Тема урока: Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.

Цель урока: 1. Повторение вопросов: электрический ток, сила тока, напряжение, сопротивление, закон Ома для участка цепи.

2. Выяснить, от чего зависит сопротивление проводника, ввести понятие удельного сопротивления, единицы его измерения.

3. Продолжить формирование диалектико-материалистического мировоззрения учеников на основе преставлений о строении вещества.

4. Уметь применять полученные знания при решении задач, собирать электрические цепи и строить их схемы.

5. Развитие речи, умение делать логические выводы.

Оборудование:

ЛИП, амперметр, вольтметр, реостат, экран с проволоками различной длины и сечения и изготовленных из различного материала, магнитная доска, набор по электричеству.

Литература:

1. Перышкин А.В. «Физика 8» §45

2. сост. Кириллова «Книга для чтения по физике» стр. 159-182

3. Глазунов «Методика преподавания физики в средней школе» §3.5 стр. 59

4. сост. Енохович «Хрестоматия по физике» стр. 57

5. Кац Ц.Б. «Биофизика на уроках физики» §4

6. Лукашик «Сборник задач по физике»

Мы занимаемся изучением электрических явлений, познакомились со многими характеристиками электрических явлений. Какими? . Сегодня мы более подробно рассмотрим третью физическую величину . А сначала вспомним то, что нам потребуется на уроке.

1) Что представляет собой электрический ток?

Упорядоченное движение свободных заряженных частиц.

2) а в металлах?

Упорядоченное движение электронов.

3) Что принимается за направление тока?

Направление движения «+» заряженных частиц (от «+» к « » в эл. цепи)

4) Какие условия необходимы для существования тока?

Наличие свободных заряженных частиц и электрическое поле.

5) Какую роль играет источник тока в цепи?

Создает электрическое поле, которое совершает работу по перемещению зарядов в проводнике.

6) Как называется физическая величина, характеризующая электрическое поле?

Электрическое напряжение

7) Что такое сила тока?

Заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени.

8) Какой закон описывает зависимость между физическими величинами, характеризующими электрические явления?

Закон Ома для участка цепи .

9) Что за физическая величина в знаменателе формулы? Что вы о ней знаете?

Электрическое сопротивление .

10) Как с качественной точки зрения объяснить возникновение сопротивления в проводнике?

Взаимодействие электронов с ионами кристаллической решетки, при этом замедляется упорядоченное движение электронов, т.е. уменьшается заряд, переносимый в 1с через S проводника, т.е. уменьшается .

11) Зависит ли сопротивление проводника от ?

Нет, т.к. .

От чего же зависит ?

Выдвигаем гипотезы:

2) от длины проводника

3) от площади поперечного сечения

Объясняем каждую гипотезу с качественной точки зрения и проверяем экспериментально (сначала 2, потом 3, потом 1).

2) Чем длиннее проводник, тем большее количество кристаллических решеток встречают на своем пути электроны, следовательно, тем больше . ( ) Проверить на опыте.

3) Чем больше S сечения проводника, тем большее количество электронов проходит через за единицу времени. Следовательно, - меньше ( ).

1) У каждого вещества свое строение, особый вид кристаллической решетки. Если ионы кристаллической решетки расположены ближе друг к другу, то пробираться электронам труднее и больше.

Ависимость от вещества, из которого изготовлен проводник, называют удельным сопротивлением .

Объединим все в формулу:

Из формулы: удельное сопротивление численно равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 .

Единицы измерения: 1

Всегда ли удобно использовать эту единицу измерения?

Нет, т.к. провода тонкие, следовательно, измеряется в .

- внесистемная единица измерения.

Еще раз вывод: . В старших классах мы будем говорить еще о том, что зависит от внешних условий (от температуры). Поэтому табличные значения приведены при постоянной . (Таблица №8 стр. 105 и на столе в кабинете).

Какие вещества имеют самое большое удельное сопротивление? – Самое маленькое? ( Ag , Cu , Au , Al ).

Из каких веществ (металлов) выгоднее (удобнее) всего изготовлять провода для линии электропередач? Почему?

Чем меньше , тем меньше и больше . Следовательно, меньше тепловое действие тока.

