Федеральное государственное казенное образовательное учреждение «Тверское суворовское военное училище Министерства обороны Российской

advertisement
Федеральное государственное казенное образовательное учреждение
«Тверское суворовское военное училище
Министерства обороны Российской
Федерации»
ОТКРЫТЫЙ УРОК
КОНДЕНСАТОРЫ
Выполнила преподаватель физики
Кузнецова М.С.
Тверь
2009
УТВЕРЖДАЮ
Вр.и.о. старшего преподавателя
ПМК
физики и астрономии
___________________ Л.Морякова
8 апреля 2009 г.
План-конспект открытого урока
ТЕМА УРОКА: “Конденсатор. Энергия заряженного конденсатора”.
МЕТОДИЧЕСКАЯ ЦЕЛЬ:
показ некоторых приемов формирования новых знаний и умений с использованием
элементов информационно-коммуникационных технологий.
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ:
1. Сформировать у суворовцев понятие “конденсатор”, изучить плоский конденсатор и
познакомить с формулой его ёмкости.
2. Научить применять формулы для расчета энергии заряженного конденсатора.
РАЗВИВАЮЩИЕ ЦЕЛИ:
1. Развивать мотивационные качества суворовцев, познавательный интерес к предмету.
2. Развивать творческие способности.
3. Формировать умение наблюдать физический эксперимент, по его результатам делать
выводы, обобщения.
4. Формировать умение логически рассуждать, кратко и четко излагать свои мысли.
ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:
1. Содействовать формированию научного мировоззрения.
2. Показать связь изучаемого материала с жизнью и военным делом.
3. Формировать у суворовцев положительные мотивы учения.
ТИП УРОКА: урок формирования новых знаний и умений.
ВИД УРОКА: комбинированный.
МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
Приборы и оборудование: набор различных видов конденсаторов, конденсатор
переменной ёмкости, лампа накаливания, источник постоянного тока, вольтметр, ключ,
соединительные провода, электрометр, стеклянная палочка, большой и малый полые
шары, электрошокер, фотовспышка.
Интерактивная доска, электронная презентация, раздаточный материал (тесты с
вопросами ЕГЭ, конденсаторы).
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Конденсатор. Ёмкость плоского конденсатора.
2. Энергия заряженного конденсатора.
ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ: 5 урок (1245 – 1330).
МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ: кабинет физики № 107.
Преподаватель физики
М. Кузнецова
ХОД УРОКА
Этапы урока
Деятельность преподавателя
1. Орг. момент
Деятельность суворовцев
Время
Принять взвод.
Проверить готовность кабинета и
взвода к уроку.
Проверить личный состав взвода.
Отметить
в
журнале
отсутствующих.
2. Подготовка
к Осуществить повторение ранее
активной
изученного материала по вопросам:
познавательной Какую
величину
называют
деятельности и электроёмкостью
двух
проверка
проводников?
опорных знаний Запишите формулу электроёмкости.
В каких единицах выражается
электроёмкость?
От каких величин не зависит эл.
ёмкость?
От каких величин зависит эл.
ёмкость?
Создание
положительной
мотивации учебно-познавательной
деятельности.
Объявление темы и цели урока.
Рапорт ЗКВ о готовности 1 мин.
взвода к уроку.
Приветствие.
3. Формирование
Излагает
новый
материал
новых знаний и (конденсатор,
его
устройство,
умений
зарядка конденсатора, эл. поле
конденсатора),
демонстрирует
слайды.
История создания конденсатора.
Слушают
преподавателя. 30мин
Записывают определение
в тетрадь.
Отвечают на вопросы
6 мин.
Наблюдают эксперимент и
отвечают на вопрос.
Записывают тему урока
в тетрадь.
Слушают
сообщение
суворовца.
Наблюдают
видеофрагменты и после
каждого делают вывод.
Записывают
формулу
ёмкости
плоского
конденсатора в тетрадь.
Отвечают
на
вопросы
преподавателя.
Электроёмкость
плоского
конденсатора
(демонстрирует
видеофрагменты).
Обобщает
выводы
суворовцев.
Проводит
первичное
закрепление
по
вопросам. Как изменится ёмкость
конденсатора
при
увеличении
расстояния между обкладками в 2
раза?
Как изменится ёмкость
конденсатора, если в пространство
между
обкладками
ввести
диэлектрик
с
диэлектрической
проницаемостью равной 6?
Виды конденсаторов (дополняет Самостоятельно
изучают
материал
по
слайду
и материала и отвечают на
демонстрирует различные виды вопросы преподавателя.
конденсаторов).
Энергия заряженного конденсатора.
Демонстрирует
физический
эксперимент,
устанавливающий
а) наличие энергии у конденсатора,
б)
зависимость
энергии
конденсатора от его ёмкости и
напряжения.
Озвучивает
правила
техники
безопасности.
