Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Сухоложский многопрофильный техникум»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
проблемной лекции по теме
«Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора».
.
преподаватель физики
I квалификационная категория
Сухой Лог, 2014 г.
В среднем профессиональном учебном заведении лекция занимает важное место в процессе обучения.
В условиях реализации ФГОС актуальность применении нетрадиционных методов
обучения, в частности проблемной лекции, очевидна. Они приводят к изменению роли и функции преподавателя. Во время проблемной лекции преподаватель предлагает студентам проанализировать ситуацию и осуществить поиск путей нахождения проблемы. Проблемная лекция опирается на логику последовательно моделируемых проблемных ситуаций путём постановки проблемных вопросов, требующих активной познавательной деятельности для их правильной оценки и разрешения, и обычно начинается с вопросов и постановки проблемы, которую в ходе изложения материала необходимо решить. В процессе лекции осознание темы студентами происходит с помощью создания преподавателем проблемной ситуации в зависимости от того, как они получат всю необходимую информацию, составляющую для них новое знание. В связи с этим учебные проблемы должны не только быть доступными по своей трудности, но и учитывать познавательные возможности студентов и исходить из изучаемой дисциплины, быть значимыми для усвоения нового материала и общего и профессионального развития личности студентов.
Проблемная лекция предполагает диалогическое изложение материала. С помощью соответствующих методических приёмов (постановка проблемных и информационных вопросов, выдвижение многообразных гипотез и нахождение тех или иных путей их подтверждения или опровержения), преподаватель побуждает студентов к совместному размышлению и дискуссии. Таким образом, поисковая исследовательская деятельность, участие мышления студентов и их личностное отношение к усваиваемому материалу – одна из целей проблемной лекции. Однако проблемная лекция обеспечивает достижение и других целей, а именно:
- усвоение студентами теоретических знаний; развитие теоретического мышления студентов; формирование познавательного интереса студентов к содержанию учебной дисциплины.
Успешность достижения целей проблемной лекции обеспечивается взаимодействием преподавателя и студентов, так как основная задача преподавателя состоит не только в передаче информации, а в объяснении студентам объективных противоречий развития научного знания и способов их разрешения. В связи с этим преподаватель должен использовать во время лекции такие средства общения, которые обеспечат как эффективность передачи знаний, так и достижение цели общего и профессионального развития личности будущего специалиста.
Для диалогического общения преподавателя со студентами необходимы следующие условия:
- материал лекции включает обсуждение различных точек зрения на решение учебных проблем, воспроизводит логику развития науки, её содержания, показывает способы разрешения объективных противоречий в истории науки; общение со студентами строится таким образом, чтобы подвести их к самостоятельным выводам, сделать их соучастниками процесса подготовки, поиска и нахождения путей разрешения противоречий, созданных самим же преподавателем; преподаватель строит вопросы к вводимому материалу и стимулирует студентов к самостоятельному поиску ответов на них по ходу лекции.
Для управления мышлением студентов на проблемной лекции используются заранее составленные преподавателем проблемные и информационные вопросы.
Проблемные вопросы – вопросы, ответ на которые не содержится в прежних знаниях студентов и которые вызывают интеллектуальные затруднения у них. Проблемные вопросы содержат в себе ещё не раскрытую проблему, область неизвестного, новые знания, для добывания которых необходимо какое-то интеллектуальное действие, определённый целенаправленный мыслительный процесс. Информационные вопросы задаются с целью актуализировать уже имеющиеся знания у студентов, необходимые для понимания проблемы и начала поиска путей её разрешения.
Считаю, что только сочетание проблемных и информационных вопросов может развивать индивидуальные особенности каждого студента.
Итак, проблемные лекции должны обеспечить творческое усвоение принципов и закономерностей изучаемой науки, активизировать учебно-познавательную деятельность студентов, их самостоятельную работу, усвоение знаний и применение их на практике. На лекции проблемного характера студенты находятся в постоянном процессе «сомышления» с преподавателем и в конечном итоге становятся соавторами в решении проблемных задач. Следовательно, знания, усвоенные студентами во время проблемных лекций, становятся :
- достоянием студентов, то есть в какой-то степени знаниями-убеждениями; глубже запоминаются и легко актуализируются (обучающий эффект); более гибки и обладают свойством переноса в другие ситуации (эффект развития творческого мышления); решение проблемных задач выступает своеобразным тренажёром в развитии интеллекта (развивающий эффект); подобного рода лекция повышает интерес к содержанию и усиливает профессиональную подготовку (эффект психологической подготовки к будущей деятельности.
План-конспект урока
ТЕМА УРОКА: “Конденсатор. Энергия заряженного конденсатора”.
