Пояснительная записка.
Элективный курс по теме “Переменный ток” предназначен для учащихся 11 классов естественно - математического направления, желающих приобрести опыт самостоятельного применения знаний по физике на практике при проведении экспериментов. В курсе даются сведения о методах физических измерений, полезные не только будущим физикам или инженерам, но и каждому человеку в его повседневной жизни. На лабораторных занятиях школьники научатся уверенно и безопасно использовать разнообразные физические приборы, проверять исправность бытовых приборов. Опыт практической работы с физическими приборами окажет помощь ученику в обоснованном выборе профиля дальнейшего обучения.
Курс построен с опорой на знания и умения учащихся, приобретенные в основной школе, дает возможность более глубоко познакомиться с методами измерения физических величин, приобрести умения практического использования измерительных приборов, обработки и анализа полученных результатов.
Цель курса:
- предоставление учащимся возможности удовлетворить индивидуальный интерес к изучению практических приложений физики в процессе познавательной и творческой деятельности при проведении самостоятельных экспериментов и исследований.
Основной задачей курса является помощь ученику в обоснованном выборе профиля дальнейшего обучения. На элективных занятиях учащиеся познакомятся с такими видами деятельности, которые являются ведущими во многих инженерных и технических профессиях, связанных с практическими применениями физики.
Учащиеся должны знать:
- методы измерения физических величин;
- устройство и принцип действия измерительных приборов;
- способы обработки и представления результатов измерений;
- что такое переменный ток;
- роль резистора, катушки индуктивности, конденсатора в цепи переменного тока;
- роль диодов для выпрямления переменного тока.
Должны научиться:
- планировать физический эксперимент в связи с поставленной задачей;
- выбирать рациональный метод измерений;
- выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты.
Методы и формы обучения.
Основными видами деятельности учащихся на занятиях по элективному курсу являются самостоятельная работа в кабинете физики и выполнение экспериментальных заданий. На основе знакомства с устройствами и принципами действия физических измерительных приборов, приобретения самостоятельного опыта их использования у обучающихся вырабатывается чувство уверенности в своих способностях успешно взаимодействовать с разнообразными техническими устройствами.
Формы контроля.
Оценка выставляется в форме “зачтено”.
Зачет по выполненной работе выставляется по письменному отчету, в котором кратко описаны условия эксперимента, в систематизированном виде представлены результаты измерений и сделаны выводы.
Тематическое планирование курса (30 часов)
| № | Кол-во часов | |
| Глава 1. Основные правила выполнения физических экспериментов | 8 | |
| 1. | Физические величины и их и единицы. | 1 |
| 2. | Измерения физических величин. | 1 |
| 3. | Погрешности прямых однократных измерений | 1 |
| 4. | Безопасность эксперимента. | 1 |
| 5. | Планирование и выполнение эксперимента. | 1 |
| 6. | Построение графиков. | 1 |
| 7. | Методы измерения электрических величин. | 2 |
| Глава 2. Переменный электрический ток и его выпрямление | 8 | |
| 1. | Трансформатор | 1 |
| 2. | Осциллограф | 2 |
| 3. | Звуковой генератор | 1 |
| 4. | Выпрямление переменного тока. | 4 |
| Глава 3. Реактивные сопротивления в цепи переменного тока | 11 | |
| 1. | Резистор в цепи постоянного и переменного тока. | 1 |
| 2. | Самоиндукция | 1 |
| 3. | Катушка индуктивности в цепи переменного тока. | 3 |
| 4. | Конденсатор в цепи переменного тока. | 2 |
| 5. | Закон Ома для цепи переменного тока | 1 |
| 6. | Резонанс в последовательном колебательном контуре | 1 |
| 7. | Резонанс в параллельном колебательном контуре. | 1 |
| 8. | Активное, индуктивное, емкостное сопротивление в цепи переменного тока. | 1 |
| Итоговые занятия | 3 |
Основное содержание курса.
Глава 1. “Основные правила выполнения физических экспериментов”
Занятие 1.Физические величины и их единицы.