Почему провода не изготовляют из Ag ? – Из каких металлов выгоднее всего изготовлять нагревательные приборы?

Чем больше , тем больше и меньше и больше тепловое действие тока.

Такие вещества, как фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Дополнительные сведения :

Тело человека является проводником электрического тока, причем разные ткани имеют различное удельное сопротивление: наибольшее – кожа , меньшее мышечная и жировая ткани, спинной и головной мозг и особенно малое кровь. Сопротивление тела человека зависит от состояния рогового слоя кожи. Повреждение (порезы, царапины, ссадины), увлажнение, загрязнение снижают сопротивление тела человека и увеличивают опасность поражения его током. Кроме того, разные участки тела имеют разную толщину рогового слоя и неравномерное распределение потовых желез, поэтому имеют разные сопротивления.

Построить схему электрической цепи, собранной на демонстрационном столе, в тетради и на доске.

Можно ли определить, из какого материала изготовлена проволока? Как? Какие измерения для этого нужно сделать?

Измерить , снять показания амперметра и вольтметра и определить сопротивление, а затем по таблице №8 посмотреть, из какого материала оно изготовлено.

Оформить задачу в тетради

Дано: Решение:

; .

Д.З. §45 Упр. 20 (2а, б, в).

Подведение итогов урока: Мы более подробно познакомились с 3 физической величиной, характеризующей электрическое явление . Выяснили, что зависит только от размеров и рода вещества проводника и ввели понятие удельного сопротивления, его единицы измерения.

Составление таблицы на доске:

Ом

Материал

0,5

0,3

0,8

1,4

1,75

1,1

Нихром

0,3

0,6

2,2

3,7

1,1

Нихром

0,5

0,2

0,7

1,9(2)

2,7

1,1

Нихром

0,5

0,35

1,3

0,03

0,023

0,017(0,0161)

Медь

0,5

0,35

1(1)

0,7(0,8)

0,7

0,5

константан

;

1 и 2 строчки:

1 и 3 строчки:

4 и 5 строчки: зависит от рода материала.

Определите, из какого материала изготовлен каждый проводник?

Работа по группам по 2 парты по таблице. Ответ округлить до десятых.

Дополнить таблицу.

В тетради у учеников:

Расчет сопротивления проводников.

1) от свойств проводника (материала)

2) от длины проводника

3) от площади поперечного сечения?

Проверка:

1) вещество одинаково

Дано:

;

Чем больше , тем больше ;

Мы знаем, что причиной электрического сопротивления проводника является взаимодействие электронов с ионами кристаллической решётки металла (§ 43). Поэтому можно предположить, что сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен.

На рисунке 74 изображена установка для проведения такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники, например:

1. никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;
2. никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);
3. никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение - вольтметром.

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Рис. 74. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

1. из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;
2. из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше;
3. никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника .

Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник? Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества .

Удельное сопротивление - это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м 2 .

Введём буквенные обозначения: ρ - удельное сопротивление проводника, I - длина проводника, S - площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника R выразится формулой

Из неё получим, что:

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади поперечного сечения - 1 м2, а единицей длины - 1 м, то единицей удельного сопротивления будет:

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметpax, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

В таблице 8 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ при 20 °С. Удельное сопротивление с изменением температуры меняется. Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Таблица 8. Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ (при t = 20 °С)

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь - лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов - веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы 8, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз большее, чем алюминий.

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Вопросы

1. Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
2. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?
3. Что называется удельным сопротивлением проводника?
4. По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
5. каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
6. Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?

Технологическая карта урока

ФИО учителя: Шимонаева Е.Н.

Класс: 8

УМК: «А.В. Перышкин»

Предмет: Физика

Тема: Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.

Тип урока: Урок открытия нового знания

Место и роль урока в изучаемой теме: Глава «Электрические явления», 11 урок

Цель: Установить зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения, рода вещества и ввести понятие удельного электрического сопротивления.

