На уроке подробно раскрываются анонсированные ранее параметры проводника, от которых зависит его сопротивление. Оказывается, что для расчета сопротивления проводника являются важными его длина, площадь поперечного сечения и материал, из которого он изготовлен. Вводится понятие удельного сопротивления проводника, которое характеризует вещество проводника.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

На предыдущих уроках мы уже поднимали вопрос о том, каким образом электрическое сопротивление влияет на силу тока в цепи, но не обсуждали, от каких же конкретно факторов зависит сопротивление проводника. На сегодняшнем уроке мы узнаем о параметрах проводника, которые определяют его сопротивление, и узнаем, каким образом Георг Ом в своих экспериментах исследовал сопротивление проводников.

Для получения зависимости силы тока в цепи от сопротивления Ому пришлось провести огромное количество экспериментов, в которых необходимо было изменять сопротивление проводника. В связи с этим он столкнулся с проблемой изучения сопротивления проводника в зависимости от его отдельно взятых параметров. В первую очередь, Георг Ом обратил внимание на зависимость сопротивления проводника от его длины, о которой уже вскользь шла речь на предыдущих уроках. Он сделал вывод, что при увеличении длины проводника прямо пропорционально увеличивается и его сопротивление. Кроме того, было выяснено, что на сопротивление влияет еще и сечение проводника, т. е. площадь фигуры, которая получается при поперечном разрезе. При этом, чем площадь сечения больше, тем сопротивление меньше. Из этого можно сделать вывод, что чем провод толще, тем его сопротивление меньше. Все эти факты были получены опытным путем.

Кроме геометрических параметров на сопротивление проводника влияет еще и величина, описывающая род вещества, из которого состоит проводник. В своих опытах Ом использовал проводники, изготовленные из различных материалов. При использовании медных проводов сопротивление было каким-то одним, серебряных - другим, железных - третьим и т. д. Величину, которая характеризует род вещества в таком случае, называют удельным сопротивлением .

Таким образом, можно получить следующие зависимости для сопротивления проводника (рис. 1):

1. Сопротивление прямо пропорционально длине проводника , которую в СИ измеряют в м;

2. Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника , которую мы будем измерять в мм 2 из-за малости;

3. Сопротивление зависит от удельного сопротивления вещества (читается «ро»), которое является табличной величиной и измеряется обыкновенно в .

Рис. 1. Проводник

Для примера приведем таблицу значений удельных сопротивлений некоторых металлов, которые получены опытным путем:

Удельное сопротивление ,

Стоит отметить, что среди хороших проводников, которыми являются металлы, наилучшими являются драгоценные металлы, при этом серебро считается самым лучшим проводником, т. к. у него наименьшее малое удельное сопротивление. Этим объясняется использование драгоценных металлов при пайке особо важных элементов в электротехнике. Из значений удельных сопротивлений веществ можно делать выводы об их практическом применении - вещества с большим удельным сопротивлением подойдут для изготовления изоляционных материалов, а с небольшим - для проводников.

Замечание. Во многих таблицах удельное сопротивление измеряют в , что связано с измерением площади в м 2 в СИ.

Физический смысл удельного сопротивления - сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 .

Формула для вычисления электрического сопротивления проводника, исходя из указанных выше рассуждений, выглядит следующим образом:

Если обратить внимание на эту формулу, то можно сделать вывод, что из нее выражается удельное сопротивление проводника, т. е., определив силу тока и напряжение на проводнике и измерив его длину с площадью поперечного сечения, можно с помощью закона Ома и указанной формулы вычислить удельное сопротивление. Затем, его значение можно сверить с данными таблицы и определить, из какого вещества изготовлен проводник.

Все параметры, которые влияют на сопротивление проводников, необходимо учитывать при конструировании сложных электрических цепей, таких как линии электропередач, например. В таких проектах важно сбалансированно подобрать соотношения длин, сечений и материалов проводников для эффективного компенсирования теплового действия тока.

На следующем уроке будет рассмотрено устройство и принцип работы прибора, называющегося реостат, основной характеристикой которого является сопротивление.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Интернет-портал Exir.ru ().
2. Классная физика ().

Домашнее задание

1. Стр. 103-106: вопросы № 1-6. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
2. Длина и площадь поперечного сечения алюминиевого и железного проводов одинаковые. Какой из проводников имеет большее сопротивление?
3. Какое сопротивление имеет медный провод длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,17 мм 2 ?
4. Какой из сплошных железных стержней разного диаметра имеет большее электрическое сопротивление? Массы стержней одинаковые.

