Общая информация

Образовательная область, учебный предмет

Физика

Класс

10 класс

УМК

Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / г.я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 416 с.

Тема урока

«Электроемкость. Конденсатор»

Параграф 97«Электроемксоть. Единицы электроемкости. Конденсатор».

Приоритетная образовательная технология

Технология проблемного обучения

Место урока в структуре учебно-воспитательного процесса по физике

Данная тема рассматривается на 51 уроке (Глава 14 «Электростатика»), урок построен на актуализации знаний у учащихся по теме электроемкость и является очень важным и последовательным в системе изучения электростатики.

Тип урока

Изучение нового материала

Вид урока

Комбинированный

Учебная задача

Сформировать понятия «Конденсатор», «электроемкость конденсатора», выявить, что электроемкость плоского конденсатора зависит от площади пластин, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости среды (диэлектрика).

Цель урока (для учителя)

Организовать деятельность учащихся по изучению, осознания и осмыслению новой информации по теме: «Конденсаторы», формированию понятий «конденсатор», «обкладки конденсатора», «заряд конденсатора», «электроемкость плоского конденсатора», изучению электрического поля внутри конденсатора.

Цель урока (планируемый результат)

Планируется, что к окончанию урока учащиеся выявят содержание понятий «конденсатор», «обкладки конденсатора», «заряд конденсатора», «электроемкость плоского конденсатора», изучат электрическое поле внутри конденсатора, выявят зависимость электроемкости плоского конденсатора от площади его пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика между пластинами (диэлектрической проницаемости среды); изучат связь изучаемого материала с реальной жизнью.

Задачи урока

Образовательные:
- сформулировать понятия: «конденсатор», «обкладки конденсатора», «заряд конденсатора», «электроемкость плоского конденсатора»;

- изучить электрическое поле внутри конденсатора;

- выявить зависимость электроемкости плоского конденсатора от площади его пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика между пластинами (диэлектрической проницаемости среды);

- показать применения основных понятий темы в реальной жизни, обосновать практическую значимость изучаемого материала;

Развивающие:
- формировать умения применять знания в стандартных и нестандартных ситуациях при решении физических задач по теме: «Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора»;

- создать условия для развития мышления; способностей у учащихся к анализу явлений электростатики;

- способствовать развитию воображения, образного и логического мышления, развивать умение анализировать факты, развивать наблюдательность, память;
- формировать умение систематизировать информацию, находить требуемую информацию в различных источниках, формировать умения и навыки работы с научно-популярной и дополнительной литературой.

Воспитательные:
- развивать мотивацию изучения физики, используя интересные сведения, умение видеть физику вокруг себя (показать реальность существования электрического поля);

- активизировать деятельность учащихся, снизить уровень тревожности при умственном напряжении, способствовать сохранению психического, физического, духовного здоровья школьников;
- воспитывать у детей отношения к ПК, как к инструменту, предназначенному для работы, учить методу проектирования.

Техническое обеспечение (оборудование)

Компьютер, проектор, экран (или интерактивная доска).

Реализуемые средства обучения на уроке

Печатные (учебник физики 10 класс, Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский, 2016), визуальные (презентация по теме «Конденсаторы», демонстрация опытов), технические (компьютер, проектор, экран / интерактивная доска).

Реализуемые на уроке методы обучения

Объяснительно-иллюстративный метод, наглядный метод, репродуктивный метод.

Принципы обучения

Принцип наглядности, принцип связи теории с практикой, принцип последовательности и систематичности.

Планируемые результаты

Предметные результаты: 1. Умение выявлять сущность понятий «конденсатор», «обкладки конденсатора», «заряд конденсатора», «электроемкость плоского конденсатора», отличать друг от друга конденсаторы разных видов. 2. Умение пользоваться методами научного познания при исследовании зависимости электроемкости плоского конденсатора от площади его пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика между пластинами (диэлектрической проницаемости среды), анализировать и делать выводы. 3. Знание в каких областях науки и техники применяются конденсаторы.

Метапредметные результаты: 1. Овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности при изучении темы «Конденсаторы»; 2. Освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем; 3. Представление результатов работы в виде четко сформулированных выводов.