Проводит первичное закрепление.
Определить энергию конденсатора
лежащего на столе. Руководит
деятельностью суворовцев.
Применение конденсаторов.
4. Закрепление
изученного
материала.
5. Подведение
итогов урока и
задание на
самоподготовку
Определяет задачу по работе с
тестами ЕГЭ.
1. Выставление оценок за урок с
комментарием.
2. Определение задания на
самоподготовку, инструктаж.
Наблюдают
физический
эксперимент,
делают
выводы.
Записывают
формулу
энергии
заряженного конденсатора
в тетрадь. Изучают плакат
по технике безопасности.
Один суворовец у доски
остальные
в
тетрадях
определяют
энергию
предложенного
конденсатора
и
осуществляют
самопроверку
решения
по таблице.
Слушают
рассказ
преподавателя.
Слушают
преподавателя, 5 мин.
письменно отвечают на
вопросы и осуществляют
самопроверку.
Записывают
задание
в 3 мин.
тетрадь.
Мякишев ГЯ. “Физика-10”
§ 102, 103. Задание на
карточке.
КОНСПЕКТ УРОКА.
П:
Начнём наш урок с повторения ранее изученного материала
Какую величину называют электроёмкостью двух проводников?
Запишите формулу электроёмкости.
В каких единицах выражается электроёмкость?
От каких величин не зависит электроёмкость?
От каких величин зависит электроёмкость?
Вспомните опыт, который демонстрирует влияние на ёмкость проводника
окружающих тел.
С:
Если заряженный шар охватить ладонями, не касаясь его, то электрометр, покажет
уменьшение потенциала. Следовательно, возрастание ёмкости.
П:
Правильно: Ёмкость проводника можно увеличить, приблизив к нему другой
проводник. Большой ёмкостью обладает система из двух проводников
называемая конденсатором. Тема нашего урока «Конденсатор. Энергия
заряженного конденсатора».
Запишем тему урока в тетрадь.
Цель нашего урока: изучить конденсатор, выяснить от каких величин зависит
ёмкость плоского конденсатора, научиться определять энергию конденсатора.
Конденсатор-устройство состоящие из двух проводников, разделённых слоем
диэлектрика, служащее для накопления заряда.
Слово конденсатор в
электрического заряда».
переводе
с
латинского
означает
«
сгуститель
Проводники называются обкладками конденсатора. Толщина слоя
диэлектрика мала по сравнению с размерами проводников. Под зарядом
конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.
Зарядить конденсатор можно двумя способами
А) зарядить пластины равными разноимёнными зарядами.
Б) соединить одну из пластин, а другую заземлить; при этом на другой
пластине по индукции появится заряд, равный по величине и
противоположный по знаку заряду первой пластины.
Электрическое поле конденсатора сосредоточено между пластинами внутри
конденсатора, поэтому окружающие конденсатор тела не влияют на его
ёмкость.
С:
История создания конденсатора (сообщение суворовца).
Первый конденсатор был изобретён немецким физиком Клейстом, который налил в
медицинскую склянку немного ртути, опустил в неё гвоздь и наэлектризовал его.
Затем, взяв склянку в руки прикоснувшись к гвоздю, получил сильный удар по руке.
Одновременно наблюдая появление искры. В 1746 году аналогичный опыт провёл
Питер Мушенбрук, профессор-математик из г. Лейдена, который обнаружил, что
«пойманное электричество» может сохраниться довольно долго. Заряжали
лейденскую банку с помощью шара из серы, насаженную на железную ось. Король
Франции дважды присутствовал на «электрическом представлении» когда цепь из
180 гвардейцев по команде «замыкалась» через лейденскую банку. Когда первый
гвардеец дотрагивался рукой до металлической фольги, в которую была завёрнута
банка, последний гвардеец цепи касался гвоздя, торчавшего из пробирки, сильный
электрический удар получали все гвардейцы. Вскоре лейденская банка была
усовершенствована: внешнюю и внутреннюю поверхность стеклянного сосуда
стали обклеивать металлической фольгой. В крышку банки вставляли
металлический стержень. Который сверху заканчивался металлическим шариком, а
нижний конец стержня при помощи металлической цепочки соединялся с
внутренней обкладкой. Лейденская банка является обычным конденсатором.
П:
Сейчас, вам предстоит выяснить, от каких величин зависит ёмкость плоского
конденсатора.
Как зависит ёмкость конденсатора от расстояния между обкладками?
С:
При приближении пластин друг к другу (уменьшении расстояния между ними)
разность потенциалов между пластинами уменьшается, следовательно,
увеличивается ёмкость конденсатора. Вывод: чем меньше расстояние между
пластинами, тем больше ёмкость конденсатора.
П:
Как зависит ёмкость конденсатора
перекрывающих друг друга?
