Электрический ток в металлах. Использование технологии критического мышления как одно из главных условий формирования предметных компетенций обучающихся.

Тема урока:

Электрический ток в металлах.

Цель обучения

- описывать электрический ток в металлах и анализировать зависимость сопротивления от температуры;

Цель урока/ Ожидаемый результат

Все ученики:

знать электронную теорию проводимости металлов, описывать явление сверхпроводимости;

Многие ученики:

объяснять физическую природу электронной проводимости металлов, объяснять зависимость сопротивления металлов от температуры;

Некоторые:

применять формулы для расчета силы тока и зависимости сопротивления проводника от температуры;

Критерии оценивания

- знает электронную проводимость металлов;

- анализирует зависимость сопротивления металлов от температуры;

- решает задачи на прохождение электрического тока через металлы;

Языковые задачи

Учащиеся могут: в устной и письменной форме описывать электрический ток в металлах.

Специальная предметная лексика и терминология: электронная теория проводимости металлов, явление сверхпроводимости.

Полезные устойчивые выражения для диалогов/письма: с точки зрения электронной теории ….

Воспитание ценностей

Умение учиться, анализировать ситуацию, работать в команде, адаптироваться к новым ситуациям, ставить проблемы и принимать решения, отвечать за качество своей работы, умение организовывать свое время.

Межпред

метная связь

Математика.

Предыду

щие знания

Сила тока.

Запланированные этапы урока

Виды упражнений, запланированных на урок

Ресурсы

Начало

Урока

Середина

урока

1-2 мин

2 – 3 мин

3 – 4 мин

4 – 13 мин

13 – 15 мин

15 – 19 мин

19 – 21 мин

21 – 23 мин

23 – 26 мин

26 – 29 мин

29 – 30 мин

30 – 31 мин

31 – 33 мин

33 – 36 мин

Организационный момент. Приветствие. Проверка посещаемости. Результаты СОР.

( W ) Вызов.

У читель. Посмотрите на рисунок и предложите тему урока.

( W) Целеполагание.

Учитель вместе с учащимися определяет тему, цели урока и критерии оценивания.

Проверка домашнего задания.

- какие условия необходимы для возникновения и существования электрического тока;

- что называют силой тока;

- дайте определение ЭДС;

- домашняя задача;

Изучение нового материала

( Р )

Задание № 1. Используя пункт 1 параграфа 3, ответьте на вопросы:

- какие частицы являются носителями свободных зарядов в металлах?

- с помощью каких опытов было доказано существование свободных электронов в металлах?

Критерий оценивания: определяет свободные заряды в металлах.

Комментарий учителя.

 Электрическая проводимость представляет собой способность вещества проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.

По физической природе зарядов – носителей электрического тока, электропроводность подразделяют на:

А) электронную

Б) ионную

В) смешанную.

Для каждого вещества при заданных условиях характерна определенная зависимость силы тока от разности потенциалов.

По удельному сопротивлению вещества принято делить на:

А) проводники (p ^-2 Ом*м)

Б) диэлектрики (p 10^-8 Ом*м)

В) полупроводники (10^-2 Ом*м p10^-8 Ом*м)

Однако такое деление условно, т. к. под воздействием ряда факторов (нагревания, облучения, примеси) удельное сопротивление веществ и их вольт - амперная характеристика изменяются, и иногда очень существенно.

Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Доказано классическими опытами К. Рикке (1901 г.) – немецкий физик; Л.И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси (1913 г.) – российские физики; Т. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.) – американские физики.

Опыт К. Рикке

Три предварительно взвешенных цилиндра (два медных и один алюминиевый), Рикке сложил отшлифованными торцами так, что алюминиевый оказался между медными. Затем цилиндры были включены в цепь постоянного тока: через них в течение года проходил большой ток. За то время через электрические цилиндры прошел электрический заряд, равный приблизительно 3.5 млн Кл. Вторичное взаимодействие цилиндров, проводившееся с точностью до 0.03 мг, показало, что масса цилиндров в результате опыта не изменилась. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом было установлено, что имеются лишь незначительные следы проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твердых телах. Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют.

Опыт Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси

Русские ученые Л. И. Мандельштам и Н.Д.Папалекси в 1913 году поставили оригинальный опыт. Взяли катушку с проводом и стали крутить ее в разные стороны. Раскрутят, к примеру, по часовой стрелке, потом резко остановят и — назад.

Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Движение электронов по проводу — электрический ток. Как задумали, так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук. Раз в телефоне слышен звук, следовательно, через него ток протекает.

В 1916 году американские физики усовершенствовали опыт Мандельштама и Папалекси

Физминутка.

( Р )

Задание № 2. Используя текст пункта 3 параграфа 3 и материал на стр.18, ответьте на вопрос:

- каковы основные положения электронной теории проводимости металлов?

