Параллельное соединение проводников

Цели урока:

• сформировать знания о параллельном соединении проводников, способах расчета параметров цепи, закрепить умения сборки электрических цепей;
• развивать творческие способности (умение видеть противоречие, формулировать проблему, выдвигать гипотезы и находить выход из проблемной ситуации).

Оборудование: на каждом столе два резистора по 4 Ом, источник питания, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

На уроке используются проблемные методы обучения. Учащиеся должны осознать противоречие между известными им фактами и результатами эксперимента, выводами, которые они сделали из этих фактов, и результатами опыта, сформулировать проблему и разрешить ее. На предыдущих уроках изучено последовательное соединение проводников.

Тема урока не объявляется учителем, а формулируется учащимися в конце урока. Этот прием используется для того, чтобы дети еще раз повторили материал урока и осмыслили его.

На доске представлен весь объем работы, которую предстоит сделать на уроке.

Организационный момент.

Вид доски в начале урока.

Актуализация знаний.

1. Фронтальный опрос.
2. Дайте определение электрического тока.
3. Каковы условия существования электрического тока в цепи?
4. Как можно создать электрическое поле в проводнике?
5. Какие физические величины характеризуют электрический ток и электрическое поле?
6. С помощью каких приборов можно измерить силу тока и напряжение на участке цепи и как эти приборы подключаются?

Создание проблемной ситуации.

Учитель задает вопрос: "Ребята, вы знаете, что чем больше резисторов в цепи, тем больше ее сопротивление и тем меньше сила тока при условии, что напряжение не изменяется. Если мы соберем цепь из двух резисторов по 4 Ом каждый, чему будет равно ее сопротивление?" (Ответ: 8 Ом).

Учитель: "Проверим наше предположение. Соберите цепь, схема которой начерчена на доске, измерьте напряжение, рассчитайте силу тока. Результаты вашей работы мы запишем на доске".

Учащиеся выполняют задание и получают такие результаты:

U=4 B, R=8 Oм, I=0,5 A

Учитель предлагает проверить полученный результат на опыте. Учащиеся измеряют силу тока в подводящих проводах. I=2 A.

Результаты расчетов и опыта не совпали. Почему?

Разрешение проблемной ситуации.

Учитель предлагает выдвигать гипотезы и записывает их на доске.

Гипотезы возможны такие:

• неправильно собрана цепь;
• допущена ошибка при вычислениях;
• проводники соединены не последовательно, поэтому нужно искать другие способы расчета параметров цепи.

После обсуждения гипотез приходят к выводу, что сопротивление в данной цепи не равно сумме сопротивлений составляющих ее резисторов и определять его надо по-другому. Следует анализ схемы цепи, дается определение параллельного соединения проводников, обсуждаются особенности распределения токов и напряжений на различных участках цепи.

Учитель: "Как же можно определить сопротивление цепи? Позволяют ли данные нашего опыта сделать это?"

Учащиеся приходят к выводу, что надо воспользоваться законом Ома.

I=U/R, R=U/I, R=2 Oм

Далее обращается внимание учащихся на то, что общее сопротивление цепи меньше каждого из входящих в нее сопротивлений.

Анализируя схемы, учащиеся приходят к выводу, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи больше большего, а при параллельном меньше меньшего сопротивления составляющих цепь резисторов. В качестве подводящего к правильному решению приема можно использовать аналогию с водой, разбегающейся по двум или нескольким ручейкам.

Задача № 1. Два параллельно соединенных проводника подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Сила тока в первом проводнике равна 2 А, во втором проводнике 4 А. Определите сопротивление каждого проводника и общее сопротивление цепи. (Ответ. R₁=6 Ом, R₂=3 Ом, R=2 Ом).

Решение задачи записывается на доске и в тетрадях, после чего в ходе подводящего диалога выводится формула зависимости силы тока от сопротивлений проводников.

Вопросы подводящего диалога 1.

1. Во сколько раз отличаются сопротивления проводников? (В 2 раза).
2. Во сколько раз отличаются текущие через них токи? (В 2 раза).
3. Какая между ними существует зависимость? (Обратно пропорциональная)
4. Как можно выразить эту зависимость математически? (I₁/I₂=R₂/R₁).
5. Как это доказать? (U=U₁=U₂; I₁R₁=I₂R₂; I₁/I₂=R₂/R₁).

Задача № 2. (Устно). Сопротивления двух параллельно соединенных проводников равны 24 Ом и 8 Ом. Сила тока во втором проводнике 3 А. Какова сила тока в первом проводнике? (Ответ. 1 А).

Вопрос. В нашем опыте сопротивления проводников были равными. Что можно сказать о текущих через каждый из них токах? (I₁=I₂=1A).

Вопросы подводящего диалога 2.

1. Вы научились находить общее сопротивление цепи с параллельным соединением проводников, но хотелось бы найти другой способ, с помощью которого мы могли бы находить общее сопротивление цепи, зная только сопротивления составляющих ее элементов. Давайте запишем зависимость между токами при параллельном соединении. (I=I₁+I₂).

2. А теперь выразим силы токов через другие величины, используя известный вам закон. (Закон Ома).

3. Как можно упростить полученное уравнение? (Разделить обе части уравнения на U).

Задача № 3. Проводники сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 2,4 В. Найдите общее сопротивление цепи и общую силу тока. (R= 1,2 Ом; I=2 А).

Данная задача решается с использованием формулы 1/R=1/R₁+1/R₂

Задача № 4. Проводники сопротивлением 5 Ом и 15 Ом параллельно подключены к напряжению 7,5 В. Найти общую силу тока. (I= 2А)

Предлагается найти два способа решения задачи.

 49, устно ответить на вопросы. Упр. 23 №1, №3 (по желанию). (Учебник: Перышкин А.В. Физика-8. М.:Дрофа, 2004).

Обобщение темы урока.

С доски стирается все, кроме схемы. Учащимся предлагается сформулировать цель урока, сформулировать и записать в тетради тему урока и формулы, которые необходимы для расчета параметров цепей с параллельным соединением проводников. Учитель делает записи на доске, чтобы учащиеся могли убедиться в правильности своих записей.