Методическая разработка учебного занятия по теме: «Электрический ток в различных средах»

Данный урок рассчитан на изучение модуля по теме: «Электрический ток в различных средах» методом интерактивного обучения.
Цель занятия – исследование электропроводности сред.
Основной прием, используемый при изучении темы – прием сопоставления, устанавливается не только общность описания, но и общность изучения явления проводимости (по аналогии). Студенты должны убедиться, что основной путь получения знаний в физике: факты (из эксперимента) – гипотезы – эксперимент (как целенаправленное исследование) – выводы.

Для урока характерны черты андрагогической модели обучения: не директивный тон, связь с практикой, постоянное обсуждение проблемы в малой группе, принятие ответственности, диалог между членами группы.
Этапы проведения занятия:
- знакомство с целью установления свободной и доверительной атмосферы;
- определение и формулировка проблемы или темы обсуждения;
- обсуждение темы в малых группах и общая презентация результатов;
- обобщение и конкретизация результатов работы;
- подведение итогов работы и обмен впечатлениями.
 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ

Цели:
Дидактические:
- формирование предметных и  ценностно - смысловых компетенции студентов: представлений о физической природе электропроводности различных сред с точки зрения электронной теории, понимание смысла основных научных понятий, физики и взаимосвязи между ними, осуществление индивидуальной и поисковой деятельности при работе над проектом: выбор темы, актуальность, исследовательская деятельность;
-формирование учебно - познавательных компетенций: развитие логического мыщления, применение знаний в нестандартных ситуациях;
Воспитательные: формирование компетенции личностного самосовершенствования: 
 Развивающие: развитие компетенции личностного самосовершенствования:  познавательных интересов, интеллектуальных способностей студентов.
Методические:  деятельностный подход при организация самостоятельной работы студентов
Студент должен знать:
-электронное строение агрегатного состояния веществ;
- электропроводности различных сред с точки зрения электронной теории;
- значение законов, объясняющих проводимости сред;
- техническое применение проводимости металлов, электролиза, вакуумной лампы и.т.д.
Студент должен уметь:
- выполнять опыты, лабораторные работы и экспериментальные исследования с использованием измерительных приборов, широко применяемых в практической жизни;
-овладевать такими общенаучными понятиями, как природное явление, эмпирически установленный факт, проблема, гипотеза, теоретический вывод, результат экспериментальной проверки.
Межпредметная связь: химия, биология, экология
Оснащенность занятия: интерактивная доска, мультимедийное оборудование, набор по электролизу, источник постоянного тока ВС-4-12, поваренная соль, резисторы, амперметр, ключ, дистиллированная вода, электрометр, лампочка на подставке, металлические пластины на изолирующих подставках, свеча, мультипрезентация, карточки – задания, таблицы из серии «Электрический ток в различных средах»
Литература:
Основная: А.А.Пинский Физика
Дополнительная: В.А.Перельман. Занимательная физика.
 
СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ
№ элемента
1
2
3
4
5
6
7
Время
2
5
3
25
20
25
10
ХОД ЗАНЯТИЯ
№ элемента
 Элементы урока
Учебные вопросы
Дополнения
изменения
1
 Организационный момент
Приветствие. Отметка отсутствующих.

 

  
2
 Релаксация. Мотивация урока
Знакомство с целью установления свободной и доверительной атмосферы.
Тренинг.

 

  
3
Актуализация прежних знаний
Определение и формулировка проблемы или темы обсуждения.
  1. Что такое электрический ток?
  2. При каких условиях он возникает и существует? Необходимы свободные заряженные частицы и наличие электрического поля)
  3. В каких средах может существовать электрический ток?
 
слайды (ответы)
 
 
 
 
 
 
 
.
4
Изучение темы

Работа в группах
А. В результате беседы со студентами создаем план, по которому они должны работать с разными средами, изучать их электропроводности.Обсуждение темы в малых группах и общая презентация результатов;
План:
  1. Выясняем внутреннее строение вещества (среды.
  2. Выясняем наличие свободных зарядов в среде и создание их, если там их нет.
  3. Обнаружение закона, которому подчиняется ток в данной среде.
  4. Рассмотрим применений тока в этой среде.
Б. Подготовка экспериментов по карточкам.
 Работа по учебнику
5
Обобщение
I. Обобщение и конкретизация результатов работы. В ходе отчета заполнение обобщающей таблицы:
 
Ток в металлах
Ток в жидкостях
Ток
в газах
1.Строение вещества
      
2.Носители тока
      
3.Законы
      
4.Техническое применение
      
Устный отчет групп.
В конце отчетов
обобщение материала преподавателем
6
Закрепление
Выполнение заданий.
  