Личностные результаты: 1. Воспитание культуры взаимодействия с другими учащимися. 2.Формирование познавательного интереса к применению конденсаторов в реальной жизни, научного мировоззрения; развитие творческих способностей, практических умений, самостоятельности в приобретении знаний о конденсаторах, их видах, электроемкости плоского конденсатора и важности изученного материала, ценностного отношения друг к другу, к учителю, к результатам обучения; самостоятельно принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий, развивать инициативу.

Виды формируемых УУД

Познавательные (формирование понятий «конденсатор», «заряд конденсатора», «электроемкость конденсатора»), коммуникативные (учащиеся взаимодействуют с учителем и друг с другом), личностные (самостоятельность в приобретении новых знаний, рефлексивная самооценка учебной деятельности), регулятивные.

Этап урока

Действия учителя

Действия учащихся

Психолого-педагогическое обоснование

I. Организационный момент

– Здравствуйте, ребята! Все готовы к уроку? Тогда, начинаем!

– Древнегреческий философ Аристотель говорил: «Ум заключается не только в знании, но в умении применить эти знания на деле».

Учащиеся приветствуют учителя, готовятся к уроку.

Слушают мысль.

Создание комфортной психологической атмосферы урока.

Взаимное приветствие учителя и учащихся, проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания.

II. Актуализация знаний

– Прежде чем приступить к изучению новой темы, вспомним ранее изученный материал.

Физический диктант с последующей фронтальной проверкой (форма: индивидуальная, фронтальная).

1. В каких единицах измеряется напряженность электрического поля?
2. В каких единицах измеряется электрический заряд?
3. Запишите формулу закона Кулона.
4. Как называют поле неподвижных зарядов?
5. Как связаны напряженность и напряжение в однородном электрическом поле?
6. Чему равна напряженность поля точечного заряда?
7. Почему диэлектрик ослабляет электрическое поле?

– Молодцы!

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

1. 1 Вольт (В) = Ньютон (Н) / Кулон (Кл)

2. Кулон

4. Электрическое поле

7. Происходит поляризация диэлектрика

Организация подготовки к восприятию нового учебного материала через повторение уже пройденной темы.

(Проверка знаний, полученных на предыдущих уроках).

Переживание успешности практических действий учащимися, мотивация к предстоящей деятельности.

III. Изучение нового материала

Учитель демонстрирует презентацию.

– Проблемный вопрос: Вода может хранится в ведре, а с помощью чего можно накапливать электрическую энергию?

– Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем опыт.

Опыт 1 (демонстрирует учитель):

1) Возьмем две параллельные металлические пластины (плоский конденсатор).

2) Между двумя параллельными металлическими пластинами расположим легкий шарик, обклеенный станиолем (поверхность шарика проводящая), подвесим на шелковой нити с помощью подставки.

3) Присоединим две параллельные металлические пластины к кондукторам электрофорной машины (правая к положительному, левая к отрицательному полюсу).

4) Начнем вращать диски электрофорной машины.

– Что происходит?

– За счет чего совершается механическая работа на перемещение шарика?

– Молодцы, ребята!

– Существуют устройства, которые могут накапливать большой электрический заряд, называемые конденсаторами. Тема нашего урока: «Электроемкость. Конденсаторы».

– Первым в мире электрическим конденсатором была лейденская банка. В 1745 году Питер ван Мушенбрук, голландский ученый взял банку, налил в нее воду и опустил в банку металлический стержень. Затем соединил стержень с электрической машиной. Он взял банку одной рукой и случайно коснулся стержня другой рукой, когда электрическая машина не работала. Его так сильно ударило током, что не хотел испытать это снова, даже если ему предложат французскую корону. Позже он понял, что можно обернуть стеклянный сосуд снаружи и внутри фольгой и соединить цепью со стержнем – такая система может накопить значительный заряд, если ее подключить ненадолго к электрической машине.

– Рассмотрим подробнее устройство конденсатора. Простейший плоский конденсатор состоит из двух проводников (одинаковых параллельных пластин, называемых обкладками), находящиеся на малом расстоянии друг от друга и разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника.

– На пластины от источника питания подаются заряды одинаковые по модулю, но противоположные по знаку. Таким образом, между пластинами возникает разность потенциалов. Почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно.

– Существует огромный природный конденсатор. Облако и Земля – это разноименный обкладки конденсатора. Молния – разряд конденсатора. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.