С:
При уменьшении площади пластин, взаимно перекрывающих друг друга,
наблюдается увеличение разности потенциалов, следовательно, уменьшается
ёмкость конденсатора.
от
площади
пластин,
взаимно
Вывод: чем больше площадь пластин, тем больше ёмкость конденсатора.
П:
Как зависит ёмкость плоского конденсатора от свойств диэлектрика между
пластинами?
С:
При внесении диэлектрика разность потенциалов уменьшается, следовательно,
увеличивается ёмкость конденсатора. Вывод: чем больше диэлектрическая
проницаемость диэлектрика, тем больше ёмкость конденсатора.
П:
Обобщив все, получаем формулу ёмкости плоского конденсатора
С
 0 S
d
S- площадь взаимно перекрывающихся обкладок конденсатора
d- расстояние между пластинами (толщина диэлектрика)
 - диэлектрическая проницаемость среды
 0  8,85  1012
кл2
-электрическая постоянная
н  м2
Запишите формулу в тетрадь и ответьте на вопросы.
Как изменится ёмкость конденсатора при уменьшении расстояния в 2 раза?
С:
Ёмкость конденсатора увеличится в 2 раза.
П:
Как изменится ёмкость конденсатора, если в пространство между обкладками
ввести диэлектрик с диэлектрической проницаемостью равной 6?
С:
Ёмкость конденсатора увеличится в 6 раз.
П:
Теперь поговорим о видах конденсаторов. В зависимости от своего назначения
конденсаторы делятся на конденсаторы постоянной ёмкости и конденсаторы
переменной ёмкости.
По типу диэлектрика конденсаторы
керамические, слюдяные, воздушные.
подразделяются
на
бумажные,
Бумажный конденсатор делается из станиолевой и бумажной лент, плотно
свёрнутых в спираль. Бумага, пропитанная парафином, выполняет роль
диэлектрика.
Особое место занимает электролитический конденсатор. Он обладает большой
ёмкостью при малых размерах и весе. Диэлектриком служит очень тонкая
пленка оксидов, покрывающих одну из обкладок (полоску фольги). Второй
обкладкой
служит
бумага,
пропитанная
раствором
электролита.
Электролитические конденсаторы можно применять лишь в цепях
постоянного тока, при соблюдении правильной полярности. Положительный
полюс источника должен быть подключён к обкладке из алюминиевой фольги,
а отрицательный полюс- к источнику тока.
П:
Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Перед
вами схема и собранная в соответствие со схемой установка, которая поможет
не только понять, что конденсатор обладает энергией, но и выяснить от чего
она зависит. Зарядим конденсатор и пронаблюдаем разряд конденсатора на
лампочку. Видим, что лампочка вспыхивает, следовательно, энергия
конденсатора переходит во внутреннюю энергию нити накала и энергию
излучения. Теперь не изменяя напряжения, увеличим ёмкость конденсатора.
Что вы наблюдаете?
С:
Лампочка вспыхнула ярче, что говорит о увеличении энергии конденсатора. Вывод:
чем больше ёмкость конденсатора, тем большей энергией он обладает.
П:
Теперь не изменяя ёмкости конденсатора, увеличим напряжение. Что вы
наблюдаете?
С:
Энергия конденсатора увеличилась, так как лампочка вспыхнула ещё ярче. Вывод:
чем больше напряжение на пластинах конденсатора, тем больше энергия
конденсатора.
П:
Таким образом, энергия конденсатора прямо пропорциональна ёмкости и
напряжению.
W 
CU 2 q 2

2
2C
Энергия конденсатора сосредоточена в пространстве между его обкладками.
При работе с конденсаторами всегда необходимо соблюдать правила техники
безопасности.
С:
Изучают правила техники безопасности.
П:
У каждого на парте находится конденсатор. Внимательно его изучите. На
конденсаторе в соответствие с маркировкой вы найдете ёмкость вашего
конденсатора и его рабочее напряжение. Ваша задача записать ёмкость и
напряжение перевести значения в систему СИ и определить энергию и заряд
конденсатора. Вычисления оформите в виде задачи. Теперь осуществите
самопроверку по таблице в соответствие с номером конденсатора.
С:
Проверяют правильность своего решения.
П:
Конденсаторы нашли большое применение в быту технике, военном деле.
Свойство конденсаторов накапливать и сохранять электрические заряды
используется для получения кратковременных импульсов большой силы тока.
Одним из примеров подобного использования конденсатора является
фотовспышка. В этом приборе конденсатор сравнительно долго заряжается от
батареи гальванических элементов и затем быстро разряжается через
специальную лампу. По этому же принципу работает электрошокер
применяемый для защиты от нападения.
Возбуждение квантовых источников света - лазеров осуществляется с
помощью газоразрядной трубки, вспышка которой происходит при разрядке
батареи конденсаторов большой электроёмкости.
