Конспект урока для 8 класса на тему: "Постоянный электрический ток. Источники тока"
Постоянный электрический ток. Источники постоянного тока.
Цель урока:
Ø Обучающие: выяснить физическую природу электрического тока, условия возникновения и существования электрического тока. Познакомить обучающихся с основными видами источников электрического тока, показать их практическое значение, развивать навыки самостоятельной работы с текстом.
Ø Развивающие: развивать способности обучающихся анализировать, сравнивать, выделять существенные признаки, делать выводы. Развивать абстрактное и логическое мышление обучающихся. Развитие практических умений;
Ø Воспитывающие: воспитывать умение доказывать, отстаивать свою точку зрения. Воспитывать инициативу, творческий подход к изучению предмета, исследовательские качества личности. Формировать познавательный интерес к физике и учебе в целом.
Оборудование: мультимедийное оборудование, экран, компьютер, видео « Источники тока», заготовки для составления кластера, держатели, два электрометра, проводник, эбонитовая палочка, шерсть, текст « Из истории создания источников тока» 13 листов, листочки с экспериментальными заданиями для каждой группы, лимон, картофель, солёный огурец, вода, сода, ложка, кюветы, медные и цинковые пластинки.вольтметры, оценочные листы по одному на группу, презентации, доклад.
Ход урока.
На прошлых уроках мы изучали явление электризации тел.
Для того, чтобы систематизировать вам уже имеющиеся знания и проверить д/з, мы прочитаем ключевые слова к уроку и составим кластер.
Ключевые слова: электризация, заряды ( положительный и отрицательный), взаимодействие, электроскоп, электрометр, проводники, диэлектрики, заряд, электрическое поле, электрическая сила, электрон, ион, протон, нейтрон.
Составьте кластер к слову “Заряд”. При выполнении данной работы учащиеся делятся на группы по 2 человека. Сначала данную работу они выполняют самостоятельно, основываясь на тех знаниях, которые они имеют на начало урока. Ребята предлагают свои варианты и объясняют взаимосвязь вариантов со словом «заряд».
Общее обсуждение результатов и выстраивание кластера на доске с помощью заготовок и магнитных держателей. Выделяю ребят, которые наиболее активно принимали участие и давали правильные ответы. Главный по группе, выставляет в оценочный лист оцетки тем ребятам, которых отметили из его группы.
Данный педагогический метод я использую, чтобы разобрать д/з и повторить материал. Этот прием развивает умение строить ответы и обосновывать их, учит искусству проводить аналогии, устанавливать связи, развивает навык одновременного рассмотрения нескольких вариантов, столь необходимый при решении жизненных проблем. Способствует развитию системного мышления.
Молодцы отлично справились с заданием. А теперь перейдём к теме сегодняшнего урока.
2 Исследование «Мозговой штурм».
Эпиграфом к сегодняшнему уроку я взяла слова Ральфа Уолдо Эмерсона:
«Вся жизнь-это эксперимент.
И чем больше вы делаете
Экспериментов, тем лучше».
(Ральф Уолдо Эмерсон.)
Вместе со мной сегодня вы будете физиками – экспериментаторами, исследователями. Нам ведь известно, что учёные сначала выдвигают теоретические гипотезы, а затем проверяют их путём проведения многочисленных опытов. Наблюдая, сравнивая, анализируя, они либо подтверждают, либо опровергают выдвинутую гипотезу.
Мы с вами поступим так же и попробуем сформулировать тему урока.
- Как вы думаете, могут ли заряды перемещаться? (Да)
- Какие заряды перемещаются? ( Любые )
Проведём эксперимент и проверим нашу гипотезу.
Демонстрационный эксперимент.
Беру два одинаковых электрометра. Один наэлектризую стеклянной палочкой. Соединяю наэлектризованный электрометр с не наэлектризованным электрометром проводником. Что произойдет?
Ответ: свободные электроны стержня окажутся в электрическом поле и придут в движение к незаряженному электроскопу, и он зарядится отрицательно.
Наша гипотеза подтвердилась. Заряды могут перемещаться.
-Как называется наблюдаемое явление (Электрический ток)
Итак, тема сегодняшнего урока:
Постоянный электрический ток. Источники постоянного тока.
Запишите, пожалуйста, в тетради тему урока.
-Сформулируйте цели сегодняшнего урока.
Дать определение эл току, источникам тока.
-Что называется электрическим током?
Упорядоченное движение заряженных частиц под действием поля называют электрическим током.
- Как вы думаете, какие частицы приходят в движение под действием эл тока?
В других проводниках (электролитах, газах) под действием поля могут двигаться любые заряженные частицы ионы, электроны.