– Основной характеристикой конденсатора является электроемкость. Электроемкость конденсатора – характеристика свойства конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле. Слово «емкость» – это дань прошлому. Ведь изначально этот элемент был стеклянным сосудом (банкой), который имел некий объем или емкость.

– Электроемкость двух проводников – это отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними: .

– Электрическое поле окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электроёмкость практически не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел.

– Чем же тогда определяется электроемкость? Проведем еще один опыт.

Опыт 2 (демонстрирует учитель):

1) Возьмем конденсатор, у которого расстояние между пластинами можно изменять, и электрометр с заземленным корпусом.

2) Соединим корпус и стержень электрометра с пластинками конденсатора (проводниками) и зарядим конденсатор.

3) Прикоснемся наэлектризованной палочкой к пластине конденсатора, соединенной со стержнем. Что вы при этом наблюдаете?

4) Раздвинем пластины. А теперь?

5) Вставим между обкладками конденсатора пластину из диэлектрика (оргстекло). Что мы видим?

6) Изменим площадь перекрытия пластин конденсатора (уменьшите). Понаблюдайте за показаниями электрометра. Что происходит? (увеличивается разность потенциалов между пластинами конденсатора, уменьшается его электроемкость).

– Какой можно сделать вывод исходя из опыта?

– Все верно, ребята! Электроемкость конденсатора определяется геометрическими размерами проводников, их формой, взаимным расположением, и, конечно, диэлектрической проницаемостью среды:

, где – электрическая постоянная (), –относительная диэлектрическая проницаемость среды.

– Существуют различные виды конденсаторов. Все разнообразие конденсаторов можно разделить на два типа: по виду диэлектрика конденсаторы бывают вакуумные, воздушные, бумажные, стеклянные, электролитические и другие. А вот по возможности изменять электроемкость – конденсаторы постоянной и переменной емкости. По форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические.

– Так как конденсаторы способны накапливать электрическую энергию, а затем ее мгновенно отдавать, то они имеют широкую область применения:

1). Радиотехника и электротехника (для создания колебательных контуров, их настройки, блокировки, разделения цепей с различной частотой, в фильтрах выпрямителей).

2). В фототехнике всем известная фотовспышка.

3). В лазерной технике (для получения мощных импульсов).

4). В элементах памяти ЭВМ и любимом вами компьютере. Ведь под крышками цифр и символов клавиатуры компьютера стоят конденсаторы.

5). Конденсатор нашел применение при измерении влажности воздуха и древесины.

6). В системе защиты от короткого замыкания. Таким образом, вы видите насколько прочно вошли в нашу жизнь эти накопители энергии- конденсаторы. Но следует помнить, что заряженный конденсатор опасен для жизни!

Учащиеся думают над вопросом учителя, предлагают свои варианты ответов.

Смотрят на демонстрацию эксперимента.

Отвечают на вопросы учителя, делают анализ наблюдаемого опыта.

– Шарик «бегает» от одной пластины к другой, переносит заряд с одной пластины на другую.

– За счет энергии, накопленной пластинами.

Записывают в тетради тему урока, открывают учебник.

Учащиеся внимательно слушают и фиксируют главное в тетради (понятия «конденсатор», «электроемкость конденсатора» и др.).

Смотрят на демонстрацию эксперимента. Отвечают на вопросы учителя.

– Электрометр покажет разность потенциалов между пластинами.

– Увеличиваются показания электрометра, увеличивается разность потенциалов, уменьшение электроемкости конденсатора.

– Уменьшаются показания электрометра, уменьшается разность потенциалов, увеличивается электроемкость конденсатора.

– Вывод: Электроемкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика между пластинами, диэлектрик ослабляет поле, электроемкость при наличии диэлектрика увеличивается. Чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить. Электроемкость плоского конденсатора уменьшается с увеличением расстояния между пластинками.

Создание проблемной ситуации. Самостоятельное мышление (предположения) учащихся в ходе ответа на вопрос.

Акцентирование внимания учеников на важности изучения данной темы. Учитель побуждает к изучению материала. Подведение учащихся к выводу, необходимому для постановки учебной задачи.

Формулировка темы урока.

Теоретическое определение понятий.

Осмысление учащимися сущности понятий «конденсатор», «электроемкость конденсатора» и др.

Физкультминутка

– Ребята, а сейчас немного подвигаемся. Вставайте и повторяйте движения за мной.

Очень физику мы любим!