ЦЕЛЬ:
Формирование элементов теории конденсатора, представлений о материальности электрического поля.
ЗАДАЧИ:
1.Сформировать понятия «конденсатор», «заряд конденсатора», «электроёмкость плоского конденсатора», «энергия заряженного конденсатора» (ОК 1- ОК 7)
2. Формировать учебно-информационных компетенций: умений находить и обрабатывать информацию из разных источников (ОК 4, ОК 2)
3. Формировать коммуникативные компетенции: умений работать в группе, коллективе ( ОК 5)
4. Формировать компетенции взаимоконтроля, самоконтроля (ОК 3)
5.Показать связь изучаемого материала с профессией и последующим изучением материала ( ОК 7).
ТИП УРОКА: урок введения нового материала.
ВИД УРОКА: проблемная лекция с элементами поисковой деятельности студентов.
МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
Приборы и оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, набор различных видов конденсаторов, плоский конденсатор, конденсатор переменной ёмкости.
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Конденсатор. Заряд конденсатора. Условные обозначения на схемах.
2. История создания конденсатора.
3. Ёмкость плоского конденсатора.
4. Соединения конденсаторов.
5. Типы конденсаторов.
6. Энергия заряженного конденсатора.
7. Применение конденсаторов.
ПЛАН УРОКА
Этапы урока | Деятельность преподавателя | Деятельность учащихся | Методы, приёмы |
1. Орг. момент | Проверить готовность кабинета и учащихся к уроку. Создать положительную мотивацию на успешную деятельность | Приветствие. подготовка | |
2. Подготовка к освоению нового материала. Постановка проблемного вопроса. | Осуществить повторение ранее изученного материала по вопросам: От каких величин не зависит эл. ёмкость? От каких величин зависит эл. ёмкость? Как увеличить электроёмкость заряженного шара? Создание положительной мотивации учебно-познавательной деятельности. Объявление темы и цели урока. | Отвечают на вопросы | |
Наблюдают эксперимент и отвечают на вопрос. Записывают тему урока в тетрадь. | |||
3. Введение нового содержания по теме | Излагает новый материал (конденсатор, его устройство, зарядка конденсатора, эл. поле конденсатора), демонстрирует слайды (приложение) | Слушают преподавателя. Записывают определение в тетрадь. | Работа с рабочими картами. Проблемный метод Активного обучения ИКТ |
История создания конденсатора. | Слушают сообщение учащихся - группы историков | ||
Электроёмкость плоского конденсатора (демонстрирует видеофрагмент (приложение) Формулирует проблемный вопрос. Обобщает выводы учащихся. Соединения конденсаторов | Наблюдают видеофрагмент и делают вывод. Записывают формулу ёмкости плоского конденсатора. Отвечают на вопросы преподавателя. | ||
Виды конденсаторов ( приложение) | Слушают сообщение по презентации студентов-группы практиков. Наблюдают презентацию. Заполняют рабочую карту. | ||
Энергия заряженного конденсатора. Демонстрирует видео эксперимент (приложение), устанавливающий а) наличие энергии у конденсатора, б) зависимость энергии конденсатора от его ёмкости и напряжения. Формулирует проблемный вопрос. Правила техники безопасности (слайд - приложение) | Наблюдают физический эксперимент, делают выводы. Записывают формулу энергии заряженного конденсатора. Слушают сообщение по презентации инженера по охране труда. Изучают плакат по технике безопасности. | ||
Применение конденсаторов (слайд – приложение). | Слушают сообщение по презентации. Записывают в рабочую карту. | ||
4. Закрепление содержания урока | Практическая работа (слайд –приложение). Определить тип конденсатора, характеристики: электроёмкость, рабочее напряжение, энергию конденсатора, мощность. Руководит деятельностью учащихся | Отвечают на вопросы и осуществляют самопроверку. | Исследовательский метод |
5. Представление оценки освоенного содержания темы урока. | 1. Выставление оценок за урок с комментарием. | Заполняют лист самооценки. | План-схема самооценки |
6. Домашнее задание. | Даёт инструктаж по выполнению д/з по уровням: 1.составить конспект. 2.решить задачи. 3.изготовить конденсатор. | Выбирают уровень выполнения д/з |
КОНСПЕКТ УРОКА.
