Особенности изучения закона Ома для участка цепи

секция физики «Особенности изучения закона Ома для участка цепи»

исследовательский проект Подготовил: Белик Никита, ученик 7 класса МБОУ «Федоровская СОШ №5» Сургутского района ХМАО-Югра Тюменской области Научные руководители: Боброва Татьяна Владимировна, учитель физики, МБОУ «ФСОШ №5», Редько Наталья Николаевна, учитель математики МБОУ «ФСОШ №5». 2014 год

Всероссийский фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»

Актуальность

Данная исследовательская работа имеет большую практическую значимость для старшеклассников и моих сверстников, при изучении электрических явлений. Изготовленный мною стенд, позволяет экспериментально проверить закон Ома для участка цепи и повысить уровень знаний учащихся по физике и математике при решении экспериментальных задач.

С электропроводностью металлов связано многое в жизни: от горения

электрической лампочки до работы автомобилей, плееров и мобильных телефонов. Основным законом электричества является закон Ома для участка цепи. Знания, полученные учащимися на уроках физики важны им не только для успешной сдачи итоговой аттестации, но и для совершенствования технологических процессов в науке и технике. Проблема: многие учащиеся не понимают физического смысла закона Ома для участка цепи и испытывают трудности его применения при решении задач по физике (по результатам опроса и контрольной работы в 2013-2014 учебном году).

Причины:

1. Учащиеся не проявляют интереса к изучению теоретического материала по учебнику физики. 2. Учащиеся затрудняются в выражении неизвестной величины из формулы закона Ома для участка цепи. 3. Наглядный материал школьного учебника не позволяет сформировать навыки применения закона Ома при решении практических задач.

Цель работы:

Тема: особенности изучения закона Ома для участка цепи

К концу I учебной четверти 2013-2014 учебного года изготовить и апробировать макет для наглядного представления зависимости силы тока от напряжения и электрического сопротивления, позволяющий повысить уровень знаний и навыков решения задач учащихся 9-х классов по теме «Закон Ома для участка цепи»

Задачи:

Изучить теоретический материал по теме «Закон Ома для участка цепи» Изготовить стенд, используя материалы, согласно плану, который расширит демонстрационный материал школьной лаборатории; Провести проверочную работу по физике в 9-х классах для определения уровня знаний учащихся по теме «Закон Ома для участка цепи» Экспериментально продемонстрировать зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления различных проводников, используя стенд; построить графики функциональной зависимости; Провести повторную проверочную работу в 9-х классах для определения уровня знаний учащихся по той же теме и социологический опрос учащихся 9- х классов после апробации стенда. Оценить значимость работы.

Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления проводников из

меди, алюминия и нихрома.

Предмет исследования:

Экспериментальный Технологический Графический Аналитический Социологический опрос

Методы исследования

Этапы работы:

1) Подготовительный (изучение литературы, анкетирование уч-ся 9-х классов, подбор образцов, материалов и оборудования); 2) Основной (монтаж стенда, установка образцов и измерительных приборов; выполнение эстетических работ); 3) Заключительный (измерение величин, анализ результатов измерений и вычислений, апробация стенда в 9-х классах в качестве наглядного пособия, проведение и обработка повторной проверочной работы и социологического опроса, выводы) .

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов

под действием электрического поля.

I=U:R

Согласно закону Ома для участка цепи: сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника: Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки. Сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Результаты исследований

Для достижения поставленной цели был изготовлен стенд, на котором различные проводники (из меди, алюминия и нихрома) припаивались к клеммам, и последовательно подключались к источнику питания, амперметру и ключу. Параллельно проводнику включался вольтметр. Видео

I=U:R

Измерительные приборы: с их помощью определены значения сопротивления исследуемых образцов.