Шеей влево, вправо крутим.

Воздух – это атмосфера, если правда, топай смело.

В атмосфере есть азот, делай вправо поворот.

Также есть и кислород, делай влево поворот, воздух обладает массой, мы попрыгаем по классу.

К учителю повернёмся и все дружно улыбнёмся!

Учащиеся меняют вид деятельности и готовятся продолжить работу.

Смена деятельности, обеспечение эмоциональной разгрузки обучающихся.

IV. Закрепление новых знаний

Учитель демонстрирует презентацию, озвучивает задания.

– Отдохнули, ребята? Продолжаем работу.

– Решим задачи (форма: фронтальная, индивидуальная).

Задание №1: Какова электроемкость (в микрофарадах) конденсатора, если при напряжении на его обкладках 300 В, заряд равен 1,5*10^-5 Кл?

Задание №2: Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора для того, чтобы его электроемкость была равна 1 пФ? Расстояние между пластинами d = 0,05 мм.

Задание №3: Какова емкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1,4 кВ он получает заряд 28 нКл?

-Молодцы!

Решают задачи.

1. .

2. мм².

3. .

Проверка правильности и успешности усвоения нового материала в ходе урока. Самостоятельное применение учащимися полученных знаний в процессе выполнения заданий. Возможность корректировки учителем объяснений.

V. Рефлексия учебной деятельности

– Подведем итоги урока. Вспомним, что нового мы с вами изучили на уроке, играя в игру «Верю – не верю» (дидактический материал – карточки).

– Под цифрами поставьте знак +, если верите, -, если не верите.

1. Верите ли вы, что электрический заряд измеряется в Кулонах?
2. Верите ли вы, что существует три вида электрического заряда?
3. Верите ли вы, что единица электроемкости в СИ – Фарад?
4. Верите ли вы, что большей электроемкостью обладают системы из двух проводников, называемые конденсаторами?
5. Верите ли вы, что электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно?
6. Верите ли вы, что под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение суммы зарядов обоих обкладок?
7. Верите ли вы, что электроемкость плоского конденсатора не зависит от свойства диэлектрика между обкладками?
8. Верите ли вы, что электроемкость плоского конденсатора зависит от площади его пластин и расстояния между ними?

Обсуждение ответов на вопросы (форма: фронтальная).

– Молодцы, ребята! Как вы оцениваете свою деятельность?

Отвечают на вопросы.

1. Да

2. Нет

3. Да

4. Да

5. Да

6. Нет

7. Нет

8. Да

Оценивают свою деятельность.

Акцентирование внимания учащихся на главных аспектах урока.

Оценивание познавательной активности и деятельности учащихся.

VI. Домашнее задание

– Записывайте д/з:

Прочитать параграф 97, составить синквейн по теме «Конденсаторы».

Изготовить конденсатор «Лейденская банка» в домашних условиях (по желанию). Необходимые материалы фольга, стаканчик, линейка, скотч, ножницы.

Правила составления синквейна:

1 строка – одно существительное, выражающее главную тему синквейна.

2 строка – два прилагательных, выражающих главную мысль.

3 строка – три глагола, описывающие действия в рамках темы.

4 строка – фраза, несущая определенный смысл.

5 строка – заключение в форме существительного (ассоциация с первым словом).

Подготовьте сообщение о биографии Майкла Фарадея, интересные факты о жизни ученого (по желанию).

– А урок я хочу закончить стихотворением:

Конденсатор – это два проводника,

между ними притаился диэлектрик.

И устройство знают все наверняка:

Знает школьник, и ученый, и электрик.

Конденсатор конденсирует заряд,

И заряд он копит строго на обкладках,

Подарить его готов он всем подряд:

Кто попросит – дарит без остатка.

Конденсаторы, как близкие друзья,

Нас в обычной жизни всюду окружают:

И без них уже нам в технике нельзя,

И везде они нас просто поражают.

Конденсаторам мы песню пропоем,

Пусть побольше копят нам заряды,

Ведь с зарядом легче в жизни мы пройдем,

И успех в делах нам будет всем наградой!

(Вербин А.Э.)

– До следующего урока.

-Записывают д/з в дневник.

Слушают стихотворение учителя.

Учащиеся говорят учителю: «До свидания».

Развитие самостоятельных учебный умений школьника через выполнение учащимися домашнего задания.