- запишите формулу для вычисления силы тока в металлах?

- постройте график вольтамперной характеристики металлов;

Критерий оценивания: знает электронную теорию проводимости металлов.

Комментарий учителя.

Задание № 3. Используя текст пункта 4 параграфа 3, ответьте:

- в чем причина зависимости сопротивления проводников от температуры;

- запишите формулу этой зависимости;

- постройте график этой зависимости;

Критерий оценивания: анализирует зависимость сопротивления металлов от температуры.

Комментарий учителя.

Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры устанавливается экспериментально.

Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать ее в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.

Если при температуре, равной 0 ⁰С, сопротивление равно R₀, а при температуре Т оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт , прямо пропорционально изменению температуры на 1 ⁰С:

Эта величина для данного металла называется температурным коэффициентом сопротивления металлов.

Из этой формулы получаем:

Г рафик зависимости сопротивления металлов от температуры имеет вид:

Данная зависимость качественно объясняется на основе электронных представлений. С повышением температуры удельное сопротивление металлов увеличивается, т.к. при этом возрастает скорость теплового движения и следовательно, увеличивается число соударений электронов с ионами решетки, что приводит к уменьшению скорости их направленного движения.

Задание № 4. Используя текст пункта 5 параграфа 3, ответьте:

- в чем состоит явление сверхпроводимости;

Критерий оценивания: правильный ответ в учебнике, самооценивание.

Комментарий учителя.

Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью.

Закрепление.

( Р ) (I )

Решение задач. Дифференциация.

Уровень А.

Задача № 840. Найти скорость упорядоченного движения электронов в проводе сечением 5 мм² при силе тока 10 А , если концентрация электронов проводимости 5 ^. 10 ²⁸ м ^-3.

Дескриптор:

- записывает формулу силы тока в металлах;

- вычисляет силу тока;

Задача № 3.371. Алюминиевая проволока при 0 ⁰С имеет сопротивление 4,25 Ом. Каково будет сопротивление этой проволоки при 200 ⁰С?

Дескриптор:

- записывает формулу зависимости сопротивления от температуры;

- вычисляет сопротивление;

Уровень В.

Задача № 841. Найти скорость упорядоченного движения электронов в медном проводе сечением 25 мм² при силе тока 50 А, считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости.

Дескриптор:

- записывает формулу силы тока в металлах;

- применяет формулы молекулярной физики;

- вычисляет силу тока;

Задача № 786. Сопротивление обмотки электромагнита, выполненной из медной проволоки, при 20 ⁰С было 2 Ом, а после длительной работы стало равно 2,4 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка?

Дескриптор:

- записывает формулу зависимости сопротивления от температуры для каждого случая;

- записывает итоговую формулу;

- вычисляет температуру;

https://www

textarchive.ru

учебник

https://www

myshared.ru

https://www

infourok.ru

https://www

infourok.ru

https://www

youtube.com

учебник

https://www

900igr.net

https://www

infourok.ru

учебник

https://www

prezentacii.org

https://www

en.ppt-online.org

учебник

https://www

900igr.net

А.П.Рымкевич

Сборник задач по физике

Физика.

Сборник задач. 10

А.П.Рымкевич

Сборник задач по физике

Конец урока

36 – 38 мин

38 – 40 мин

Рефлексия.

Дополните предложения:

- было легко…

- было трудно…

Домашнее задание. Параграф 3, упр.3(5). Задача № 3.361. По проводнику сечением 50 мм² течет ток. Средняя скорость дрейфа электронов 0,282 мм/с, а их концентрация 7,9 ^. 10 ²⁷ м ^-3. Найти силу тока и плотность тока.

Дифференциация– каким способом вы хотите больше оказывать поддержку? Какие задания вы даете ученикам более способным по сравнению с другими?

Оценивание - как вы планируете проверять уровень усвоения материала учащимися?

Охрана здоровья и соблюдение техники безопасности, связь с ИКТ.

Дифференциация предусмотрена в заданиях.

Использование дескрипторов.

Учет возрастных особенностей, посильный уровень заданий, физ.минутка, переключение видов деятельности.

Рефлексия по уроку

Цель урока была достигнута полностью. Учащиеся выполняли задания. Атмосфера в классе была доброжелательная и способствовала выполнению работы.

Начало урока, на этапе целеполагания, было слегка затянуто, поэтому этап рефлексии был незначительно сжат.

Итоговое оценивание

Назовите два наиболее успешных момента (как преподавания, так и обучения).

1: Мозговой штурм, настрой на работу, и начало активных действий.

Назовите два момента, которые бы способствовали улучшению урока (как преподавания, так и обучения).

1:

Что нового я узнал о классе и его отдельных учащихся, и как это отразится на проведении моего следующего урока.

Все больше учеников начинает решать задачи.