Физические свойства тел; физическая величина; основные и производные физические величины; единицы величин и эталоны; международная система единиц.
Занятие 2. Измерения физических величин.
Измерения физических величин; размер и значение физической величины; измерительные приборы; прямые и косвенные измерения; абсолютная и относительная погрешности.
Лабораторная работа 1. Измерительные приборы.
Цель: Условные обозначения приборов. Расчет погрешностей.
Занятие 3. Погрешности прямых однократных измерений.
Границы погрешностей измерений; границы абсолютной и относительной погрешности; инструментальная погрешность; класс точности прибора; погрешность отсчета; погрешность метода измерения; систематические и случайные погрешности; как можно учесть ошибки измерений и уменьшить их.
Лабораторная работа 2. Оценка границ погрешности при измерениях силы тока.
Цель: Научиться определять погрешность при измерениях силы тока.
Занятие 4. Безопасность эксперимента.
Охрана здоровья учащихся при выполнении эксперимента.
Лабораторная работа 3. Измерение электрического сопротивления омметром.
Цель: Научится пользоваться омметром.
Занятие 5. Планирование и выполнение эксперимента.
Выбор метода измерений и приборов; влияние приборов на результаты измерений; предварительные измерения; выбор ступени регулируемой величины; поддержание постоянных условий эксперимента.
Лабораторная работа 4. Исследование полупроводникового диода.
Цель: Научиться выбрать метод исследования свойств полупроводникового диода.
Занятие 6. Построение графиков.
Представление результатов измерений в виде таблиц и графиков; построение приближенного графика; выбор масштаба; указание границ погрешностей на графике; усреднение результатов измерения по полученным экспериментальным данным.
Лабораторная работа 5. Исследование зависимости силы тока от напряжения на концах нити электрической лампочки.
Цель: Снятие показаний амперметра и вольтметра и представление их в таблицу. Построить вольт-амперную характеристику для нити электрической лампочки, с указанием масштаба.
Занятие 7,8. Методы измерения электрических величин.
Приборы для измерения силы тока, напряжения; условные обозначения; авометр.
Лабораторная работа 6. Измерение авометром силы тока, напряжения, сопротивления.
Цель: Научиться пользоваться авометром.
Глава 2. Переменный электрический ток и его выпрямление
Занятие 1. Переменный электрический ток.
Переменный электрический ток. Характеристики.
Занятие 2. Трансформатор
Трансформатор; работа трансформатора в режиме “холостой ход”, коэффициент трансформации.
Лабораторная работа 7. Знакомство с трансформатором и определение коэффициент трансформации.
Цель: Ознакомится с устройством трансформатора и определить коэффициент трансформации.
Занятие 3,4. Осциллограф.
Осциллограф. Электронный луч управляет электронным полем.
Лабораторная работа 8. Знакомство с осциллографом и определение параметров переменного тока по осциллограмме.
Цель: Ознакомится с устройством и принципом работы осциллографа; изучить осциллограмму переменного тока.
Лабораторная работа 9. Сравнение амплитудного и действующего значений переменного напряжения.
Цель: Найти соотношение между амплитудным и действующим значениями напряжения в цепях переменного тока.
Занятие 5. Звуковой генератор.
Лабораторная работа 10. Звуковой генератор вырабатывает ток звуковой частоты.
Цель: Ознакомится с устройством и принципом работы звукового генератора.
Занятие 6. Однополупериодное выпрямление переменного тока.
Изучение схемы и принципа однополупериодного выпрямления переменного тока.
Лабораторная работа 11. Однополупериодное выпрямление переменного тока.
Цель: Изучить один из способов выпрямления переменного тока.
Занятие 7. Двухполупериодное выпрямление переменного тока с помощью двух диодов.
Изучение схемы и принципа двухполупериодного выпрямления переменного тока с помощью двух диодов.
Лабораторная работа 12. Двухполупериодное выпрямление переменного тока с помощью двух диодов.
Цель: Изучить принцип работы двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.
Занятие 8. Двухполупериодное выпрямление переменного тока с помощью четырех диодов.