7
Итог урока. Рефлексия
Подведение итогов работы и обмен впечатлениями.
 
  
  1. Организационный момент.
  2. Мотивация урока. Релаксация.
Преподаватель:
- Начинаем наш урок физики - науки, создающей единую картину мира. А мир наш огромен, сложен и разнообразен. Вокруг нас и в нас самих происходят процессы, наблюдаются явления, тесно связанные друг с другом. Но зачастую эти взаимосвязи нами не осознаются. Посмотрите предложенные вам видеофрагменты и ответьте, пожалуйста, на два вопроса: какое явление наблюдаем? где происходит явление? (Просмотр видеофрагментов, в которых показано протекание тока в различных средах. обсуждение.)
-Вы догадались, о чём пойдёт речь на сегодняшнем уроке? Попробуйте сформулировать тему. У нас будет урок-исследование, групповая работа. Сначала проведем тренинг. На столах конверт каждому студенту, в нем фигуры:
 
Ваша задача собрать из них геометрическую фигуру – квадрат. Итак, время пошло (3 мин).

III. Актуализация прежних знаний.

-Запишем тему урока: «Исследование электропроводности различных сред». Найдите два ключевых слова в теме, подчеркните их (электропроводности, сред).
-Какие ассоциации вызывает у вас слово «среда»?
Студенты. В словаре Даля - «средний, середина, серёдка». В словаре Брокгауза и Эфрона - «совокупность внешних условий, в которых протекает процесс.
Преподаватель: Что означает слово «электропроводности»? Что должно быть в среде для того, чтобы она была электропроводна?
Студенты: Разность потенциалов и свободные носители заряда.
IV. Изучение темы урока. Работа в группах
А).Работа в группах
Преподаватель. На видеофрагментах мы видели примеры прохождения тока в твёрдом теле, жидкости и газе. Формулируем гипотезу: «Все среды электропроводны». Наша задача - доказать или опровергнуть, а может быть, дополнить гипотезу. Для этого формируем три группы, первая будет заниматься исследованием электропроводности твёрдой среды, вторая - жидкой среды, а третья - газообразной. В каждой группе работают экспериментаторы, на остальных - теоретики, выбирающие из всех предложенных описаний те, где ток протекает или не протекает в исследуемой среде. Время на работу по карточкам – 10 мин. {Работа по группам.)
В результате беседы со студентами создаем план, по которому они должны работать с разными средами, изучать их электропроводности.Обсуждение темы в малых группах и общая презентация результатов;
План:
  1. Выясняем внутреннее строение вещества (среды).
  2. Выясняем наличие свободных зарядов в среде и создание их, если там их нет.
  3. Обнаружение закона, которому подчиняется ток в данной среде.
  4. Рассмотрим применений тока в этой среде.
  5. Подготовка экспериментов по карточкам.
Б). Экспериментальные задания по карточкам.
Карточка-задание для группы экспериментаторов, исследующих электропроводность твёрдой среды
Техника безопасности!
Внимание! Все экспериментальные работы вы­полняются аккуратно, точно по инструкции, под наблюдением учителя.
Переключения схемы производите только при разомкнутом ключе!
Ознакомлены
1.
2.
• Рассмотрите рисунок и приборы на рабочем столе.
1-2 - первый образец; 3~4 - второй образец;
  1. - источник тока;
  2. - лампа;
  3. - ключ.
 
  • « Подключайте провода к точкам /, 2. Проверьте все соединения в цепи. Замкните ключ, понаблюдайте. Разомкните цепь.
  • Подключите провода к точкам 3, 4. Замкните, понаблюдайте. Разомкните цепь.
  • Рассмотрите исследуемые образцы. Попробуйте объяснить результаты опыта
Карточка-задание №1 для группы экспериментаторов, исследующих электропроводность жидкой среды
Техника безопасности!
Внимание! Все экспериментальные работы вы­полняются аккуратно, точно по инструкции, под наблюдением учителя.
Не касайтесь металлических частей прибора! Высокое напряжение! Не включайте прибор, если электроды не погружены в воду!
Ознакомлены
1. .
2.
1,2—металлические электроды;
3 -- стакан с дистиллированной водой;
4- лампа
 
• Рассмотрите рисунок и приборы на столе.
  • Проверьте, погружены ли электроды в воду. Перед включением позовите учителя. Включите, понаблюдайте. Выключите прибор.
  • Насыпьте в воду соль. Проверьте, погружены ли электроды. Под наблюдением учителя включите прибор, понаблюдайте. Выключите.
•Попробуйте объяснить результаты опыта. ■
Карточка-задание №2 для группы экспериментаторов, исследующих электропроводность газообразной среды
Техника безопасности!
Внимание! Все экспериментальные работы вы­полняются аккуратно, точно по инструкции, под наблюдением учителя.
Свечу зажигайте осторожно, вдали от легко­воспламеняющихся материалов, бумаги, одежды, волос! Спичку гасите в воде! Гасите свечу, на­крывая её колпачком.
Ознакомлены
1.___________
2.
• Рассмотрите рисунок и приборы на рабочем столе.
 
