Урок на тему: «Мощность во внешней цепи и коэффициент полезного действия источника тока»

• 
  по содержанию: ученики должны изучить зависимости мощности электрического тока во внешней цепи и КПД источника от внешнего сопротивления, используя компьютерные технологии (электронные таблицы Excel);
  
• 
  по организации деятельности: ознакомиться с последовательностью и назначением этапов решения физической задачи на компьютере.
  

• 
  формирование умений учащихся применять теоретический материал для решения задач;
  
• 
  формирование умений учащихся не только получать общие формулы, но и исследовать их, используя построение графиков;
  
• 
  формирование умений учащихся использовать новые информационные технологии (электронные таблицы) для решения поставленной задачи (выполнить расчёты и построить графики);
  
• 
  показать возможности компьютера при решении задач, в которых по одной и той же формуле необходимо провести вычисления многократно:
  

1. 
   повышение оперативности производимых расчётов;
   
2. 
   быстрое построение графиков полученных зависимостей, что позволяет более наглядно устанавливать зависимости одних физических величин от других, глубже исследовать задачи с физическим содержанием;
   

• 
  изучить зависимость мощности электрического тока во внешней цепи и КПД источника от внешнего сопротивления;
  
• 
  убедиться в том, что условия получения наибольшей полезной мощности и наибольшего КПД несовместимы.
  

• 
  расширить политехнические знания учащихся:
  

1. 
   об использовании энергии источников тока;
   
2. 
   о вреде короткого замыкания.
   

• 
  формирование навыков культуры труда при проведении физического вычислительного эксперимента с использованием компьютера;
  
• 
  воспитание положительного отношения учеников к работе на уроке, внимательности, сосредоточенности, аккуратности, точности выполнения заданий.
  

• 
  формирование умений учащихся делать выводы из проводимых исследований;
  
• 
  формирование умений учащихся применять знания по информатике и математике для решения физических задач;
  
• 
  овладение логикой решения физических задач на компьютере.
  

1. 
   Организация начала урока (1 мин);
   
2. 
   Постановка цели урока (1,5 мин);
   
3. 
   Организация работы дома (0,5 мин);
   
4. 
   Постановка задачи (2 мин);
   
5. 
   Построение математической модели (5 мин);
   
6. 
   Разработка алгоритма решения (7 мин);
   
7. 
   Осуществление алгоритма решения с использованием электронных таблиц Excel (15 мин);
   
8. 
   Подведение итогов:
   

• 
  анализ и обобщение полученных результатов (7 мин);
  
• 
  выставление оценок за работу на уроке (1 мин).
  

1. 
   Организация начала урока
   

Взаимное приветствие. Внимание к организации рабочих мест. Обеспечение делового настроя учащихся.

2. 
   Постановка цели урока
   

3. 
   Организация работы дома
   

4. 
   Постановка задачи
   

Дано:

5. 
   Построение математической модели
   

1. 
   Вспомните, что такое мощность электрического тока. Запишите формулу, которая является определением мощности.
   

2. 
   По какой формуле можно найти работу тока на участке цепи?
   

3. 
   По какой формуле находится напряжение на участке цепи, если известны сила тока и сопротивление данного участка?
   

4. 
   Подставим выражение (3) в формулу работы тока (2) и получим ещё одну формулу для нахождения работы тока на участке цепи.
   

5. 
   Выражение для работы тока (4) подставим в формулу мощности тока (1). Что получится?
   

6. 
   Сформулируйте закон Ома для полной цепи и запишите его математическое выражение.
   

7. 
   Подставим выражение (6) в формулу (5) и получим формулу (7), по которой будем рассчитывать полезную мощность, то есть мощность, выделяющуюся во внешней цепи
   

8. 
   Проверим правильность полученной формулы, сделав действия с наименованиями физических величин:
   

9. 
   Что такое КПД источника в цепи?
   

10. 
    Как можно представить полную мощность источника, учитывая, что некоторая мощность Pi = I^2*r тратится бесполезно на выделение тепла внутри источника?
    

11. 
    Подставим выражения (5) и (9) в формулу (8) и получим формулу для расчёта КПД батареи.
    

6. 
   Разработка алгоритма решения
   

1. 
   ^ Протабулируем функции (7) и (10) (составим таблицы значений зависимости функции от аргумента). Зададим  = 9 В, r = 3 Ом и построим таблицы
   

2. 
   ^ Для построения графика выделим нужную таблицу и воспользуемся мастером диаграмм. Выберем диаграмму точечная и построим график, следуя указаниям раскрывающихся диалоговых окон и используя кнопки далее и готово.
   

