KONSPEKT LEKCJI FIZYKI Z WYKORZYSTANIEM

DOŚWIADCZEŃ Z ĆWICZENIA NR 42 Z PRACOWNI

METODYKI EKSPERYMENTU FIZYCZNEGO

Data: 12-11-2009
Autor:
Klasa: II liceum, rozszerzone nauczanie fizyki
Program: ŻAK
Temat: Prawo Ohma

Cel ogólny: Poznanie prawa Ohma.
Cele operacyjne:
- Uczeń wie, co to jest obwód elektryczny;
- Uczeń zna pojęcie oporu elektrycznego i oporu właściwego;
- Uczeń zna wzór na opór elektryczny;
- Uczeń potrafi zapisać prawo Ohma w postaci wzoru;
- Uczeń umie narysować wykres zależności natężenia (I) od napięcia (U) i
nazwać tę zależność proporcjonalną;
- Uczeń wie, jaki jest współczynnik proporcjonalności między tymi wielkoś-
ciami;
- Uczeń zna jednostkę oporu elektrycznego;

Metody:
- Doświadczenie uczniowskie;
- Dyskusja (przy zadawaniu pytań);
- Pogadanka (przy wprowadzaniu nowych pojęć);

Formy pracy:
- Indywidualna (napisanie kartkówki);
- Zbiorowa (słuchanie mnie, odpowiadanie na moje pytania);
- Grupowa (wykonywanie doświadczeń);

1

Przebieg lekcji:

Wstęp:

Na początku przeprowadzam uczniom kartkówkę.

Zapowiedziałam ją na

poprzedniej lekcji. Jest to kartkówka z pojęć i ma ona na celu zmobilizowanie
uczniów do przypomnienie sobie ważnych definicji, których znajomość jest
konieczna do zrozumienia prawa Ohma.
Na kartkówkę przeznaczam ok. 7 minut, ale czas mogę zmienić w zależności
od tempa pracy uczniów. Kartkówka wyglądała natępująco:

rząd I

rząd II

Wytłumacz własnymi słowami
poniższe definicje:
siła elektromotoryczna -

natężenie prądu elektrycznego -

napięcie prądu elektrycznego -

prąd elektryczny -

Zapisz wzór i wytłumacz
używane w nim symbole.
Podaj także jednostkę:
Na natężenie prądu

Na siłę elektromotoryczną

Prawidłowo napisaną kartkówkę dołączam na końcu tego konspektu.

Rozwinięcie:

Kiedy uczniowie oddadzą już kartkówki, mówię, że na dzisiejszej lekcji zajmie-
my się oporem i prawem Ohma.
Dzielę uczniów na 6 grup. Każda z grup będzie sprawdzała prawo Ohma: 3
grupy dla rezystorów drutowych, a pozostałe 3 dla żarówek.
Tłumaczę na czym polega doświadczenie, które mają wykonać:
Doświadczenie to polega na badaniu zależności natężenia od napięcia w ob-
wodzie elektrycznym.
Wyniki będziemy zapisywać w tabeli, której schemat rysuję na tablicy:

U[V]

I[mA]

Tłumaczę, jak połączyć obwody i w razie potrzeby pomagam. Każdy obwód
składa się z źródła napięcia, przewodów, miliamperomierza, voltomierza i
rezystora drutowego lub żarówki.

2

Uczniowie będą zmieniać napięcie (poprzez dołączanie kolejnych baterii

1,5 V - zaczynając od jednej, a kończąc na 5) i będą odczytywać dla każdej
kolejnej dołączonej baterii wartość napięcia i natężenia wskazywane przez
odpowiednie mierniki.
Proszę również uczniow o wykonanie szkicu wykresu.
Przez kolejne 10 minut uczniowie wykonują te doświadczenia.
Jako przykładowe wyniki przytaczam tu te, które otzrymałam na Pracowni:

Rezystor drutowy:

U[V]

I[mA]

0,48

1,7

0,97

3,4

1,47

5,2

1,95

6,9

2,45

8,7

2,94

10,4

3,44

12,2

3,93

13,9

4,43

15,7

5,00

17,8

5,45

19,4

5,94

21,1

Żarówka:

U[V]

I[mA]

0,40

28,3

0,90

43,4

1,41

55,6

1,90

65,9

2,38

75,1

2,83

83,0

3,32

91,1

3,76

97,9

4,25

105,1

4,75

112,0

5,26

119,0

5,73

125,0

Wykresy dołączam na końcu tego konspektu.

Gdy mają już uzupełnione tabelki i szkice wykresów, przechodzę i sprawdzam
każdej grupie osobno.

3

Następnie uczniowie pokazują między sobą wykresy, które otrzymali. Ja

mówię, że w czasie studiów również wykonywałam takie doświadczenia, z
taką różnicą, że miałam możliwość wykonania większej liczby pomiarów,
przez co mój wykres jest dokładniejszy. Dlatego posłużę się nim przy dlaszym
tłumaczeniu, zaznaczm jednak, że wykresy, które otrzymali uczniowie również
są bardzo ważne i potwierdzają to, co będę dalej mówiła.
Zwracam uwagę, że wykres rezystora drutowego jest w przybliżeniu linią
prostą. Mówię, że narazie zajmiemy się tylko nim.
Pytam uczniów: Co to znaczy, że wykres jest linią prostą?
Oczekiwania odpowiedź: Że natężenie jest wprost proporcjonalne do napię-
cia.
Zapisuję zatem na tablicy:

I ∼ U

Mówię, że współczynnikiem proporcjonalności między tymi wielkościami jest
odwrotność oporu elektrycznego.
Następnie mówię uczniom, że opór to wielkość charakteryzująca opornik.
Oznacza się go literą R. Jego jednostką jest om. Dodaję, że opór elektryczny
zależy od rozmiarów przewodnika i materiału, z jakiego jest zbudowany oraz
temperatury.
Dyktuję do zeszytu:

Temat: Prawo Ohma.

1. Opór elektryczny - wielkość charakteryzująca opornik. Opór zależy od
rozmiarów przewodnika, materiału, z jakiego jest zbudowany oraz tempe-
ratury.
Symbol: R

Jednostka: 1Ω =

1V
1A

(1 om)

Wzór: R = ρ

l

s

Następnie mówię, że wracamy do związku, który zbadaliśmy na lekcji. Py-
tam, czy ktoś potrafi go ładnie sformułować. Jeśli nie, sama mówię:
Natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do
napięcia przyłożonego do jego końców.
Ilustruje to wzór (zapisuję go na tablicy):

I =

1

R

U

Następnie proszę, aby któryś uczeń chętny podszedł do tablicy i przekształcił
mi wzór tak, aby można było obliczyć opór. Jeśli zrobi to dobrze, dostaje
plusa. Jeśli nie ma chętnej osoby, sama wyznaczam.

4

Oczekiwane rozwiązanie:

I =

1

R

U | ·R

IR = U |: I

R =

U

I

Pytam uczniów, czy ten zapis oznacza, że opór przewodnika jest wprost pro-
porcjonalny do napięcia i odwrotnie proporcjonalny do natężenia.
Oczekiwana odpowiedź: NIE, opór dla przewodnika o stałych rozmiarach
i w stałej temperaturze nie zmienia się. Zmiana napięcia powoduje zmianę
natężenia a nie oporu. (Pomagam uczniom w sformułowaniu takiej odpowiedzi.)
Następnie dyktuję dalszą część notatki:

2. Prawo Ohma:
Natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do
napięcia przyłożonego do jego końców.

I =

1

R

U

(R =

U

I

- zapis ten nie oznacza, że R ∼ U i R ∼

1
I

)

3. Dlaczego dla żarówki nie otrzymujemy na wykresie linii prostej?

Uczniowie sami próbują odpowiedzieć, jeśli im nie wychodzi zadaję kilka
pomocniczych pytań (np. od czego zależy opór elektryczny) i naprowadzam
ich na prawidłową odpowiedź.
Oczekiwana odpowiedź: Bo w czasie doświadczenia włókno żarówki się na-
grzewa, a więc zmienia się wartość oporu, gdyż zależy on między innymi od
temperatury.
Uczniowie jako pracę domową mają zapisać tę odpowiedź pod punktem 3
notatki.

Następnie dyktuję zadanie domowe do zeszytu:

Zad. dom.
1. Odpowiedz pisemnie na punk 3 notatki.
2.Na papierze milimetrowym sporządź wykres zależności U(I) na podstawie
otrzymanych przez siebie wyników. Sposób wykonywania takich wykresów
znajduje się na stronie 12 w podręczniku.

W podręczniku znajduje się dokładny opis sporządzania wykresu razem z
zaznaczaniem błędów. Jeżeli uczniowie będą mieli jakieś kłopoty ze zrozu-
mieniem sposobu rysowania wykresu wytłumaczę im to na następnej lekcji.

5

Podaję im również dokładności woltomierza i amperomierza. Używaliśmy
mierników uniwersalnych, ustawionymi na następujące zakresy:
- woltomierz: 20 V, dokładność: 0,11V
- miliamperomierz: 200 mA, dokładność: 2,5 mA
Uczniowie zapisują sobie te wartości w zeszycie.

* Obliczenie powyższych dokładności:

∆U = 5% · 20V + 1 · 0, 01V = 0, 005 · 20V + 0, 01V = 0, 11V

∆I = 1, 2% · 200mA + 1 · 0, 1V = 0, 012 · 200mA + 0, 1V = 2, 5mA

* Prawidłowo wypełnione kartkówki:

Siła elektromotoryczna - (SEM) stosunek ilości energii zamienionej na energię
elektryczną do ładunku przepływającego przez obwód w danym czasie.
Napięcie prądu elektrycznego - różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami
pola alektrycznegi.
Natężenia prądu elektrycznego - stosunek ładunku elektrycznego przepływa-
jącego przez poprzeczny przekrój przewodnika do czasu jego przepływu.
Prąd elektryczny - uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

Wzór na natężenie: I =

∆q

∆t

, gdzie:

∆q - ilość ładunku,
∆t - czas przepływu.
Jednostka: 1A.
Wzór na siłę elektromotoryczną: ε = SEM = energia elektryczna \ przepły-
wający ładunek
Jednostka: 1V.

6