Тема урока: «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.»

Цель урока:Выяснить, как зависит сопротивление проводника от его геометрических размеров и материала, из которого изготовлен проводник.

образовательные:

изучить зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и материала из которого изготовлен данный проводник; ввести понятие "удельное сопротивление" и его единицы измерения;

развивающие:

формирование умений проводить обобщения; развитие мыслительной деятельности учащихся с помощью решения исследовательских задач; развитие практических умений и навыков;

воспитательные:

воспитание внимательности, аккуратности в обращении с измерительными приборами; воспитание познавательного интереса к предмету; формирование умения строить логическую цепочку рассуждений.

Тип урока, педагогическая технология

Урок формирования новых знаний, здоровьесберегающая, проблемное обучение, личностно-ориентированное обучение.

Оборудование урока

персональный компьютер, проектор, экран, презентация "Расчет сопротивления проводников", источник тока, амперметр, вольтметр, резисторы различного поперечного сечения и удельного сопротивления, соединительные провода, трубки разного диаметра, стакан с водой.

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Актуализация знаний

Ребята мы с вами уже выяснили, что сопротивление проводника зависит от силы тока и напряжения. Но как вы думаете, от каких еще параметров зависит сопротивление проводника?

Это мы и выясним сегодня на уроке. Но сначала выполним небольшую самостоятельную работу.

Отвечают на вопросы.

Постановка цели урока

Проведем лабораторный опыт. Цель: определить сопротивление проводника.

Вопросы: Одинаковое ли получилось сопротивление?

Совпадает ли оно с написанным? Зависит ли оно от напряжения и силы тока?

Как вы думаете, отчего оно зависит?

Учащиеся выполняют лабораторный опыт в парах. «Определение сопротивления проводника» Измеряют силу тока в цепи и напряжение. Дальше используют закон Ома.

(Оформляют в виде задачи)

Учащиеся отвечают на вопросы.

Формулируют цель урока. Узнать, отчего зависит сопротивление.

Формирование новых знаний.

1.Проверим, зависит ли сопротивление от длины проводника.(деловая игра)

Модель проводника - ученики.

2.Как зависит сопротивление от поперечного сечения. Ток аналогичен воде в трубе. Предлагаю воду пропустить по трубкам разного диаметра.

3.Что произойдет, если поместить в трубку вату и снова пропустить воду?

Что произошло с сопротивлением?

Вывод: Сопротивление зависит от рода вещества.

Составим формулу.

Введем понятие удельного сопротивления проводника. Учитель показывает проводник длиной 1 м. и вводит определение.

1.Учащиеся делятся на две группы неравного числа.

Ток «передаётся» пожатием руки. В какой группе ток «передаётся» быстрее?

Учащиеся делают вывод.

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника.

2.Учащиеся наливают воду в трубки и делают вывод, что сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения.

3.Отвечают на вопросы и делают вывод.

Учащиеся записывают формулу. Работают с учебником.(Находят определение удельного сопротивления проводника).

Формирование умений и навыков

Сегодня в школе проходит день здорового питания, поэтому задача будет про столовую. Какие электрические приборы есть в столовой?

Предлагаемая задача.

Какова длина спирали электроплиты в столовой, сделанной из нихрома толщиной 2 мм и сопротивлением 110 Ом.

Дано - на экране. Учитель разбирает решение.

Вопрос:На какую силу тока рассчитана эта плита?(2А)

Какая сила тока является безопасной для человека?(до 1 мА)

Учащиеся отвечают на вопросы.

Решают задачу.

На экране проверяем решение.

Ученики отвечают на вопросы.

Техника безопасности при работе с электрическими приборами.

Значит необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Какие правила вы знаете?

Я предлагаю составить памятку, которую можно повесить в школе.

Учитель раздает картинки, ученики должны сделать подписи.

Учащиеся отвечают.

Учащиеся изготавливают памятку.

Подведение итогов

«Три пути ведут к знанию: путь размышления - это путь самый благородный, путь подражания - это путь самый легкий, и путь опыта - это путь самый горький». Так сказал древний китайский философ Конфуций. Я надеюсь, что сегодня на уроке вы прошли всеми путями к своим знаниям и получили именно тот результат, который ожидали. Спасибо вам за урок и плодотворную работу.