7. 
   Осуществление алгоритма решения с использованием электронных таблиц Excel
   

7. 
   Подведение итогов
   

1. 
   Как изменяется полезная мощность, то есть мощность, выделяемая во внешней цепи, с увеличением внешнего сопротивления?
   

2. 
   При каком значении сопротивления внешней цепи мощность тока в ней получилась наибольшей?
   

3. 
   При каком соотношении внешнего и внутреннего сопротивлений достигается максимальная мощность во внешней цепи? Сформулируйте вывод № 1.
   

4. 
   Каков при этом КПД источника?
   

5. 
   Совместимы ли условия получения наибольшей полезной мощности и наибольшего КПД? Сформулируйте вывод № 2.
   

6. 
   Каким должно быть для получения высокого КПД внутреннее сопротивление источника по сравнению с сопротивлением внешней цепи? (вывод № 3)
   

7. 
   Запишите на доске формулу зависимости полезной мощности от силы тока.
   

8. 
   Какой является исследуемая функция и что представляет собой её график?
   

9. 
   При каком значении силы тока мощность достигает максимального значения?
   

Ответ: Полезная мощность максимальна при I=/2r . В данной задаче I=1,5 A.

10. 
    При каких условиях мощность, выделяющаяся во внешней цепи, обращается в нуль?
    

1. 
   I1=0 (цепь разомкнута, то есть R);
   
2. 
   I2=Iк.з.=/r (короткое замыкание, R0).
   

	^ Мощность во внешней цепи и КПД источника тока
	e	=	9	В		P=e^2*R/(R+r)^2
	r	=	3	Ом		КПД=R/(R+r)
R, Oм	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
P, Вт	0,00	5,06	6,48	6,75	6,61	6,33	6,00	5,67	5,36	5,06	4,79
R, Oм	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
КПД	0,00	0,25	0,40	0,50	0,57	0,63	0,67	0,70	0,73	0,75	0,77
	e	=	9	В			P=I*(e-I*r)
	r	=	3	Ом
I, A	0	0,3	0,6	0,9	1,2	1,5	1,8	2,1	2,4	2,7	3
P, Вт	0	2,43	4,32	5,67	6,48	6,75	6,48	5,67	4,32	2,43	0

1. 
   Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977, стр. 125 – 142
   

2. 
   Гомонова А.И. Физика. Примеры решения задач, теория. Справочное пособие. – М.: ООО «Издательство АСТ – ЛТД», 1998, стр. 285, 305-309.
   

3. 
   Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в вузы. Учебное пособие. – М.: Наука, 1982.
   

4. 
   Гельфгат И.М., Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А. 1001 задача с ответами, указаниями, решениями. – Москва – Харьков, «Илекса», «Гимназия», 1997, стр. 92, 277 - 278.
   

5. 
   Гольдфарб Н.И.Сборник вопросов и задач по физике: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1983, стр. 109, 290 - 291.
   

6. 
   Бендриков Г.Я., Буховцев Б.Б., Керженцев В.В., Мякишев Г.Я. Физика: Сборник задач. – М.: Рольф, 2000, стр.146 – 147, 153, 346.
   

7. 
   Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика.Учебное пособие для 10 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 1999.
   

8. 
   Кикоин А.К., Кикоин И. К., Шамаш С.Я., Эвенчик Э.Е. Физика. Пробный учебник для 9 класса средней школы. – М.: Просвещение, 1984, стр. 142 – 154.
   

9. 
   Волковыский Р.Ю. Приёмы, повышающие эффективность обучению решения задач. Физика в школе № 6, 1990, стр. 30 – 32.
   

10. 
    Бетев В.А. Элементы методики применения ПМК при решении физических задач. Физика в школе № 6, 1990, стр. 52 – 54.
    

11. 
    Здробилко Н.А., Ильин В.Е., Петров Е.И. Практическая работа на ПК (для начинающих). СПб, Интеллект – тур, Центр компьютерного обучения, 2000.
    

12. 
    Ефимова О., Моисеева М., Шафрин Ю. Практикум по компьютерной технологии. Примеры и упражнения. Пособие по курсу «Информатика и вычислительная техника».
    

Скачать 258,23 Kb.

оставить комментарий