Open Source Content Management

Урок - практическая работа "Соединения проводников"

Подробности

Категория: Материалы к урокам физики

Опубликовано: 07.02.2020 21:02

Автор: Super User

Просмотров: 1089

Одна из полезных технологий работы в физике - изучение "черных ящиков". Под "черными ящиками" подразумеваются модели, устройство которых заранее не известно. Анализируя результаты их взаимодействия (отклики на внешние "раздражители"), можно понять их внутреннее устройство.

В данном примере мы работаем в 8 и 10 классах, закрепляя тему "Последовательное и параллельное соединение проводников", с моделями электрических схем, о которых мы можем узнать только их сопротивление между различными контактами. Зная набор схем и проанализировав его как в примере с первой схемой, можно по результатам замеров сопротивлений определить, к какой схеме относится предложенный вариант "черного ящика". Для работы желательно подготовить тетрадку со схемами, она дана в формате pdf и ее желательно распечатать в режиме брошюры.

На основе предложенных схем паяют соединения резисторов с одинаковым номиналом, после чего они размещаются внутри непрозрачных контейнеров. В нашем случае используются контейнеры от игрушек их киндер-сюрпризов. На образце показан пример сборки схемы, но при использовании небольших контейнеров желательно укоротить все контакты резисторов кроме крайних выводов. Выводы делаются через отверстия в крышке контейнера и подписываются согласно схемы. При укладке схем в контейнер убедитесь, что между элементами нет нежелательных соединений, иначе схема будет выдавать неверный результат.

Далее идет полная разработка урока для использования на уроках. Дополнительно можно порекомендовать в 8 классе делать побольше подсказок ученикам, а вот в 10 классе работа вполне может быть авыполнена полностью самостоятельно.

Тема урока: Последовательное и параллельное соединение проводников

Тип урока: Практическая работа

Цели урока

Образовательные:

• Закрепить понятие последовательного соединения проводников;
• Закрепить понятие параллельного соединения проводников;
• Закрепить знания по формулам для определения силы тока, напряжения и общего сопротивления соединений проводников.

Развивающие:

• развивать умение обучающихся обобщать и систематизировать полученные экспериментальным путем знания;
• формировать умение наблюдать и исследовать.

Воспитательные:

• формировать умение работать в группе и объединять результаты работы нескольких групп.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, мультиметры, набор «черных ящиков» со схемами соединений.

Структура урока:

1. Организационный момент
2. Повторение темы «Последовательное соединение проводников»
3. Повторение темы «Параллельное соединение проводников»
4. Разбор алгоритма анализа возможной схемы «черного ящика»
5. Проведение учениками самостоятельного анализа схем «черных ящиков»
6. Проведение замеров«черных ящиков» учениками в парах
7. Определение принадлежности варианта «черного ящика» к определенной схеме
8. Подведение итогов и обсуждение на интерактивной доске

Ход работы

1. Организационный момент

         Объяснение целей и методов работы на данном уроке

2. Повторение темы «Соединения проводников»

Последовательное соединение	Параллельное соединение
I1 = I2 = I. U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR, R = R1 + R2.	U1 = U2 = U. I = I1 + I2.

Иллюстрации соединений взяты из интерактивного комплекта "Физикон" "Открытая физика" 

3. Разбор алгоритма анализа возможной схемы «черного ящика»

Разбор ведется на примере схемы №1 из рабочих листов.

Схема I

Проанализируем прохождение тока по контактам 1-3:

и перестроим схему в более привычный вид:

Таким образом, мы видим, что можно провести сокращение по основным формулам последовательного соединения в нижнем ответвлении, то есть заменить нижние три резистора на эквивалентный:

Теперь среднюю часть мы можем сократить по формуле параллельного соединения:

После чего мы видим, что нами получена схема простого последовательного соединения трех сопротивлений: R₁₃= 2,75R. Также мы можем видеть, что сопротивление цепи по схеме 2-4 аналогично: R₂₄= 2,75R.

Теперь проанализируем соединение по схеме 1-4 (аналогично схеме 2-3). Сразу приведем ее в удобный вид:

Мы видим, что можно сократить два последовательных соединения в разветвлении:

Теперь сокращаем параллельное соединение проводников:

После чего мы видим, что нами получена схема простого последовательного соединения трех сопротивлений: R₁₄=R₂₃=3R

Сведем полученные данные: R₁₃= 2,75R; R₂₄= 2,75R; R₁₄= 3R; R₂₃= 3R

 Проведение учениками самостоятельного анализа схем «черных ящиков»

По такому же алгоритму ученикам предлагается провести анализ остальных 5 схем (в зависимости от состава класса можно каждой бригаде предложить проанализировать все схемы, или назначить каждой бригаде по одной схеме, в 8 классе целесообразнее дать второй вариант распределения схем).

Схема II

Схема III

Схема IV

Схема V

СхемаVI

5. Проведение замеров «черных ящиков» учениками в парах

После анализа схем бригады проводят замеры сопротивления между соответствующими контактами и записывают их в рабочие листы в раздел "Измеренные величины".

6. Определение принадлежности варианта «черного ящика» к определенной схеме

Сведя все значения анализа схем в общую таблицу…

…подставляют значение сопротивления единичного элемента (в нашем случае это 30 Ом)

7. Подведение итогов и обсуждение на интерактивной доске

Делаем вместе вывод о принадлежности каждого варианта «черного ящика» к определенной схеме.

После чего ученики делают вывод о том, почему измеренные величины не полностью соответствуют расчетным:

1. Класс точности радиоэлементов (±5%)
2. Неучтено сопротивление соединительных проводов

• Назад
• Вперёд