Домашнее задание

Приложение 1

В карточке ответы расположены в произвольном порядке. Необходимо привести их в соответствие с вопросами.

Электрическим током в металлах называется…

Сила тока вычисляется по формуле

Амперметр включается в цепь

Единица измерения напряжения

Гальванический элемент на схеме обозначается

Электрическая лампа на схеме обозначается

Вольтметр прибор для измерения…

упорядоченное движение свободных электронов

Конспект урока по теме «Расчет сопротивления проводников. Удельное сопротивление. Реостаты» Цель урока: Построение физической и математической модели сопротивления проводника и применение её для расчета характеристик электрического тока в цепи. Основной материал: Установление на опыте зависимости проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен. Удельное сопротивление. Единица удельного сопротивления. Формула для расчета сопротивления проводника. Назначение, устройство, действие и условное обозначение реостата. Эпиграф: Опыт – самый лучший наставник. Овидий (43 до н. э. – ок. 18 н. э.) Природа питает всю вселенную. Макробий (IV-V вв. н. э.) Модель урока 1.Актуализация познавательного опыта, лежащего в основе построения нового способа действия. Мотивация учебной деятельности. Вступление: «Все подчинено определенному закону» (Манилий). «Самой природой так заведено» (Тит Ливий). Не обращать внимания на законы природы глупо. Наши попытки изменить законы природы бессмысленны. Использовать их себе во благо и во вред врагам разумно. Но чтобы законы природы стали твоими союзниками, их надо знать и уметь применять для решения тех проблем, которые подкидывает тебе постоянно сама природа. 2.Изучение нового материала. Опыт №1: Между двумя штативами натянут провод, по которому пропускают электрический ток. Измеряют силу тока в цепи и напряжение на участке провода. Потом измеряют напряжение на участке провода, длина которого больше в 2 или 3 раза. В третий раз измеряют напряжение на всем участке провода. Вычисляют по закону Ома сопротивление во всех трех случаях. Примечание №1: При невозможности провести этот опыт на уроке, можно воспользоваться электронной лабораторной работой или заменить проволоку спаянными последовательно одинаковыми резисторами (рис. №1). Вывод: Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. Опыт №2: Между двумя штативами натянута проволока, по которой пропускают ток. Измеряют её Рис. №1 сопротивление по величине силы тока и напряжению на этом участке провода. Во втором случае, измеряют сопротивление 2 скрученных между собой таких же проволок. В 3 случае скручивают 3 проволоки и измеряют их сопротивление. Примечание №2: При невозможности провести этот опыт на уроке, можно воспользоваться электронной лабораторной работой или заменить проволоку спаянными паралельно одинаковыми резисторами (рис. №1).   Вывод: Сопротивление провода обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Опыт №3: Измеряют сопротивление проволоки медной, стальной и алюминиевой одинаковой длины и одинаковой площади поперечного сечения. Примечание №3: При невозможности провести этот опыт на уроке, можно воспользоваться электронной лабораторной работой или заменить проволоку резисторами из разных материалов (рис. №2 и №3). Вывод: Сопротивление проводника зависит от рода вещества, из которого изготовлен проводник. Рис. №2 Вопрос №1: Как учесть род вещества при расчете сопротивления проводника используемого в электрической цепи? Ответ: Нужно измерить сопротивления проводников из различных веществ стандартной длины (1 м) и стандартной площадью поперечного сечения (1 м2). Данная величина называется удельным электрическим сопротивлением. Вопрос №2: Как теперь рассчитать сопротивление проводника имеющего стандартную площадь Рис. №3 поперечного сечения из материала, удельное электрическое сопротивление которого известно, но длина которого в 2, в 3 или 5,5 раз больше стандартной длины? Ответ: Нужно умножить удельное электрическое сопротивление на длину проводника (СИ). Вопрос №3: Как теперь рассчитать сопротивление проводника имеющего стандартную длину из материала, удельное электрическое сопротивление которого известно, но площадь которого в 3, в 3,5 или 0,3 раз больше стандартной длины? Ответ: Нужно удельное электрическое сопротивление разделить на площадь проводника (СИ). Вопрос №4: Как рассчитать сопротивление проводника произвольной длины и произвольной площади поперечного сечения, если известен материал из которого изготовлен этот проводник? Вывод: R =ρl/S Вопрос №5: Какое влияние на прохождение электрического тока оказывает сопротивление проводника, по которому идет электрический ток? Ответ: Сопротивление проводника мешает прохождению электрического тока в цепи. Как следует из закона Ома, чем больше сопротивление проводника, тем меньше сила тока в нем при неизменном напряжении. Вопрос №6: Почему же в электрические цепи специально впаивают постоянные сопротивления Рис. №4   (резисторы) (рис. №4), если они мешают прохождению электрического тока в цепи? Ответ: С их помощью регулируют направление электрического тока и величину электрического тока на том или ином участке электрической цепи. Вопрос №7: Как при необходимости можно регулировать величину электрического тока в цепи? Ответ: Можно изменять напряжение на этом участке цепи при неизменном его сопротивлении или можно изменять сопротивление этого участка при неизменном напряжении на этом участке цепи. Эвристическая беседа: Устройство, с помощью которого можно регулировать силу тока в цепи, называется реостатом (рис. №5). Он представляет Рис. №5 собой керамический цилиндр, на который намотана в один слой нихромовая проволока покрытая в качестве изоляции окалиной. По этой проволоке может передвигаться скользящий контакт. В месте металлического контакта бегунка и проволоки изоляция истирается. Передвигая контакт, мы изменяем длину провода, по которому проходит Рис. №6 электрический ток, и этим самым изменяем силу тока в цепи (рис. №6). 3.Совокупная рефлексия учебной деятельности. Апробация полученной физической модели. На рисунке №7 изображены различные типы кристаллических решеток. Как объяснить сопротивление проводника с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества свойства? Как объяснить зависимость величины сопротивления проводника от рода вещества, из которого он изготовлен? от его длины? от площади его поперечного сечения? Рис. №7 4.Домашнее задание. § 45, 46, 47.   