П: | Добрый день! Тема урока «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора» имеет большое практическое значение. Знания, полученные сегодня будут использоваться при изучении следующих тем физики: Колебательный контур, принципы радиосвязи, лазеры и др., а также на 2 курсе при изучении электротехники и конечно в вашей будущей профессиональной деятельности. Цель урока (слайд) Задачи (слайд) Эпиграфом урока послужат слова Конфуция: (Слайд) «Три пути ведут к знанию: путь размышления - это путь самый благородный, путь подражания - это путь самый лёгкий, и путь опыта –это путь самый горький». В ходе урока мы воспользуемся 3 путями, которые ведут к знаниям, по мнению философа. Но какой путь для вас самый приемлемый решать вам. В ходе урока вы будете заполнять рабочую карту, где отражены основные вопросы темы. Начнём наш урок с повторения ранее изученного материала От каких величин не зависит электроёмкость? От каких величин зависит электроёмкость? Вспомните опыт, который демонстрирует влияние на ёмкость проводника окружающих тел. |
С. | Если заряженный шар охватить ладонями, не касаясь его, то электрометр, покажет уменьшение потенциала. Следовательно, возрастание ёмкости. |
П: | Правильно: Ёмкость проводника можно увеличить, приблизив к нему другой проводник. Большой ёмкостью обладает система из двух проводников называемая конденсатором. Познакомимся с элементами теории конденсатора. Конденсатор-устройство, состоящее из двух проводников, разделённых слоем диэлектрика, служащее для накопления заряда. (Слайд) Слово конденсатор в переводе с латинского означает « сгуститель электрического заряда». Проводники называются обкладками конденсатора. Толщина слоя диэлектрика мала по сравнению с размерами проводников. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок. Зарядить конденсатор можно двумя способами А) зарядить пластины равными разноимёнными зарядами. Б) соединить одну из пластин, а другую заземлить; при этом на другой пластине по индукции появится заряд, равный по величине и противоположный по знаку заряду первой пластины. Электрическое поле конденсатора сосредоточено между пластинами внутри конденсатора, поэтому окружающие конденсатор тела не влияют на его ёмкость. Проводниками могут быть пластины – плоский конденсатор, 2 коаксиальных цилиндра - цилиндрический, 2 концентрические сферы –сферический. А сейчас совершим небольшой экскурс в историю. Группа историков познакомит вас с историей создания плоского конденсатора. Оцените выступление по критериям, предложенным в рабочей карте. |
Гр. ист. | История создания конденсатора (сообщение-презентация). Первый конденсатор был изобретён немецким физиком Клейстом, который налил в медицинскую склянку немного ртути, опустил в неё гвоздь и наэлектризовал его. Затем, взяв склянку в руки прикоснувшись к гвоздю, получил сильный удар по руке. Одновременно наблюдая появление искры. В 1746 году аналогичный опыт провёл Питер Мушенбрук, профессор-математик из г. Лейдена, который обнаружил, что «пойманное электричество» может сохраниться довольно долго. Заряжали лейденскую банку с помощью шара из серы, насаженную на железную ось. Король Франции дважды присутствовал на «электрическом представлении» когда цепь из 180 гвардейцев по команде «замыкалась» через лейденскую банку. Когда первый гвардеец дотрагивался рукой до металлической фольги, в которую была завёрнута банка, последний гвардеец цепи касался гвоздя, торчавшего из пробирки, сильный электрический удар получали все гвардейцы. Вскоре лейденская банка была усовершенствована: внешнюю и внутреннюю поверхность стеклянного сосуда стали обклеивать металлической фольгой. В крышку банки вставляли металлический стержень, который сверху заканчивался металлическим шариком, а нижний конец стержня при помощи металлической цепочки соединялся с внутренней обкладкой. Лейденская банка является обычным конденсатором. |
П: | Сейчас, вам предстоит выяснить, от каких величин зависит ёмкость плоского конденсатора ( виртуальный опыт – слайд ) Как зависит ёмкость конденсатора от расстояния между обкладками? |
С. | При приближении пластин друг к другу (уменьшении расстояния между ними) разность потенциалов между пластинами уменьшается, следовательно, увеличивается ёмкость конденсатора. Вывод: чем меньше расстояние между пластинами, тем больше ёмкость конденсатора. |
П: | Как зависит ёмкость конденсатора от площади пластин, взаимно перекрывающих друг друга? |
При уменьшении площади пластин, взаимно перекрывающих друг друга, наблюдается увеличение разности потенциалов, следовательно, уменьшается ёмкость конденсатора. Вывод: чем больше площадь пластин, тем больше ёмкость конденсатора. | |
П: | Как зависит ёмкость плоского конденсатора от свойств диэлектрика между пластинами? |