Зависимость электроёмкости конденсатора от расстояния между его
пластинами используется в схемах кодирования клавиатуры персонального
компьютера. Под каждой клавишей находится конденсатор, электроёмкость
которого изменяется при нажатии на клавишу. Микросхема, подключенная к
каждой клавише, при изменении электроёмкости выдаёт кодированный
сигнал, соответствующий данной букве.
Огромное применение нашли конденсаторы в технике: в металлообработке
для высокочастотной плавки металлов, в электроискровых установках для
магнитоимпульсной обработки металлов, в добывающей (угольной,
металлорудной) промышленности, в электровзрывных устройствах
Основное применение конденсаторы нашли в радиотехнике. Во всех
передающих и принимающих устройствах находятся конденсаторы. При
изменении ёмкости конденсатора изменяется и частота передающего и
принимающего сигнала.
Рассказывая о применении конденсаторов в военном деле, мне бы хотелось
остановиться на генераторе Маркса. Генератор импульсов высокого
напряжения
применяется
для
создания
портативных
средств
радиоэлектронной борьбы в качестве электромагнитного оружия, действие
которого основано на поражении целей радиочастотным электромагнитным
излучением
С:
Слушают рассказ.
П:
С целью проверки усвоения материала проведём небольшую самостоятельную
работу. Перед вами тесты, внимательно прочитайте задание и ответьте на
вопросы. Проверьте правильность своего решения.
Наш урок подошёл к концу, подводя итоги урока, хочется услышать синквейн
к слову «конденсатор»
КОНДЕНСАТОР
БУМАЖНЫЙ, КЕРАМИЧЕСКИЙ, ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ
ЗАРЯЖАЕТСЯ, РАЗРЯЖАЕТСЯ
ОБЛАДАЕТ ЭНЕРГИЕЙ
Запишем задание на самоподготовку в тетрадь: Мякишев Г.Я. § №102,103,
задачи:
а) расстояние между пластинами квадратного плоского воздушного
конденсатора со стороной 10 см равно 1 мм. Каково напряжение на пластинах,
если заряд конденсатора равен 1 нКл?
б) определить энергию конденсатора ёмкостью 10мкФ, заряженного до
напряжения 1кВ?
ТЕСТ
1. Как изменится ёмкость плоского воздушного конденсатора, если площадь
его обкладок увеличить в 2 раза, а расстояние между ними уменьшить в 2
раза?
1. уменьшится в 2 2. не изменится
3. уменьшится в 4 4. увеличится в 4
раза
раза
раза
2. Как изменится ёмкость плоского воздушного конденсатора, если площадь
обкладок уменьшить в 2 раза, а расстояние между ними увеличить в 2 раза?
1. увеличится в 2 2. уменьшится в 2 3. не изменится
4.уменьшится в 4
раза
раза
раза
3. Как изменится ёмкость плоского воздушного конденсатора, если площадь
обкладок и расстояние между ними уменьшится в 2 раза?
1. не изменится
2. увеличится в 4 3. уменьшится в 2 4. уменьшится в 4
раза
раза
раза
4. Как изменится энергия конденсатора, если напряжение на его обкладках
увеличить в 2 раза?
1. не изменится
2. увеличится в 2 3. увеличится в 4 4. уменьшится в 2
раза
раза
раза
5.Как изменится энергия конденсатора, если заряд на его обкладках
уменьшить в 2 раза?
1. не измениться 2. уменьшится в 2 3. уменьшится в 4 4. увеличится в 2
раза
раза
раза
Рассказ преподавателя по слайду
Функция затемнения нижней части экрана при поэтапном воспроизведении
информации.
Выделение цветом для обозначения связи между элементами схемы.
Суворовец снимает показания с конденсатора.
Преподаватель демонстрирует суворовцам строение бумажного
конденсатора.
Суворовец Борисов Ю. демонстрирует физический эксперимент.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коротков А.М. Компьютерное образование с позиций системно –
деятельного подхода. – Педагогика, 2004, № 2.
2. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе информационно –
коммуникационных средств. – М.: НИИ школьных технологий,2005.
3. Мастропас З.П., Сиднев Ю.Г..Физика: Методика и практика
преподавания. – Ростов н/Д: Феникс, 2002.
6. 4. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных навыков на уроках
физики. – М.: Просвещение, 1988.
7. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.,Сотский Н.Н. Физика-10. - М.:
Просвещение, 2006.
8. Буров В.А. Демонстрационный эксперимент по физике. – М.:
Просвещение, 1971
9. Демидова М.Ю., Коровин В.А. Методический справочник учителя
физики. - М.: Мнемозина, 2003
10.Спасский Б.И. Физика в её развитии. – М.: Просвещение, 1979.
11.Единый государственный экзамен. Физика. Сборник экзаменационных
заданий.- М.: Эксмо, 2008.
Скачать