Разделы: Физика

Вид урока: комбинированный с компьютерной поддержкой.

Тип урока: урок самостоятельного приобретения знаний.

Цель урока: выяснить, как зависит сопротивление проводника от его геометрических размеров и материала, из которого изготовлен проводник.

• Образовательные : изучить зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и материала из которого изготовлен данный проводник; ввести понятие “удельное сопротивление” и его единицы измерения;
• Развивающие : формирование умений проводить обобщения; развитие мыслительной деятельности учащихся с помощью решения исследовательских задач; развитие практических умений и навыков;
• Воспитательные : воспитание внимательности, аккуратности в обращении с измерительными приборами; воспитание познавательного интереса к предмету; формирование умения строить логическую цепочку рассуждений.

Оборудование: персональный компьютер, проектор, экран, презентация “Расчет сопротивления проводников” , диск “Школьный физический эксперимент”, источник тока, амперметр, вольтметр, резисторы различного поперечного сечения и удельного сопротивления, реохорд, соединительные провода.

Литература:

1. Китайгородский А.И. Физика для всех: Электроны. – 3-е изд., стер. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.- 208 с.
2. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.:учеб. для общеобразоват. учреждений. – 6-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с.
3. http://school-collection.edu.ru/

Педагогические технологии: здоровьесберегающая, проблемное обучение, личностно-ориентированное.

План урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний – выполнение самостоятельной работы.

3. Взаимопроверка выполненной самостоятельной работы

4. Изучение нового материала

5. Выполнение лабораторного опыта

6. Работа с учебником

7. Решение задач

8. Игровой момент.

9. Домашнее задание

10. Итог урока.

Ход урока

Ребята мы с вами уже выяснили, что сопротивление проводника зависит от силы тока и напряжения. Но как вы думаете, от каких еще параметров зависит сопротивление проводника?

Это мы и выясним сегодня на уроке. Но сначала выполним небольшую самостоятельную работу.

Учащиеся выполняют самостоятельную работу (7 мин.)

Вариант № 1

Вариант № 2

В карточке ответы расположены в произвольном порядке. Необходимо привести их в соответствие с вопросами.

Взаимопроверка: после выполнения самостоятельной работы учащиеся меняются тетрадями и проверяют выполненную работу другого вариант и выставляют отметку (ответы слайд № 2).

Цель урока формулируется вместе с учащимися (слайд № 4).

Класс делится на группы и выполняет лабораторный опыт .

На столах находятся собранные цепи, по которой им нужно начертить схемы и определить сопротивления проводника, используя закон Ома для участка цепи (слайд № 6, 7)

Из проделанного опыта выясняем, что сопротивление проводника зависит от длины проводника, R l; площади поперечного сечения R 1/S и материала из которого изготовлен данный проводник R . (слайд № 8).