Изучение принципа двухполупериодного выпрямления переменного тока по мостовой схеме.
Лабораторная работа 13. Двухполупериодное выпрямление переменного тока с помощью четырех диодов.
Цель: Изучить принцип работы двухполупериодного выпрямления переменного тока по мостовой схеме.
Глава 3. Реактивные сопротивления в цепи переменного тока
Занятие 1. Резистор в цепи постоянного и переменного тока.
Закон Ома для участка цепи постоянного тока. Закон Ома в цепи переменного тока.
Лабораторная работа 14. Резистор в цепи постоянного и переменного тока.
Цель: Роль резистора в цепи постоянного и переменного тока.
Занятие 2. Самоиндукция.
Самоиндукция. Закон самоиндукции. Индуктивность катушки.
Лабораторная работа 15. Наблюдение тока самоиндукции.
Цель: Ознакомится с явлением самоиндукции.
Занятие 3,4,5. Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Индуктивное сопротивление. Закон Ома для участка цепи переменного тока содержащего катушку индуктивности.
Лабораторная работа 16. Определение индуктивного сопротивления катушки.
Цель: Вычислить индуктивного сопротивление катушки. Изучить зависимость индуктивного сопротивления от ее индуктивности.
Лабораторная работа 17. Исследование зависимости индуктивного сопротивления от частоты тока.
Цель: Вычислить индуктивное сопротивление катушки в цепях переменного тока на различных частотах. Построить график зависимости индуктивного сопротивления от частоты тока.
Лабораторная работа 18. Определение индуктивности катушки.
Цель: Научиться вычислять индуктивность катушки по ее сопротивлению переменному току.
Занятие 6,7. Конденсатор в цепи переменного тока.
Емкостное сопротивление. Последовательное и параллельное сопротивление конденсаторов.
Лабораторная работа 19. Определение емкостного сопротивления конденсатора.
Цель: Вычислить емкостное сопротивление конденсатора в цепи переменного тока. Построить график.
Лабораторная работа 20. Определение емкости конденсатора по его сопротивлению переменному току.
Цель: Научиться вычислять емкость конденсатора по его емкостному сопротивлению. Определить общую емкость двух конденсаторов при их параллельном и последовательном соединении.
Занятие 8. Закон Ома для цепи переменного тока.
Закон Ома для цепи переменного тока.
Лабораторная работа 21. Изучение закона Ома для цепи переменного тока.
Цель: Изучить как ведут себя в цепи переменного тока последовательно соединенные активное, емкостное и индуктивное сопротивления.
Занятие 9. Резонанс в последовательном колебательном контуре.
Условие резонанса в последовательном колебательном контуре.
Лабораторная работа 22. Резонанс в последовательном колебательном контуре.
Цель: Изучить явление резонанса в последовательном колебательном контуре.
Занятие 10. Резонанс в параллельном колебательном контуре.
Причина резонанса в параллельном колебательном контуре.
Лабораторная работа 23. Резонанс в параллельном колебательном контуре.
Цель: Изучить явление резонанса в параллельном колебательном контуре
Занятие 11. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление в цепи переменного тока.
Активное, индуктивное, емкостное сопротивление в цепи переменного тока.
Лабораторная работа 24. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление в цепи переменного тока.
Цель: Изучить особенности протекания тока разной частоты через резистор, катушку, конденсатор.
Итоговое занятие 12,13,14.
Литература для учителя:
- Головин П.П. Учимся радиоэлектронике: Книга для учащихся (экспериментальные задания по электродинамике). - Ульяновск, РИЦ “Реклама”,1998-204с.
- Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9-11 классы: Учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. -М.: Вербум,2001.
- Физический практикум для классов с углубленным изучением физики:10-11 кл. Под. ред. Ю.И. Дика, О.Ф. Кабардина.-2-е изд., перераб. и доп.- М: Просвещение, 2002.
- Касьянов В.А., Физика-11, М.: Дрофа, 2004.
- Пинский А.А., Физика 10. Учебное пособие для 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики, М.: Просвещение,1995