= ____________________________

9.  Попробуем по полученным данным определить тип соединения конденсаторов.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод. ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные задания

1.  Попробуйте самостоятельно расшифровать типы конденсаторов: 1)К50-12, 2)К53-16, 3)К50-6, 4)КТ4-21 и конденсаторов на вашем столе.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.  Определите номинальные емкости и напряжение конденсаторов:

1)┤├150×2В, 2)┤├0,02мк×10В, 3)┤├10мк×15В, 4)+┤├5мк×6В, 5)┤├+100мк×25В,

6) ┤├ 8…470×120В, 7) ┤├6…30×50В.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.  Три металлические пластины, площади которых равны S, соединены проводниками как показано на рис. Расстояние между соседними пластинами равно a. Определить емкость системы между точками А и В.

______________________________________________________________________________

4.  Три плоских воздушных конденсатора соеденены так, как показано на рис. Определите суммарную емкость схемы. Попробуйте собрать эту схему и проверить правильность решения.

________________________________________________________________________

5.  Конденсаторы электроемкостью 1мкФ и 2мкФ заряжены до разности потенциалов 20В и 50В соответственно. После зарядки конденсаторы соеденены одноименными полюсами. Определите разность потенциалов между обкладками конденсаторов после их соединения. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.  Три последовательно соединенных конденсатора присоединены к источнику напряжения 32В. Электроемкости конденсаторов равны соответственно 0,1; 0,25 и 0,5 мкФ. Определите напряжение на каждом конденсаторе. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приложение 2

соединение источников эдс

Вольт-амперная характеристика диода

Измерение электрической емкости конденсаторов

Физический практикум

Работа №4

Исследование явления электромагнитной индукции.

Цель работы: Опытным путем доказать справедливость правила Ленца.

Оборудование: электромагнит лабораторный, миллиамперметр, источник постоянного напряжения, соединительные провода.

Порядок выполнения работы.

Соберите электрическую цепь по схеме. Замкните ключ и определите направление и силу индукционного тока, возникшего во второй катушке. Рассмотрите, в каком направлении намотана проволока и нарисуйте один виток, указав направление тока от источника напряжения. Нарисуйте рядом виток второй катушки, присоединенной к миллиамперметру. Покажите стрелкой направление тока в нем во время замыкания ключа. Для этого используйте маркировку на клеммах миллиамперметра. Если направление тока в витке совпадает с маркировкой, стрелка отклониться вправо, если противоположно – влево. Разомкните ключ и определите силу и направление индукционного тока, возникшего во второй катушке. Нарисуйте рядом витки первой и второй катушек и покажите направление тока от источника и индукционного тока во время размыкания ключа. Выпишите правило Ленца. Пользуясь правилом буравчика определите направление линий магнитной индукции в центре витка первой катушки и обозначьте его на рисунках крестиком или точкой. Определите также направление линий магнитной индукции во второй катушке и обозначьте его на рисунках. Сделайте вывод о справедливости правила Ленца.

Контрольные вопросы

На стальной сердечник намотана проволока, по которой течет ток I, и надеты два проводящих кольца А и В, как показано на рисунке. Если сила тока I увеличивается, то в кольцах возникает индукционный ток, направленный

1)  в А – вправо, в В – вниз

2)  в А влево, в В – вверх

3)  в А – вправо, в В – вверх

4)  в А – влево, в В – вниз

На стержень намотана проволока и надето проводящее кольцо А, как показано на рисунке. Для того чтобы в кольце А возник

индукционный ток, направленный влево, по

катушке необходимо пропустить ток

1)  возрастающей силы в любом направлении

2)  убывающей силы в любом направлении

3)  в направлении I возрастающей силы или в

направлении I убывающей силы

4)  в направлении I возрастающей силы или в

направлении I убывающей силы

3.как изменится сила магнитного взаимодействия между двумя длинными параллельными проводниками при одновременном увеличении силы тока в каждом из них в 2 раза и увеличении расстояния между ними в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза

3) увеличится в 4 раза

4) уменьшится в 4 раза

5) не изменится

4. На горизонтальных рельсах, расстояние между которыми 60 см, лежит стержень перпендикулярно им. Определите силу тока, который надо пропустить по стержню, чтобы он начал двигаться. Рельсы и стержень находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией В=60мТл. Масса стержня 0,5 кг, коэффициент трения о рельсы 0,1.

5. Проводник длиной l и массой m подвешен на тонких проволочках. При прохождении по нему тока I

он отклоняется в однородном магнитном поле так, что нити образовали угол α с вертикалью. Какова индукция магнитного поля?

6. Прямоугольная рамка с током находится в однородном магнитном поле. Каков результат действия поля на рамку?

1) рамка смещается вниз

2) рамка смещается вверх

3) рамка поворачивается стороной ЕD к нам

4) рамка поворачивается стороной ЕD от нас