R – сопротивление проводника, Ом

– удельное сопротивление проводника

S – площадь поперечного сечения проводника, мм 2

l – длина проводника, м (слайд 9)

Просмотр диска Школьный физический эксперимент “Зависимость сопротивления проводника от его длины”.

Удельное сопротивление указывает на то, из какого материала изготовлен данный проводник.

Запись единицы измерения удельного сопротивления проводника.

(слайд № 10, 11)

Анализ таблицы № 8 “Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ” с. 105.

Какой материал обладает наибольшим удельным сопротивлением?

Какой материал обладает наименьшим удельным сопротивлением?

Как вы думает, что это значит, если материал обладает наибольшим (наименьшим) удельным сопротивлением.

• 1 группа. Нихромовый проводник длиной 0,64 м и площадью поперечного сечения 0,05 мм 2
• 2 группа Нихромовый проводник длиной 0,35м и площадью поперечного сечения 0,1 мм 2
• 3 группа Константановый проводник площадью поперечного сечения 0,16 мм 2 и длиной 0,25 м.
• 4 группа Константановый проводник площадью поперечного сечения 0,38 мм 2 и длиной 0,6 м.
• 5 группа Константановый проводник площадью поперечного сечения 0,02 мм 2 и длиной 0,56 м.
• 6 группа Константановый проводник площадью поперечного сечения 0,02 мм 2 и длиной 0,8 м.

Игровой момент (слайды № 12,13). Показывается условные обозначения приборов, вспомнить его название и выбрать необходимую букву из этого слова

Показывается условное обозначение приборов: 1. ам перметр, 2. резисто р, 3. л ампа, 4. зво нок, 5. пред охранитель, отриц ательный полюс, 7. зажимы

Разбор решенных задач на применение формулы сопротивления проводника рассмотреть на примере решенных задач в учебнике (слайды № 15, 16)

Решить задачу: Определите силу тока в железном проводнике длиной 150 м и площадью поперечного сечения 0,25 мм 2 включенном в цепь с напряжением 220 В.

Домашнее задание: параграфы 45, 46 упр. 20 № 2, 3

Итог урока. Итак, мы сегодня с вами познакомились, каким образом можно определить сопротивление проводника, зная его геометрические размеры и материал из которого он изготовлен.

Продолжите, пожалуйста, фразу:

Сегодня на уроке я узнал …

Сегодня на уроке я познакомился …

Для просмотра загруженных проектов необходимо установить программное обеспечение mimio® Studio . Все материалы к проектам упакованы в архивы формата.rar, после загрузки их требуется распаковать, например, с помощью программы WinRAR .

Тип проекта: для школьников

Классы: 8 класс, 9 класс

Разделы: Физика

Преподаватель: Попова Надежда Анатольевна — учитель физики

Образовательное учреждение: МБОУ Бударинской СОШ Новоаннинского района Волгоградской области

Добавлено: воскресенье, 11.08.2013

Описание:

Тема урока: Расчет сопротивления проводников. Удельное сопротивление

Урок в 8 классе

Учитель физики – Попова Надежда Анатольевна МБОУ Бударинской СОШ Новоаннинского района Волгоградской области

Цель.

Обучающая:

• Создать условия, побуждающие самообразовательную активность учащихся, применять свои знания в новой ситуации, формировать навыки работы с интерактивной приставкой Mimio, умение решать расчетные, экспериментальные задачи. Установить зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен.

Развивающая:

• Развивать элементы творческого поиска на основе приема обобщения знаний, умение анализировать, наблюдать, собирать электрические цепи, чертить схемы, развивать навыки практической работы, интерес к предмету путём выполнения разных заданий.

Воспитательная: Воспитание мировоззренческих понятий; познаваемость окружающего мира; воспитание чувства товарищеской взаимовыручки, взаимопонимание, чувство ответственности, этики работы в парах.

Структура урока.

1. Организационный этап.

2. Актуализация знаний.

3. Решение задач на применение закона Ома для участка цепи.

4. Изучение новой темы.

5. Расчет удельного сопротивления проводника.

6. Повторение соединения амперметра и вольтметра

7. Практическая работа.

8. Подведение итогов.

9. Домашнее задание

Оборудование: Амперметр и вольтметр (демонстрационные), источники тока, амперметры, вольтметры лабораторные, исследуемые проводники, соединительные провода, ключи, комплект Mimio