С. | При внесении диэлектрика разность потенциалов уменьшается, следовательно, увеличивается ёмкость конденсатора. Вывод: чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, тем больше ёмкость конденсатора. |
П: | Обобщив все, получите формулу ёмкости плоского конденсатора
S- площадь взаимно перекрывающихся обкладок конденсатора d- расстояние между пластинами (толщина диэлектрика)
Запишите формулу в тетрадь. Электроёмкость конденсаторов указывается в мкФ и пФ. Группа теоретиков исследовала, как можно увеличить и уменьшить электроёмкость конденсаторов. Сообщение – презентация «Соединения конденсаторов» |
П: | Теперь поговорим о видах конденсаторов (сообщение-презентация). В зависимости от своего назначения конденсаторы делятся на конденсаторы постоянной ёмкости и конденсаторы переменной ёмкости (демонстрация) Состоит из системы подвижных пластин, соединённых с корпусом, и неподвижных, соединённых со стержнем. Если пластины полностью введены –электроёмкость максимальна, выведены –минимальна. Позволяет плавно изменять ёмкость в 50-60 раз. Основная классификация конденсаторов - по типу диэлектрика конденсаторы подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные, воздушные, полипропиленовые. Бумажный конденсатор делается из станиолевой и бумажной лент, плотно свёрнутых в спираль. Бумага, пропитанная парафином, выполняет роль диэлектрика. Особое место занимает электролитический конденсатор. Он обладает большой ёмкостью при малых размерах и весе. Диэлектриком служит очень тонкая пленка оксидов, покрывающих одну из обкладок (полоску фольги). Второй обкладкой служит бумага, пропитанная раствором электролита. Электролитические конденсаторы можно применять лишь в цепях постоянного тока, при соблюдении правильной полярности. Положительный полюс источника должен быть подключён к обкладке из алюминиевой фольги, а отрицательный полюс - к источнику тока. |
П: | Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Смотрим видеоролик. Сделайте вывод, от чего зависит энергия заряженного конденсатора. |
С. | 1. Вывод: чем больше ёмкость конденсатора, тем большей энергией он обладает. |
С | 2. Вывод: чем больше напряжение на пластинах конденсатора, тем больше энергия конденсатора. |
П: | По учебнику стр.404 сделайте вывод энергии конденсатора и объёмной плотности энергии электростатического поля (ОК4-осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.) Таким образом, энергия конденсатора прямо пропорциональна ёмкости и напряжению.
Энергия конденсатора сосредоточена в пространстве между его обкладками. При работе с конденсаторами всегда необходимо соблюдать правила техники безопасности. Послушаем выступление группы инженеров по охране труда. |
Гр. инж. | Слушают сообщение о правилах техники безопасности: Основной мерой обеспечения безопасности обслуживания является устройство ограждений, исключающих возможность случайного прикосновения к открытым токоведущим частям, находящимся под напряжением. Желательно иметь сетчатые ограждения. При отсутствии металлической сетки ограждения могут быть сделаны в виде кожуха из листовой стали. Опасность поражения электрическим током при прикосновении к заряженному конденсатору тем больше, чем больше его емкость и выше рабочее напряжение. |
П: | Для закрепления изученного материала и формирования общих компетенций – ОК2-умений организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов её достижения, определённых руководителем. -ОК3анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы. -ОК4-осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач. -ОК5-работать в команде, эффективно. У каждого на парте находится конденсатор. Внимательно его изучите. На конденсаторе в соответствие с маркировкой вы найдете ёмкость вашего конденсатора и его рабочее напряжение. Ваша задача записать ёмкость и напряжение перевести значения в систему СИ и определить энергию конденсатора. Теперь осуществите самопроверку по таблице в соответствие с номером конденсатора. |
С. | Проверяют правильность своего решения. |