2 - металлические пластины на изолирующих подставках;
- электрометр (прибор для регистрации заряда);
- свеча.
  • Расположите пластины параллельно друг другу на расстоянии около 5 см. Проверьте, чтобы не было соприкосновения пластин или неизолированных участков проводов. Наэлектризуйте мехом эбонитовую палочку. Зарядите одну пластину, прове­дя по ней заряженной палочкой. Не касайтесь руками электрометра или пластин. Следите, чтобы палочка касалась всё время только одной пласти­ны. Если стрелка электрометра отклонилась менее, чем на два деления, повторите электризацию палочки и зарядку пластины. Подождите, пока стрелка электрометра успокоится. Понаблюдайте за jrei\
  • В стороне от пластин зажгите свечу внимательно наблюдая за стрелкой электрометра, осторожно переместите свечу в пространство между пластинами.
  • Попробуйте объяснить результаты опыта, учитывая, что стрелка электрометра не движется, т.е. заряд остаётся постоянным, если ток не идёт. При прохождении тока заряд электрометра меняется, изменяется и угол отклонения стрелки.
 
V. Обобщение и конкретизация результатов работы. В ходе отчета заполнение обобщающей таблицы:
 
 
Ток
в металлах
Ток
в жидкостях
Ток
в газах
Ток
в вакууме
1.Строение вещества
        
2.Носители тока
        
3.Законы
        
4.Техническое применение
        
В конце отчетов обобщение материала преподавателем
VI. Закрепление.
Преподаватель. Разные науки изучают всё, о чём мы говорим на уроке, каждая по-своему. Мы изучаем все предметы по отдельности. Но явления природы так многогранны, что часто не желают ложиться на полочку того или иного научного ведомства. А физика здесь выступает интегрирующей наукой, объединяющей и объясняющей многое. На столах карточки - тестовые задания. Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами твёрдой среде.
Ниже приведены еще пять вариантов текстов заданий для теоретиков, исследующих возможность протекания тока в одной из сред (картинки и вопрос №1 одинаковы для всех)
I вариант (теоретики, твёрдая среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами твёрдой среде.
1. В 1752 г. американский государственный и политический деятель, первый Бенджамин Франклин, исследовал природу молнии, запуская в грозу воздуш­ный змей. (Опыт очень опасный!) Когда верёвка намокала, по ней стекали атмосферные электрические заряды, и между нею и соединёнными с землёй металлическими предметами (столбиком, ключом) проскакивали искры.
  1. Российскими учёными были разработаны и апробированы биоманипуляторы - механические устройства, управление которыми осуществляется с помощью биотоков человека. Биотоки оператора снимаются браслетом, надетым на предплечье, где расположены мышцы, отвечающие за сгибание и разгибание пальцев. Затем усиливаются и по проводам передаются манипулятору, повторяющему движения оператора. В 1960 г. на конгрессе Федерации по автоматическому управлению в Москве пятнадцатилетний мальчик, не имевший кисти руки, взял искусственной рукой мел и написал на доске: «Привет участникам конгресса!»
  2. В медицине когда-то применялся «статический душ», или франклинизация. Над головой больного на расстоянии 10-15 см помещали электрод в виде звезды, другой электрод находился под ногами на изолирующей подставке. На электроды подавалось 40-50 кВ постоянного напряжения. Так осуществлялось воздействие на области головы, шеи, слизистую оболочку.
  3. По технике безопасности все инструменты для электромонтажных работ снабжены изолирующими ручками. Сам монтёр должен работать в обуви на резиновой подошве или на резиновом коврике.
Ток Воздействие
1 мА не ощущается
3 мА покалывание
3~5 мА раздражающее ощущение
8-10 мА непроизвольное сокращение мышц
до 13 мА «отпускающие токи»
15 мА «неотпускающие токи»
0,1-0,2 А беспорядочные сокращения
сердечной мышцы
 