*Планируемые результаты

Предметные знания, предметные действия	УУД
	регулятивные	познавательные	коммуникативные	личностные
Умеют определять удельное сопротивление, пользоваться таблицей удельных сопротивлений; применяют полученные знания при решении задач; умеют сопоставлять и систематизировать экспериментальные и теоретические знания; выполняют эксперимент, умеют пользоваться инструкцией. Вывели формулу для расчета сопротивления проводника.	Умеют выполнять действия по инструкции; оценивать и корректировать результаты; ставить цели на урок и планировать свои действия по достижению цели; делать выводы.	Умеют анализировать данные полученные экспериментальным путем; обобщать; делать выводы.	Умеют строить продуктивное взаимодействие в группе, участвовать в коллективном обсуждении; слушать, аргументировать свой ответ.	Представляют закономерность связи явлений природы; сформирован познавательный интерес; умеют самостоятельно приобретать знания и практические умения.

Ход урока

	**Название этапа урока	Задача, которая должна быть решена (в рамках достижения планируемых результатов урока)	Формы организации деятельности учащихся	Действия учителя по организации деятельности учащихся	Действия учащихся (предметные, познавательные, регулятивные)	Результат взаимодействия учителя и учащихся по достижению планируемых результатов урока	Диагностика достижения планируемых результатов урока
	Мотивация (самоопределение к учебной деятельности)	Выработка внутренней готовности к учебной деятельности. организовать самооценивание на уроке.	Беседа	Создаю проблемную ситуацию	Анализируют проблемную ситуацию	Установлено взаимодействие на учебную деятельность	100% готовность обучающихся к уроку
	Актуализация знаний	Фиксирование индивидуального затруднения.	Взаимоопрос (прием тонких и толстых вопросов)	Организую и регулирую взаимодействие обучающихся		Знают определения силы тока, напряжения, сопротивления	Количество верных ответов, среди опрошенных, составляет - 100%
	Выявление места и причин затруднения	Организация анализа сложившейся ситуации, выявления места и причин затруднения	Фронтальный опрос	Задаю вопрос	Фиксируют шаг, на котором возникло затруднение
	Построение проекта выхода из затруднения	Создать проблемную ситуацию Определить задачи урока. Создать план выхода из проблемной ситуации	Опрос Беседа	Создаю проблемную ситуацию Предлагаю обучающимся высказать задачи урока	Разрешают проблемную ситуацию. Высказывают задачи урока Формулируют определение «Влажность воздуха», записывают в тетради.	Определены задачи урока Сформулировано определение «Влажности воздуха», выведена формула.	100 % опрошенных обучающихся высказали задачи урока и планы по разрешению задач. 100 % опрошенных обучающихся
	Реализация плана выхода из затруднения	Подтвердить теоретические данные через эксперимент. Ввести новую физическую величину	Работают индивидуально, или в парах, группах/парах Рассказ	Организую работу в группе. Контролирую правильность выполнения работы Даю определение новой физической величине, обозначение	Проводят измерения, вычисления, формулируют вывод Записывают	Определили зависимость сопротивления от различных свойств проводника, сформулировали вывод. Введена новая физическая величина, дано определение, обозначение, единица измерения	100 % Обучающихся выполнили задание, сформулировали выводы
	Закрепление	Применить полученные знания при практическом решении задач	Работают индивидуально, или в парах, группах/парах.	Контролирую правильность выполнения работы	Решают расчетные задачи	Правильно решены расчетные задачи с применением новой формулы	100 % обучающихся правильно решили задачи
	Подведение итогов, рефлексия.	Обобщить полученные знания, сделать выводы	Беседа	Обобщаю ответы учащихся.

\ Для учителя физики

При использовании материалов этого сайта - и размещение баннера -ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!

Тема урока: "Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление"

Цель урока: Установить зависимость сопротивления от длины и площади поперечного сечения проводника. Познакомиться с понятием удельного сопротивления, и его единицами измерения, на уровне понимания.

Задачи урока:

Образовательная : На опыте показать зависимость сопротивления от длины и площади поперечного сечения проводника. Ввести понятие удельное сопротивление.

Воспитательная: Подчеркнуть взаимосвязь сопротивления от длины и площади поперечного сечения как проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений. Продолжить работу по развитию самостоятельности, аккуратности и внимания учащихся.

Развивающая: Продолжить работу по развитию внимания и умения логически и творчески мыслить. Продолжить формировать умение решать задачи

Оборудование: Источника тока, амперметр, проводники с разным сопротивлением, ключ, вольтметр.