- Почему ток был кратковременным? (Ослабело электрическое поле, при этом прекратилось движение заряженных частиц.)
-Что нужно для поддержания электрического тока в проводниках? ( Наличие электрического поля)
Для существования электрического тока необходимы следующие условия:
а) наличие свободных электронов в проводнике;
б) наличие внешнего электрического поля для проводника.
Электрический ток прекращается, если электрическое поле, создающее движение зарядов, исчезает.
-Как поддерживать внешнее электрическое поле? ( С помощью источников тока)
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.
Что такое источники тока? Как они работают? Какие виды источников тока существуют? Ответить на эти вопросы нам поможет видеофильм.
3 Демонстрация видеофильма.
Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.
Существуют различные виды источников тока:
-Механический источник тока
механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
К ним относятся : электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака), динамо-машина, генераторы.
-Тепловой источник тока
внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.
Например, термоэлемент - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, тогда между другими концами этих проволок появится напряжение.
Применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях.
-Световой источник тока
энергия света преобразуется в электрическую энергию.
Например, фотоэлемент - при освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.
Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.
-Химический источник тока
- в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.
Например, гальванический элемент - в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень - положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд - отрицательным электродом.
Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.
Вопросы к фильму:
- Что такое эл ток
--Условия существования эл тока
- Источники тока (определение)
-Для чего нужны источники тока
- Виды источников тока.
- Что общего между всеми источниками тока.( Они все преобразуют какую-либо энергию в электрическую)
Молодцы. Отмечаю наиболее активных участников диалога. Главный по группе проставляет отметки в оценочном листе.
Перейдём к исторической справке. Как, когда и кем был получен первый источник тока. Какой он был. Ответы на эти вопросы вы получите, прочитав текст.
4 Инсерт (работа с текстом)
Прочитайте текст
“V” - поставьте эту пометку на полях, если то, что вы читаете, соответствует тому, что вы знаете, или думали, что знаете;
“– “ - поставьте эту пометку на полях, если то, что вы читаете, противоречит тому, что вы знаете, или думали, что знаете;
“+” - поставьте эту пометку на полях, если то, что вы читаете, является для вас новым;
“?” - поставьте эту пометку на полях, если то, что вы читаете, непонятно, или вы хотели бы получить более подробные сведения по данному вопросу.
Таким образом, в процессе чтения статьи Вы будете делать четыре типа пометок на полях в соответствии со своими знаниями и пониманием.
На партах розданы листочки с текстом.
Из истории создания источников тока.
Лейденская банка - первый источник тока. К середине XVIII в. в Голландии, в Лейденском университете, ученые под руководством Питера ван Мушенбрука нашли способ накопления электрических зарядов. Таким накопителем электричества была лейденская банка - стеклянный сосуд, стенки которого снаружи и изнутри оклеены свинцовой фольгой. Лейденская банка, подключенная обкладками к электрической машине, могла накапливать и долго сохранять значительное количество электричества. Разряд лейденской банки имел достаточную мощность. Если ее обкладки соединяли отрезком толстой проволоки, то в месте замыкания проскакивала сильная искра, и накопленный электрический заряд мгновенно исчезал. Так стало возможным получить кратковременный электрический ток. Затем банку надо было снова заряжать. Сейчас подобные приборы мы называем электрическими конденсаторами.
В конце 1780 года профессор анатомии в Болонье Луиджи Гальвани, занимался в своей лаборатории изучением нервной системы отпрепарированных лягушек, еще вчера квакавших в неотдаленном пруду. Совершенно случайно получилось так, что в той комнате, где в ноябре 1780 года Гальвани изучал на препаратах лягушек их нервную систему, работал еще его приятель – физик, производивший опыты с электричеством. Одну из отпрепарированных лягушек Гальвани по рассеянности положил на стол электрической машины. В это время в комнату вошла жена Гальвани. Ее взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мертвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету (скальпелю), дергались. Жена Гальвани с ужасом указала на это мужу.
Пораженный новым явлением, я тотчас же обратил на него свое внимание. Меня охватила неимоверная жажда и рвение исследовать это и пролить свет на то, что было под этим скрыто». Гальвани решил, что все дело тут в электрических искрах. Для того чтобы получить более сильный эффект, он вывесил несколько отпрепарированных лягушачьих лапок на медных проволочках на железную садовую решетку во время грозы. Однако молнии – гигантские электрические разряды никак не повлияли на поведение отпрепарированных лягушек. Что не удалось сделать молнии, сделал ветер. При порывах ветра лягушки раскачивались на своих проволочках и иногда касались железной решетки. Как только это случалось, лапки дергались. Гальвани, однако, отнес явление все-таки на счет грозовых электрических разрядов. Когда я перенес лягушку в комнату и положил на железную дощечку и когда я прижал медный крючок, который был продет через спинной нерв, к дощечке, те же спазматические содрогания были налицо.