 Вариант II (теоретики, твёрдая среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами твёрдой среде.
  1. При нарушении ритма работы сердца используется вживляемый человеку кардиостимулятор или «водитель ритма», посылающий электрические сигналы сердечной мышце. Он покрыт биологически инертным полимером, позволяющим избежать отторжения организмом. Провода, покрытые силиконовой резиной, подводятся к сердечной мышце. 60-70 импульсов в минуту при токе 3-5 мА позволяют поддерживать сердечный ритм.
  2. 3. Особенно часто страдают от удара молнии дубы, имеющие глубокие корни, доходящие до водоносных слоев почвы. При попадании молнии в лиственные деревья ток идёт по сердцевине, где наибольшее количество сока. Закипая, сок разрывает дерево. А у смолистого дерева, например сосны, сопротивление сердцевины больше сопротивления смолы, и ток идёт по поверхности, по смоле.
4. Аксоны, отвечающие на раздражители внешней среды и самого организма, входят в состав нервного волокна, но цитоплазме в них передаётся электрический импульс. Друг от друга аксоны изолируются миелиновой оболочкой, исключающей переход нервного импульса с одного аксона на другой.
Вариант III (теоретики, жидкая среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами твёрдой среде.
  1. Гигантский электрический скат создаёт в воде напряжение 50-60 В, нильский сом - 350 В, а угорь-электрофорус - более 500 В. На тело самой рыбы это напряжение не оказывает никакого действия. Мышечная ткань электрических органов - проводник, а соединительная - изолятор.
  2. «...Брат положил (наэлектризованную) газету на медный самоварный поднос, находящийся на пустых и хорошо высушенных стеклянных стаканах. Потом погасил свет и поднёс к подносу ключ. Треск - и одновременно беловато-синяя искра в полспички длиной проскочила между краем подноса и ключом...»
Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты
4. Из-за худшей проводимости пресной воды по сравнению с солёной пресноводным рыбам необходимо создавать более высокое напряжение, чем морским. Оказавшись в пресной воде, обитатель морей - ромбовидный скат не сможет использовать своё электрическое «оружие».
 
 
Вариант IV (теоретики, жидкая среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами жидкой среде.
2. При выполнении любой работы, связанной с электричеством, необходимо соблюдать технику безопасности, работать инструментами с изолированными ручками, на изолирующей подставке. Надо помнить, что мокрые руки, повреждённая кожа или большие поверхности контакта увеличивают опасность поражения электрическим током. В этих случаях может быть смертельным напряжение 100-120 В. ( Почему нельзя прикасаться к неизолированным электрическим проводам голыми руками? (Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом. Поэтому она создает хороший контакт между проводами и кожей).)
  1. Электрокардиография - важнейшее медицин­ское исследование, позволяющее получать информацию о работе сердца. Электрокардиограмма кривая, полученная при регистрации электрических импульсов сердца. Чтобы уменьшить сопротивление кожи и облегчить путь электрическому сигналу по потовым и сальным железам, поверхность кожи под электродами смачивают водой.
  2. Нервные клетки - нейроны - отвечают на раздражители внешней среды или самого организма при помощи электрических импульсов по отростку нервной клетки - аксону. «Проводником» сигнала можно условно считать цитоплазму, а «изолятором» - плазматическую мембрану клетки, хотя сопротивление цитоплазмы слишком велико, а изоляционные свойства мембраны слишком слабы. Поэтому нельзя считать прохождение импульса по аксону полностью аналогичным прохождению тока, в нём происходят сложные электрохимические реакции.
Вариант V (теоретики, газообразная среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами твёрдой среде.
2. «...Такое электрическое свечение остроконечий наблюдают не только на море, но и суше, особенно в горах. Ещё Юлий Цезарь описал, как однажды ночью в облачную погоду острия копий его солдат светились такими огоньками. В горах случается, что это свечение появляется даже на людях - на волосах, шапках. При этом слышится тихое жужжание. Этот огонь не жжёт, это свечение, холодное свечение. Если такое свечение будет вокруг спички, она не загорится».
Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты
3. Органические вещества плотных тканей живых организмов являются диэлектриками, жидкости - проводниками. Больше всего препятствуют прохождению электрического тока роговой слой кожи, кость без надкостницы и сухожилия. При пропускании тока очень короткими, но многочисленными импульсами происходит разогрев тканей организма, что используется при диатермии.
4. Птицы часто сидят на проводах, но им не вредит электрический ток. Ведь сидят они на одном проводе, а второй проходит от него на некотором расстоянии. (Тело сидящей на проводе птицы представляет собой как бы ответвление цепи, сопротивление которого по сравнению с другой ветвью (короткого участка между ногами птицы)огромно. Поэтому сила тока в этой ветви (в теле птицы)ничтожна и безвредна).
Вариант VI (теоретики, газообразная среда)
Выберите из предложенных описаний те, в которых ток проходит в исследуемой вами газообразной среде.
2. «- Теперь я покажу тебе истечение электричества, то самое, которое Колумб и Магеллан видели на верхушках мачт своих кораблей... Дай-ка ножницы!
Брат приблизил в темноте острия разомкнутых ножниц к (наэлектризованной) газете... Я ожидал искр, но увидел нечто новое: острия ножниц увенчались светящимися пучками коротких сине-красных нитей, хотя от ножниц до бумаги было ещё довольно далеко. Одновременно разда­валось лёгкое протяжное шипение.
-Вот такие же огненные кисточки, только гораздо большие, морякам случается часто видеть на концах мачт и рей. Они называются "эльмовы огни"».
Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты
  1. Электрофорез - физиотерапевтическое лечение, применяющееся в разных областях медицины. При проведении этой процедуры образуется сложная электрическая цепь растворов лекарственных средств и растворов электролитов, входящих в состав крови.
  2. - Изоляция на ваших проводах воздушной проводки давно осыпалась, надо сменить. Вдруг будет обрыв, упадут на землю, а то ещё и в лужу...
  • А если не оборвутся, не страшно?
  • Пока не упали или не прислонились друг к другу, ещё ничего, но не затягивайте замену.
VII. Подведение итогов работы и обмен впечатлениями. Рефлексия.
-Так что мы изучали на сегодняшнем уроке? Что нового узнали? (Беседа.) Мы ещё и ещё раз убедились в необходимости познания мира. И чтобы чувствовать себя защищенной, надо использовать эти знания на благо человека - в медицине, биологии, химии, астрономии, в быту и на производстве.
 