П: С. | Конденсаторы нашли большое применение в быту технике. Слушаем сообщение-ПРЕЗЕНТАЦИЮ ГРУППЫ ПРАКТИКОВ) Свойство конденсаторов накапливать и сохранять электрические заряды используется для получения кратковременных импульсов большой силы тока. Одним из примеров подобного использования конденсатора является фотовспышка. В этом приборе конденсатор сравнительно долго заряжается от батареи гальванических элементов и затем быстро разряжается через специальную лампу. По этому же принципу работает электрошокер применяемый для защиты от нападения. Возбуждение квантовых источников света - лазеров осуществляется с помощью газоразрядной трубки, вспышка которой происходит при разрядке батареи конденсаторов большой электроёмкости. Зависимость электроёмкости конденсатора от расстояния между его пластинами используется в схемах кодирования клавиатуры персонального компьютера. Под каждой клавишей находится конденсатор, электроёмкость которого изменяется при нажатии на клавишу. Микросхема, подключенная к каждой клавише, при изменении электроёмкости выдаёт кодированный сигнал, соответствующий данной букве. Огромное применение нашли конденсаторы в технике: в металлообработке для высокочастотной плавки металлов, в электроискровых установках для магнитоимпульсной обработки металлов, в добывающей (угольной, металлорудной) промышленности, в электровзрывных устройствах Основное применение конденсаторы нашли в радиотехнике. Во всех передающих и принимающих устройствах находятся конденсаторы. При изменении ёмкости конденсатора изменяется и частота передающего и принимающего сигнала. |
С. | Слушают и оценивают выступление. |
П: | Наш урок подошёл к концу, подводим итоги урока. Сделайте взаимооценку по следующим критериям: ü Презентация. ü Устное предъявление информации ü Выражение своего мнения (ответы на вопросы) Самооценку по уровням |
Запишем домашнее задание: 1.(репродуктивный уровень) - проработать конспект. 2.(продуктивный уровень) – решить задачи. См. ниже 3.(творческий уровень) – изготовить самодельный конденсатор. |
- диэлектрическая проницаемость среды
-электрическая постоянная
Рабочая карта урока «Конденсатор. Энергия заряженного конденсатора»
Студента группы ___________________________
Этап урока | Деятельность студента | Формируемые компетенции | |||||||||||||||||||||||
1.Орг. момент 2.Подготовка к освоению нового материала. 3.Освоение нового материала Презентация группы | Подготовка. Освоение цели и задач урока. 1.Какая величина называется электроёмкостью? 2.Запишите формулу электроёмкости. 3.В каких единицах измеряется электроёмкость? 4.От каких величин не зависит электроёмкость? 5.От каких величин зависит электроёмкость? Конденсатор - это______________________________________ Способы зарядки_____________________________________ Электроёмкость плоского конденсатора__________________
| ОК 1 ОК 2 ОК 4 ОК 5 ОК 6 | |||||||||||||||||||||||
Презентация группы Презентация группы Презентация группы 5.Подведение итогов деятельности. |
Энергия заряженного конденсатора. Объёмная плотность энергии электрического поля. Применение конденсаторов. Техника безопасности Определение электроёмкости и энергии конденсатора.
Взаимооценка по критериям (0б-отсутствует, 1б – выражен) Система оценивания: 3 балла-«5» 2 балла – «4»
самооценка своей деятельности (знаний, умений, навыков, уровня сформированных ОК) | ОК 3 |
Задачи для самостоятельного решения.
1.Какую работу необходимо совершить для удаления диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 6 из конденсатора, заряженного до разности потенциалов 1000 В. Площадь пластин 10 см2, расстояние между ними 2 см.
2. Два плоских конденсатора с одинаковыми ёмкостями С=10 пФ соединены последовательно. На сколько изменится ёмкость конденсаторов, если пространство между пластинами одного из них заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью 2?
3.Три последовательно соединённых конденсатора с ёмкостями С1=100 пФ, С2=200 пФ, С3=500 пФ подключены к источнику тока, который сообщил им заряд q=10 нКл. Найти напряжение на конденсаторах U1, U2, U3 напряжение источника тока U и ёмкость всех конденсаторов С0.
4.При разрядке батареи, состоящей из 20 параллельно включенных конденсаторов с одинаковыми емкостями С=4 мкФ, выделилось количество теплоты Q=10 Дж. До какой разницы потенциалов были заряжены конденсаторы?
5.Плоский воздушный конденсатор зарядили до разности потенциалов 200В, затем конденсатор отключили от источника тока. Какой станет разность потенциалов между пластинами, если расстояние между пластинами увеличить от d0=0,2 до d=0,7 мм, а расстояние между ними заполнить слюдой (диэлектрическая проницаемость 7)?
ЛИТЕРАТУРА.
1. – Сибирская "Инновации в профессиональном образовании:
педагогические технологии"./ Учебное пособие. - С.-Петербург: 2000.
2.Современные технологии обучения в профессиональном образовании. М.: НПЦ "Профессионал – Ф", 2002.
3.Громкова деятельность в профессиональном образовании (Учебное пособие для преподавателей среднего, высшего и дополнительного профессионального образования). М.: НПЦ "Профессионал – Ф", 2001.
4.Вульфсон профессионального творчества / Учебное пособие. М.: "Академ А", 1999.
5., .Физика: Методика и практика преподавания. – Ростов - на - Дону: Феникс, 2002.
6. , Бобров учебных навыков на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.
7. , ,Сотский -10. - М.: Просвещение, 2006.
8., Коровин справочник учителя физики. - М.:Мнемозина, 2003