Я производил опыт с разными металлами в различные часы дня в разных местах – результат был один и тот же, разница была в том, что содрогания были более сильные при одних металлах, чем при других.
Затем я испытывал различные тела, которые не являются проводниками электричества, например, стекло, смолу, резину, камень и сухое дерево. Явлений не было.
Он провел, по сути дела, все эксперименты для того, чтобы сделать правильные выводы:
он показал, что для эффекта необходимы металлы; он показал, что при телах, не являющихся проводниками электричества, никакого эффекта нет; наконец, он показал даже, что разные металлы дают разный эффект.
Но он не обратил внимания на то, что эффект наблюдался только при наличии двух различных металлов.
Вольта решает поставить опыт Гальвани на себе: он взял две монеты из разных металлов и положил их в рот - сверху, на язык, и под его. Потом соединил монеты тонкой проволокой и ощутил вкус подсоленной воды.
Вольта отлично знал – это вкус электричества, и рожден он был металлами.
Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.
- Объясните явление, которое не смог объяснить Гальвани.
-Кем был получен первый источник тока.
Хорошо потрудились, теперь можно немного отдохнуть.
5 Минутка отдыха.
На уроках физики мы говорим о познании природы. Но сегодня давайте познаем себя. Как мы воспринимаем окружающий мир? Как «художники» или как «мыслители»?
Встаньте, поднимите руки вверх, потянитесь.
Переплетите пальцы рук.
Посмотрите какой палец левой или правой руки оказался у вас вверху? Результат запомните «Л» или «П»
Скрестите руки на груди («поза Наполеона»). Какая рука сверху?
Поаплодируйте. Какая рука сверху?
У кого получился результат «ЛЛЛ» - «художники», а «ППП» - «мыслители».
У кого получились разные буквы – гармонично развитые личности, которым свойственно, как логическое, так и образное мышление.
Вернёмся к теме сегодняшнего урока. Как она звучит?
Попробуем получить источники тока из того, что лежит у вас на столах. И объяснить наблюдаемые явления. В конце всех экспериментов нужно сделать общий вывод.
6 Экспериментальные задания.
Итак, попробуем самостоятельно собрать источник тока.
Для этого разделитесь на группы по 4-5 человек. У каждой группы на столе свой набор, описание эксперимента.
Проведите эксперимент и объясните явление. Результаты занесите в тетрадь.
Задание 1.
К клеммам вольтметра присоедините провода. К концу одного из них прикрепите медную пластину, к концу второго цинковую пластину. Пластины воткните в картофелину. Что произошло с вольтметром? Объясните наблюдаемое явление.
Ответ: раствор минеральных солей, содержащихся, в картофеле, и разнородные проволоки образуют гальванический элемент.
Задание 2.
К клеммам вольтметра присоедините провода. К концу одного из них прикрепите медную пластину, к концу второго цинковую пластину. Пластины воткните в лимон. Что произошло с вольтметром? Объясните наблюдаемое явление.
Ответ: фрукты содержат в себе слабые растворы кислот, а разнородные проволоки образуют гальванический элемент.
А можно убедиться в этом и без вольтметра: прикоснитесь языком одновременно до меди и цинка – язык защиплет!
Задание 3
К клеммам вольтметра присоедините провода. К концу одного из них прикрепите медную пластину, к концу второго цинковую пластину. Пластины воткните в солёный огурец. Что произошло с вольтметром? Объясните наблюдаемое явление.
Ответ: огурец содержит в себе раствор солей, а разнородные проволоки образуют гальванический элемент.
Задание 4.
Содовая батарейка.
Надо развести питьевую соду до густоты сметаны, и выложить чайной ложкой на блюдце. На один край содового комка положить медную пластинку, а на другой конец – цинковую . Вы получили гальванический элемент, который дает напряжение около 1В. Его можно измерить с помощью вольтметра, дотронувшись проводами, идущими от вольтметра , одновременно до меди и цинка. Можно составить последовательную цепь из нескольких подобных элементов, напряжение на выходе батареи увеличится!
Ответ: сода содержит соль, а разнородные пластинки образуют гальванический элемент.
Задание 5
Солёная батарейка.
Возьми несколько медных и несколько цинковых пластин. Разложи их, чередуя между собой. Проложи между ними листочки бумаги , смоченной в крепком растворе поваренной соли. Поставь все это столбиком и сожми. Батарейка готова! Подсоедини вольтметр к первой «желтой» и последней «белой пластине. Есть напряжение! А если взять этот столбик из пластин большим и указательным пальцами, то можно ощутить легкий удар током!