 
Библиографический список
  1. Долгова Т.И. Исследование электропроводности различных сред. Я иду на урок./ Т.И.Долгова //- Первое сентября. Физика-2005 – №8- С.41-43
  2. Басова. О.А. Фрагменты занятия на тему «Электрический ток в средах» / О.А.Басова // – Физика в школе- №7 -2005- С.23-28
  3. Перельман Я.И. Занимательная физика. –Книга первая и вторая [Текст] / Я.И. Перельман – М:. Наука, 1991 – 496с
 
Самоанализ урока
по теме: «Электрический ток в различных средах», проведенного
в ТА – 11 группе в рамках аттестации
 
 
Данное занятие – первое занятие по теме: «Электрический ток в различных средах», на данный модуль отводится 8 часов.
Интерес студентов к предмету зависит от нескольких слагаемых - от содержания предлагаемого к изучению материала, способа изучения материала и от прогнозирования той деятельности, которой студент собирается заниматься в будущем.
К нам в колледж поступают студенты с разными уровнями знаний и особого интереса к изучению физики они не проявляют. Поэтому главной задачей является активизировать познавательную деятельность студентов, преодолеть предвзятость отношения к предмету.
На данном уроке показана организация самостоятельной работы студентов; сочетание групповых и индивидуальных способов работы (работа по учебнику, тестовые задания на обсуждения.); усиление политехнической направленности обучения физике (демонстрационный и фронтальный эксперименты, ТСО, ПК и т.д.). Выбранные методы учитывают уровень самостоятельности и темп учебно-познавательной деятельности студентов.
В основу применения модульной программы в обучении мною положен принцип "Учить ученика учиться", т.е. самостоятельно добывать знания по предлагаемому плану с учетом личных особенностей, с учетом личного темпа изучения и в том объеме, в каком ученик определит себе сам.
Большой объем материала требует большого времени на ее подготовку; большой объем программы делает ее не слишком гибкой, поскольку в группе с обычной наполняемостью возникает большой временной разброс в темпе освоения материала. Я думаю, что применять такую модульную программу удобно при работе с небольшой группой; поэтому данное занятие проводится в одной подгруппе ТА-11 группы.
Урок целей достиг, все поставленные ТДЗ реализованы.
В заключении следует отметить, что одним из путей преодоления проблемы: активизировать познавательную деятельность и преодолеть предвзятость отношения студентов к предмету - это внедрение новых технологий обучения, в частности модульной технологии, интерактивных методов обучения как основы изменения стиля преподавания предмета, помогающего студенту лучше понять и полюбить предмет.
 
 
 
 
 

Посмотреть презентацию "Электрический ток в полупроводниках"

Видео "Электрический ток в различных средах"

 

Теги: