Организация подготовки к единому государственному экзамену по физике по теме «Постоянный электрический ток»

МОБУ «Хрущевская СОШ им. А.И.Миронова.»

Организация подготовки к единому

государственному экзамену по физике

по теме «Постоянный электрический ток»

Учитель МОБУ «Хрущевская СОШ им. А.И. Миронова»

Сорокина Е.В.

Март, 2014.

ВВЕДЕНИЕ

Любой учитель физики заинтересован в успехе своих учеников на едином государственном экзамене. Одна из необходимых предпосылок этого успеха - организация подготовки к экзамену. Такая организация требует от учителя тщательного изучения материалов по ЕГЭ, подбора дидактических материалов к урокам и многого другого.

В основу методики, используемой мной при подготовке к ЕГЭ, положена идея о том, что в ходе подготовки к экзамену акцент следует делать на формирование общих приемов выполнения заданий, а саму подготовку вести поэтапно согласно целям и задачам итогового экзамена.

Так как времени на повторения на уроках всегда не хватает, поэтому эта методика позволяет создать условия для самостоятельной работы школьников дома. В основном они посвящены систематизации знаний, формированию общих приемов выполнения заданий и актуализации методов решения задач по теме.

При организации повторения каждого раздела физики, представленному в кодификаторе, целесообразно составить работу в виде 5-ти циклов.

Каждый цикл состоит из следующих этапов:

• систематизацию теоретического материала,

• решение задач базового уровня,

• решение задач повышенного уровня части 1ЕГЭ,

• решение задач повышенного уровня части 2ЕГЭ,

• актуализация методов решения задач по теме,

• решение задач высокого уровня,

• контроль результатов повторения по разделу.

Для успешного выполнения заданий ЕГЭ, физические знания, представленные в перечнях, необходимо выстроить в виде систем, удобных для решения задач.

При решении большинства физических задач требуется осуществить три важных шага:

1. выяснить, о каком физическом явлении идет речь в тексте задачи;

2. смоделировать ситуацию, описанную в тексте задачи, и представить модель ситуации в виде схематического рисунка;

3. подобрать уравнения, которые описывают эту модель и позволяют получить ответ на вопрос задачи;

Дальнейшие действия учащихся состоят в решении исходных уравнений и, как правило, вызывают меньше затруднений, чем первые три шага.

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА.

В связи с этим систематизацию целесообразно проводить по схеме, помогающей ученику сделать эти шаги в верном направлении. Она имеет вид:

Явление - Модель - Законы.

Наглядно это можно представить в виде таблицы «Система знаний по теме…»

Явление

Графическая модель

Законы

В первом столбце таблицы приводят названия физических явлений, изучаемых в данной теме школьного курса и входящих в «Перечень знаний по теме…»

Во втором столбце изображают графическую модель каждого явления.

В третьем столбце приводят математическую запись физических законов, описывающих графические модели, и дополнительные к законам уравнения.

Системы знаний по темам помогут ученикам справиться с заданиями базового уровня. Однако для выполнения заданий повышенного и высокого уровней их недостаточно. Требуется привлечение знаний не по отдельной теме, а по нескольким темам раздела, разделу в целом, а в последнем задании и по нескольким разделам школьного курса физики. В связи с этим материал из разных тем сводят в общие таблицы «Системы знаний по разделу…». Они объединяют материал0, представленный в нескольких таблицах «Система знаний по теме…», акцентируя внимание на тех вопросах, которые непосредственно работают при выполнении заданий повышенного и высокого уровней.

Для организации деятельности учащихся по систематизации знаний в нашем случае, когда уровень развития учеников в классе различен, ЕГЭ по предмету сдают единицы, приходится использовать способ по домашней расшифровке таблиц, при котором, готовясь к уроку, учащиеся последовательно выполняют три вида деятельности:

1. повторение изученного материала согласно перечню;

2. осмысление содержания таблицы-системы знаний;

3. воспроизведение содержания таблицы.

Задача учителя при этом способе организации этапа систематизации знаний состоит в том, чтобы пояснить смысл таких заданий и помочь их выполнить. В дальнейшем достаточно консультировать учащихся по возникающим у них затруднениям и периодически контролировать результаты их домашней работы путем проведения различного рода проверочных работ.

Перечень знаний по теме «Постоянный электрический ток»

Проверяемые элементы содержания (по «Кодификатору»)

Теоретический материал, который нужно повторить

1. Постоянный электрический ток. Сила тока.

Определение понятий: «проводник», «электрический ток», «источник тока», «постоянный электрический ток», «сила тока», «электрическая цепь»

2. Постоянный электрический ток. Напряжение.

Определение понятия: «напряжение»

3. Закон Ома для участка цепи.

Графическая модель: электрического тока в участке цепи; формулировка, уравнение и график закона Ома для участка цепи

4. Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление вещества.

Определение понятий: «сопротивление», «удельное сопротивление», «зависимость сопротивления от длины и площади поперечного сечения»

5. Электродвижущая сила. Внутреннее сопротивление источника тока.

Определение понятий: «сторонние силы», «внутреннее сопротивление источника тока», «ЭДС источника тока»

6. Закон Ома для полной электрической цепи

Закон Ома для полной электрической цепи (формулировка и управление)

7. Параллельное и последовательное соединение проводников

Определение понятий: «последовательное и параллельное соединение проводников»;

графические модели электрического тока в участке цепи при последовательном и параллельном соединении проводников;

законы последовательного и параллельного соединения проводников

8. Смешанное соединение проводников

графические модели электрического тока в участке цепи при смешанном соединении проводников;

9. Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Определение понятия: «работа электрического тока»;

закон Джоуля-Ленца (формулировка и формула),

формулы работы тока

10. Мощность электрического тока

Определение понятия: «мощность электрического тока»;

формулы мощности электрического тока

11. Носители свободных электрических зарядов в металлах, жидкостях и газах

Определение понятий: «электролитическая диссоциация», «ионная проводимость», «электролиз», «электрический разряд», «ионизация», «термоэлектронная эмиссия»; графические модели электрического тока в металле, электролите, газе, вакууме;

закон Фарадея (формулировка и формула)

12. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников, Полупроводниковый диод.

Определение понятий: «полупроводник», «собственная и примесная проводимость», «донорные примеси», «акцепторные примеси», графические модели электронной и дырочной проводимостей, строения полупроводника, тока в полупроводнике, график зависимости удельного сопротивления полупроводников от температуры

В правой части таблицы конкретизировано, какие определения, формулировки, графики и графические модели следует повторить по каждому элементу «Кодификатора». При повторении первой темы учитель тренирует учеников в выполнении подобной работы на уроке: задает вопросы, комментирует ответы, дает возможность поработать в парах. В дальнейшем соответствующую подготовку учащиеся делают дома.

Далее целесообразно перейти к формированию общего приема систематизации знаний помощью таблиц-систем знаний, в которой каждая строка может служить опорой в решении задач определенного типа.

В процессе обсуждения первой строки таблицы, учитель изображает элементы таблицы на доске, а учащиеся в тетрадях:

• сформулируйте определение явления…,

• поясните условные обозначения на модели,

• сформулируйте законы, описывающие эти модели,

• соотнесите рисунок … с определением явления…,

• установите соответствие графиков и уравнений, представленных в таблице.

Система знаний по теме

«Постоянный электрический ток»

Явление

Графическая модель

Законы

Постоянный электрический ток:

• через металлический проводник

• в участке цепи, содержащем последовательно и параллельно соединенные потребители

• в замкнутой цепи

I

U R

U R₁ R₂ I

U₁ U₂

I₁

R₁ I

R₂ I₂ U

ε,r

I R

U

I = R = ρ

ρ = ρ₀(1 + αt)

I

R₁

R₂>R₁

U

I = I₁ = I₂

U = U₁ + U₂

R = R₁ + R₂

I = I₁ + I₂

U = U₁= U₂

I =

ε = ε₁ + ε₂ - ε₃ + …

ε =

U = IR

Действия электрического тока:

• тепловое

• механическое

• Химическое

• магнитное

I Р, А

U R

Q

Е₁

h

m

E₂

A = IUt

P =

Q = ηA (Q = I²Rt)

ηA= |Е₂ - Е₁ |

m = kIΔt

k =

A = W_м

W_м =

Учитель дает пояснения к таблице и организует работу по ее обсуждению:

В таблице систематизированы знания о постоянном электрическом токе и его действиях (явлениях, сопровождающих протекание тока в потребителе).

Представлены три модели электрического тока: в металлическом проводнике, в участке цепи, содержащем последовательно и параллельно соединенные потребители, в замкнутой
электрической цепи. Для каждой модели приведены соответствующие законы. Законы, описывающие первую модель, применимы и для двух других.

Действия электрического тока описаны с помощью четырех моделей. Первая модель является общей и относящиеся к ней уравнения применимы для любого действия тока. Остальные модели и уравнения описывают тепловое, химическое и магнитное действия тока, а также превращение электрической энергии в механическую, названное механическим действием тока.

Готовясь дома, учащиеся последовательно выполняют три вида деятельности: 1) повторение изученного материала согласно перечню, 2) осмысление содержания таблицы-системы знаний, 3) воспроизведение содержания таблицы.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Проверка умения подбирать опорные знания

Выпишите формулировки и формулы, которые обходимо применить при выполнении следующих заданий. В ходе работы используйте таблицу «Система знаний…»

Вариант 1

А1. Конденсатор емкостью 200 мкФ заряжается до напряжения 100 В за 0,5 с. Чему равно среднее значение силы зарядного тока?

1) 1 А 2) 100 мкА 3) 40 мА 4) 4 А

А2. Три одинаковых резистора, соединенные последовательно, имеют общее сопротивление 9 Ом. Какое сопротивление будет иметь участок схемы, если эти резисторы соединить параллельно?

1) 3 Ом 2) 1 Ом 3) 0,5 Ом 4) 9 Ом.

A3. На рисунке представлены вольт-амперные характеристики I,А 1

двух резисторов разной длины, одинакового сечения,

изготовленных из одного металла. Каково отношение 1 ________

длин l₁ и l₂ резисторов?

1) l₁ /l₂ = 2 2) l₂ /l₁ = 2 3) l₂/l₁= 4 4) l₂ = l₁ 0 1 2 3 4 _U,В

А4. К источнику постоянного тока с ЭДС 2В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен резистор 19 Ом. Определить полезную мощность Р и коэффициент полезного действия η схемы.

1. Р = 190 мВт, η = 95% 3) Р = 100 мВт, η = 50 %

2. Р = 200 мВт, η = 80 % 4) Р = 100 мВт, η = 100 %

А5. Какой ток нужно пропустить через электролитическую ванну с раствором соли никеля, чтобы за 2 часа на катоде выделилось 25 г никеля? Валентность никеля 2, молярная масса 60 г/моль, постоянная Фарадея F = 9,6 • 10^-6 кг/Кл.

1)1,5 А 2) 2,1 А 3)5,5 А 4) 11,6 А

Вариант 2

А1. Проводник длиной 200 м с площадью поперечного сечения 0,5 см² обладает электрическим сопротивлением 10 Ом. Удельное электрическое сопротивление материала равно:

1. 5,5 • 10 ^-6 Ом • м 3) 2,5 • 10 ^-6 Ом • м

2. 3,2 • 10 ^-6 Ом • м 4) 1,2 • 10 ^-6 Ом • м

А2. Определите общее сопротивление участка цепи, если R₁
R₁= R₂ = 10 Ом, R₃ = 5 Ом. R₃

1. 25 Ом 3) 2,5 Ом

2) 10 Ом 4) 15 Ом R₂

2 U, В

A3. На рисунке представлены вольт-амперные характеристики

двух резисторов, изготовленных из разных материалов.

Как соотносятся удельные сопротивления этих материалов

р₁ и р₂, если резисторы имеют одинаковую длину и

площадь поперечного сечения?

1) ρ₁ = 2ρ₂ 2) ρ₂ = 2ρ₁ 3) ρ₁ = ρ₂

4) недостаточно данных для однозначного ответа

А4. Лампа сопротивлением 90 Ом подключена к генератору ЭДС 220 В и внутренним сопротивлением 15 Ом. Сопротивление подводящих проводов 5 Ом. Найти силу тока в лампе и
отношение мощности тепловых потерь к полезной мощности.
1) I = 2 A, P_т/P = 0,9 3) I = 0,5 A, P_т/P = 0,18

2)I = 0,5 А, Р_т/Р = 0,22 4) I = 2 A, P_т/P = 0,22

А5. В электровакуумном диоде сила тока насыщения I_н = 40 мА. Какое количество электронов N вылетает с катода за секунду? Модуль заряда электрона е = 1,6 • 10 ^-19 Кл.

1) 2,5 • 10¹⁷ 2) 5 • 10¹⁶ 3) 2,5 • 10¹⁸ 4) 4 •10¹⁹

Ответы к проверочной работе

Вариант 1: А1 - 3; А2 - 2; A3 - 1; А4 - 1; А5 - 4.

Вариант 2: А1 - 3; А2 - 2; A3 - 3; А4 - 4; А5 - 1.

Тренировка в решении задач базового уровня

На этом этапе ученики выполняют тренировочные упражнения под руководством учителя. Каждый пункт в задании соответствует определенному элементу содержания

по «Кодификатору»: 1) решите задачи первого варианта; 2) сверьте ответы и выделите те пункты, которые выполнены неверно; 3) выполните работу над ошибками; 4) выполните выборочно второй вариант (те пункты, по которым имелись ошибки в первом варианте).

I. При напряжении 10 В сила тока в никелевой спирали равна 2 А.

Рассчитайте:

1) сопротивление спирали;

2) площадь поперечного сечения спирали длиной 2 м (удельное сопротивление никеля - 42∙10 ^-8 Ом∙м);

3) скорость упорядоченного движения электронов в проводнике, если концентрация электронов равна 8,5∙10²⁸ м^-3;

4. мощность тока в спирали;

5. количество теплоты, выделяющееся за 10 с;

6) заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в течение 5 мин.

II. На рисунке представлены соединения резисторов сопротивлениями R₁ = 2 Ом, R₂ = 3 Ом, R₃ = 5 Ом, R₄ = 4 Ом, внутреннее сопротивление источника тока r = 0,5 Ом.

Рассчитайте:

1. полное сопротивление цепи;

2. ЭДС источника тока, если амперметр показывает R₁ R₂ R₄

силу тока10А;

3) напряжение на участке АВ; А В

4) силу тока в проводнике сопротивлением R₃;

A5) падение напряжения на источнике тока; R₃

6) работу сторонних сил по перемещению элементарного
ряда.

ε,r

Вариант 2

I.В медном электропроводе сопротивлением 8,5 Ом сила тока равна 2 А.

Рассчитайте:

1) напряжение на концах провода;

2) длину провода площадью поперечного сечения 2 мм² (удельное сопротивление меди - 1,7∙ 10 ^-8 Ом∙м);

3) скорость упорядоченного движения электронов в проводе, если концентрация электронов равна 10²⁸ м^-3;

4. мощность тока в проводе;

5. количество теплоты, выделяющееся за 10 с;

6) заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в течение 2 мин.

II. На рисунке представлены соединения резисторов сопротивлениями: R₁ = 2 Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 6 Ом, R₄ = 4 Ом, внутреннее сопротивление источника тока r = 0,6 Ом.

R₃

R₁Рассчитайте:

1) полное сопротивление цепи; А В

R₂

R₄

ЭДС источника тока, если

амперметр показывает силу тока 5 А;

Анапряжение на участке АВ;

4) силу тока в резисторе сопротивлением R₂;

5) падение напряжения на источнике тока;

6) работу сторонних сил по перемещению элементарного ε,r

заряда.

Ответы к тренировочной работе

Задание

I

1

2

3

4

5

6

Вариант 1

5 Ом

1,7∙10^-7м²

0,9 мм/с

20 Вт

200 Дж

600 Кл

Вариант 2

17 В

1 км

0,6 мм/с

34 Вт

340 Дж

240 Кл

Задание

II

1

2

3

4

5

6

Вариант 1

7 Ом

70 В

25 В

5 А

5 В

1,1∙10^-17Дж

Вариант 2

4 Ом

20 В

5 В

2,5 А

3 В

3,2∙10^-18Дж