- Преподавателю
- Физика
- Урок физики по теме Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость для учащихся 10 класса
Урок физики по теме Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость для учащихся 10 класса
Раздел | Физика |
Класс | 10 класс |
Тип | Конспекты |
Автор | Аристова Л.А. |
Дата | 23.12.2014 |
Формат | docx |
Изображения | Есть |
Аристова Людмила Александровна
Учитель высшей квалификационной категории
МКОУ СОШ № 9 г. Аша Челябинской области
Урок физики в 10 классе по теме:
«Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость».
Цель урока:
-
Способствовать формированию знаний о линейной зависимости металлического сопротивления проводника от температуры, о физическом смысле температурного коэффициента сопротивления, о зависимости сопротивления электролитов от температуры, практическом применении зависимости металлического сопротивления проводника от температуры, о сверхпроводимости.
-
Способствовать формированию общеучебных умений и навыков: строить монологические ответы, решать задачи, наблюдать, делать выводы, работать с таблицей, обобщать.
-
Способствовать умению выслушивать друг друга, работать самостоятельно, проводить самооценку своих знаний, работать в группах по созданию презентации и умению представить её.
Этап урока 1. Подготовка к восприятию нового материала.
1. Что понимают под сопротивлением проводника? (физ. величина, характеризующая проводник и показывающая, как проводник препятствует направленному движению заряженных частиц т. е. току)
2. От чего зависит сопротивление проводника? (от размеров проводника и от материала из которого он изготовлен).
3. Какая формула отображает эту зависимость? ( R = , где:ρ - удельное l - сопротивление проводника, s - удельное сопротивление проводника).
Этап урока 2. Создание проблемной ситуации
А как вы думаете зависит ли сопротивление металлического проводника от температуры? (обычно мнения ребят разделяются: одни считают- ДА, другие НЕТ)
Записывается тема урока.
Ставятся задачи перед учениками:
-
Выяснить зависит ли сопротивления проводника от температуры.
-
Если зависит, то как?
Давайте обратимся к опыту. Включим в цепь, содержащую батарею аккумуляторов, стальную спираль (см. рис.)следовательно с ней включим лампу, по свечению которой можно судить об изменении силы тока в цепи (вместо лампы можно использовать амперметр демонстрационный).
Нагревая спираль при помощи горелки, видим. Что яркость лампы уменьшилась. Следовательно ток в цепи уменьшился. Значит при нагревании стального проводника сопротивление проводника увеличивается. Заменяя стальную спираль другими металлическими проводниками, можно убедиться в том, что при повышении температуры сопротивление всех металлических проводников растет
Ожидаемые результаты:
Ученики наблюдают и делают вывод: 1) при нагревании металлического проводника сопротивление его увеличивается.
2)При повышении температуры сопротивление всех металлических проводников растет, но у одних рост сопротивления сильнее, чем у других.
Этап 3 Объяснение учителя, работа с таблицей № 9 «Температурный коэффициент сопротивления металлов и сплавов»
Рымкевич А.П.
Физика. Задачник. 10-11 кл. : Пособие для общеообразоват. учеб. учреждений -7 е изд., стериотип. -М.: Дрофа, 2010. - 192с.
Многочисленные опыты и электронная теория
Проводимости металлов показывает, что каждое вещество можно характеризовать постоянной для него величиной, называемой температурным коэффициентом сопротивления . Этот коэффициент равен относительному изменению удельного сопротивления при его нагревании на 1 К:
= ; где: - удельное сопротивление при температуре = 00С, - сопротивление при температуре Отсюда зависимость удельного сопротивления металлического проводника от температуры выражается линейной функцией:
ρ = ⋅(1+ )
Графически эту зависимость можно представить так:
ρo
0
t0
ρ
Работа с таблицей.
-
Найдите в таблице вещество с наименьшим температурным коэффициентом сопротивления (константан = 0, 00003,К -1 удельное сопротивление константана велико: ρ = 10-6 Ом⋅м), такие сплавы используют для изготовления эталонных сопротивлений и добавочных сопротивлений к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется , чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры..
-
Что показывает это число? (относительное изменение удельного сопротивления проводника при его нагревании на 1 К)
-
Какое вещество обладает наибольшим температурным коэффициентом сопротивления? (сталь = 0, 006,К -1) Почему я его использовала в опыте самым первым? (он обладает наибольшим коэффициентом сопротивления).
-
Что показывает это число? (относительное изменение удельного сопротивления проводника при его нагревании на 1 К)
-
Проанализируйте данные таблицы и предложите вещество для изготовления термометра , какими преимуществами он обладает по сравнению с жидкостным?