!!! Не забудь сначала очистить все металлические детали от жира.
Ответ: бумажки содержат в себе раствор солей, а разнородные проволоки образуют гальванический элемент.
Обсуждение ответов каждой группы.
Каждая группа записывает результаты своего эксперимента в тетрадь. Делает вывод.
- Что вы обнаружили в каждом из опытов
- Что такое эл ток
-Условия существования эл тока
- Что вы изготовили в каждом опыте (гальванический элемент, источник тока)
- Что общего между всеми опытами. (Различные водные растворы проводят эл ток, в результате химических реакций. В результате хим реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.)
- Что является носителями заряда в экспериментах ( ионы + -)
Вывод из серии экспериментов: Мы изготовили источники тока, гальванические элементы. В них внутренняя энергия, которая образуется в результате хим реакций преобразуется в электрическую. Возникает электрический ток. Носителями зарядов в растворах являются + - ионы, которые образуются в результате распадов молекул.
Главный по группе оценивает деятельность каждого и выставляет отметку в оценочный лист.
Выделяю наиболее активных участников обсуждений и экспериментов.
Отлично, а теперь давайте проверим себя и выполним следующее задание. На слайде написано задание, объясняет, кто быстрее поднимет руку. В листе с отметками главный по группе фиксирует ответы.
6 Промежуточный контроль.
Закончить фразы:
Электрический ток представляет собой упорядоченное движение … частиц, в металлах это … , в растворах солей …
Чтобы по цепи протекал электрический ток, цепь должна…
Чистая соль и дистиллированная вода не проводят электрический ток, т. к. …
Раствор соли проводит электрический ток, т.к. …
Хорошо, тему разобрали, а теперь посмотрим , какие опасности несёт с собой электрический ток.
7 Практическое применение.
Доклад с презентацией.
“Действие электрического тока на организм человека”.
Тело человека является проводником. Электрический ток, проходя через организм человека, раздражает и возбуждает живые ткани организма. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое и световое действия.
При термическом действии происходит перегрев и функциональное расстройство органов по пути прохождения тока. Электролитическое (химическое) действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, в том числе крови, и нарушении её физико-химического состава. Механическое действие приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва. Биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы. Световое действие приводит к поражению глаз.
Тяжесть поражения током зависит от силы тока, прошедшего через человека, характера тока (является он постоянным или переменным, т.е. изменяющимся по величине и направлению), продолжительности его действия, а также по какому пути внутри человека он шел. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека.)
Работающим с электрическими цепями надо знать как действие электрического тока на организм человека зависит от его силы и соблюдать технику безопасности.
Сила тока
Действие тока на организм человека
0 – 0,5 мА
Действие отсутствует
0,5 – 2 мА
Потеря чувствительности
2 -10 мА
Боль, мышечные сокращения
10 -20 мА
Растущее воздействие на мышцы, некоторые повреждения
16 мА
Ток, выше которого человек уже не может освободиться от электродов
20 -100 мА
Дыхательный паралич
100 мА – 3 А
Смертельные желудочковые фибрилляции (необходима немедленная реанимация)
Более 3 А
Остановка сердца. ( Если шок был кратким, сердце можно реанимировать.) Тяжёлые ожоги.
Учитель подводит итог: электротравмы – повреждение организмов электрическим током – встречаются в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту. Но их причиной может быть и атмосферное электричество (молния). Ежегодно в мире от ударов молнии погибают тысячи людей.
Кейс
Представьте, что гроза застала вас на открытой местности, где растет одинокое дерево. Вы ведете на металлической цепочке собачку, в другой руке держите зонт. Как в таком случае наиболее правильно уберечь себя и собачку от грозы.
Молодцы. Хорошо справились с заданием. Подведём итог урока.
Д/З § 32; Приготовить примеры действий электрического тока, встречающиеся в жизни.
8 Рефлексия.
Составление синквейнов.
Ребята, сегодня на уроке мы все вмести узнали много нового. Для изучения материала мы использовали научные методы изучения физических явлений, обобщали жизненный опыт, работали с кейсами, работали с литературой, проводили эксперименты. Надеюсь, урок вам понравился, и вы узнали много нового. Закрепив изученный материал дома, вы станете немножко умнее. А сейчас давайте подведём итог урока. Выскажите свои мнения с помощью синквейнов.
Синквейн дает возможность подвести итог полученной информации, изложить сложные идеи, чувства и представления в нескольких словах. Данная форма работы дает возможность усвоить важные моменты, предметы, понятия, события изученного материала; творчески переработать важные понятия темы, создает условия для раскрытия творческих способностей учащихся. Это форма свободного творчества, но по определенным правилам.
Автор: Васильева Инна Леонидовна