I- сила тока, (А) U- напряжение, (В) R- электрическое сопротивление, (Ом)

Таблица измерений и вычислений

Образец

L, м

D, мм

S, мм

?, Ом*мм2/м

R , Ом

I, а

U, в

Нихром

Нихром

1,05

1,05

0,3

0,3

0,071

0,071

0,14

0,14

2

0,65

1,3

2

1,3

2,6

Медь

Медь

5

5

0,2

0,2

0,0314

0,0314

0,017

0,017

2,3

1,2

2,6

2,3

2,2

4,8

Алюминий

Алюминий

3

3

0,2

0,2

0,0314

0,0314

0,026

0,026

4

0,65

2,6

4

1,0

3

График зависимости силы тока от приложенного напряжения:

График зависимости силы тока от сопротивления проводника :

Сравнительный анализ результатов проверочной работы для учащихся 9-х

классов

С целью определения уровня знаний учащихся 9-х классов была составлена проверочная работа и проведена дважды (в сентябре и декабре): Определить сопротивление проводника, если при силе тока 2А напряжение на нем составило 24 В? Вычислить напряжение участка цепи, если его сопротивление 40 Ом, а сила тока 5 А. Определите силу тока на участке цепи, сопротивлением 30 Ом, если напряжение составляет 36 В. Чему равно сопротивление сплава, если при напряжении 220В, сила тока составила 5 А? В сентябре: В декабре:

3

4

21

21

4

5

5

3

42

42,5

3

23

23,5

1-2

32

32,5

1-2

61

62,5

0

3

0

9

9

Кол-во заданий

Справились, к-во чел

% Учащихся

Кол-во заданий

Справились, к-во чел

% Учащихся

Результаты социологического опроса:

1. Позволил ли вам изготовленный стенд наглядно установить зависимость силы тока от приложенного напряжения и сопротивления в участке цепи? 2. Можете ли вы теперь правильно выражать неизвестную величину из закона Ома? 3. Пригодятся ли вам знания, полученные после апробации стенда при сдачи экзаменов?

Вопрос

Класс

Всего, чел.

%

«Да», чел.

%

«Нет», чел.

%

1

1

1

1

1

9а

24

100

100

100

100

100

20

92

92

92

92

92

4

8

8

8

8

8

9б

25

23

2

9в

24

23

1

9г

25

24

1

Итого

98

90

8

2

2

2

2

2

9а

24

100

100

100

100

100

19

88

88

88

88

88

5

12

12

12

12

12

9б

25

22

3

9в

24

22

2

9г

25

13

2

Итого

98

86

12

3

3

3

3

3

9а

24

100

100

100

100

100

20

85

85

85

85

85

4

15

15

15

15

15

9б

25

21

4

9в

24

22

2

9г

25

21

4

98

Вопрос

Класс

Всего, чел.

%

«Да», чел.

%

«Нет», чел.

%

Итого

84

14

Бюджет проекта

№

Наименование материала

Количество

Цена

1

Медная проволока

5м

180 руб.

2

Алюминиевая проволока

5м

100 руб.

3

Нихромовая проволока

3м

170 руб.

4

Амперметр учебный

1 шт.

167 руб.

5

Вольтметр учебный

1 шт.

190 руб.

6

Ключ

1 шт.

45 руб.

7

Провода соединительные

6 шт.

72 руб.

8

Клеммы для крепления

14 шт.

168 руб.

9

Источник питания

1 шт.

230руб.

Итого

1322 руб.

Выводы:

Изготовленный стенд, позволяет не только экспериментально продемонстрировать зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления различных проводников, но и повысить уровень мотивации учащихся нашей школы к исследовательской деятельности. Этот стенд апробирован на уроках физики и наглядно представил учащимся зависимость силы тока от напряжения и электрического сопротивления, доказал справедливость закона Ома для участка цепи. По результатам анкетирования учащихся 9-х классов стенд позволил не просто вспомнить формулу закона Ома для участка цепи, но и научиться правильно выражать неизвестную величину из этой формулы, что так же поможет ребятам при подготовке и сдаче экзамена по математике в форме ГИА, т.к. в экзаменационных тестах в модуле «Реальная математика» встречаются подобные задачи. Наглядный стенд, расширил демонстрационный материал школьной лаборатории. Его можно использовать в качестве наглядного пособия при изучении темы «Электрические явления» и проверки законов электрического тока в 8-х, 10-х классах. оформлен буклет с рекомендациями по изготовлению и использованию стенда.

Спасибо за внимание