Объяснение на основе молекулярного строения вещества зависимости сопротивления проводника от температуры
Этпап 4
Фрагмент презентации учителя (слайд 1)
Термометр сопротивления
Основной частью термометра служит платиновая проволока, намотанная на керамический каркас.
Достоинства:
можно пользоваться для измерения очень высоких температур и весьма низких;
высокая точность (измеряют температуру с точностью до тысячных долей градуса)
Ответьте на вопросы
Вольтамперная характеристика вольфрамовой нити лампы накаливания при ее работе.
Почему зависимость I=I(U) не прямо пропорциональная ?
-
Сопротивление металлического проводника с ростом температуры…
-
При прохождении тока через сверхпроводник наблюдаются такие действия тока, как…
-
В сильном магнитном поле сверхпроводящие свойства становятся…
-
Какой график на рисунке соответствует зависимости сопротивления проводника от температуры?
5. Как изменятся сила тока, сопротивление и концентрация носителей заряда с ростом температуры медного проводника?
Физические величины Изменение
А) сила тока 1) уменьшится
Б) сопротивление 2) увеличится
В) концентрация 3) не изменится
(7-8 мин. Самопроверка, выставление оценки)
Ответы
-
Увеличивается, 2. Магнитное, 3. Исчезают. 4. 3,
5.
-
А
Б
В
1
2
3
Реши задачи
-
Каков температурный коэффициент электрического сопротивления материала проводника, если при нагревании от 0°С до 100°С его электрическое сопротивление увеличилось на 0,001?
-
Электрическое сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при 0 °С равно 3,6 Ом. Найдите электрическое сопротивление нити при 2700К.
Этап 5
Как зависит сопротивление проводника при низких температурах?
Презентация «Сверхпроводимость» (подготовил ученик с хорошей успехами в изучении физики)
Слад 1
Сопротивление металлических проводников уменьшается при понижении температуры. Однако до конца XIX в. нельзя было проверить, как зависит сопротивление проводников от температуры в области очень низких температур.
Слайд 2
В начале XX в. голландскому учёному Г. Камерлинг-Оннесу удалось превратить в жидкое состояние гелий (Tкип = 4,2 К). Это дало возможность измерить сопротивление некоторых чистых металлов при их охлаждении до очень низкой температуры.
Слайд 3
В 1911 г. работа Камерлинг-Оннеса завершилась крупнейшим открытием. Исследуя сопротивление ртути при её постоянном охлаждении, он обнаружил, что при температуре 4,12 К сопротивление ртути скачком падало до нуля. Показан график зависимости удельного сопротивления охлаждения ртути в жидком гелии от температуры.
Слайд 4
Металлы, их температура сверхпроводящего перехода,
Tc, К, год опубликования обнаружения
Слайд 5
-
Оннес не только обнаружил сверхпроводимость ртути, олова и свинца, но и нашел первые сверхпроводящие сплавы - сплавы ртути с золотом и оловом.
-
С тех пор эта работа продолжалась, «на сверхпроводимость» проверялись всё новые соединения и постепенно класс сверхпроводников расширялся.
-
Сверхпроводимость - полная потеря металлом электрического сопротивления при определенной температуре.
Слайд 6
Описаны опыты со свинцовым кольцом
Удивительное свойство сверхпроводимости особенно наглядно было продемонстрировано на заре открытия этого явления в опытах со свинцовым кольцом, находящимся при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Если создать в цепи ток, а затем отключить источник питания, то в обычных проводниках он быстро затухает. Ток же, возникающий в сверхпроводнике может сохраняться неограниченно долго благодаря отсутствия сопротивления.
Слайд 7
-
Не все материалы могут стать сверхпроводниками, но их число достаточно велико.
-
Выяснилось, что при протекании сильных токов по чистым металлам вокруг них создаётся сильное магнитное поле и сверхпроводимость у них пропадает.
-
Выход из положения был найден - некоторые сплавы металлов сохраняют сверхпроводимость при протекании по ним сильного тока
Слайд 8
-
Высокотемпературные сверхпроводники могут сделать переворот в энергетике. Сверхпроводящие кабели могут без потерь передавать энергию на большие расстояния. Они могут служить обмотками, создающими сильные магнитные поля.
-
Высокотемпературные сверхпроводники могут служить в качестве накопителей энергии.
Слайд 9
-
Фотография сверхпроводящего кабеля Пучок тончайших
проволочек из сплава ниобия с оловом и трубочек, по
которым течёт жидкий гелий, запрессован в медную
оболочку.
Слайд 10
-
Сверхпроводники найдут широко применение
в различных отраслях техники: электроэнергетике (сверхпроводящие обмотки и кабели), транспорте (поезд на магнитной подушке) и др.
Подведение итога урока
Дома: §111,112; Р- № 865, 869, 870