Obwody elektryczne
III etap edukacyjny
Temat: Obwody elektryczne.
Treści kształcenia:
Fizyka, 4.12: uczeń buduje proste obwody elektryczne i rysuje ich schematy.
Informatyka, 6.1: uczeń wykorzystuje programy komputerowe, w tym edukacyjne, wspomagające i wzbogacające naukę różnych przedmiotów.
Cele zoperacjonalizowane:
Uczeń:
wie, co to jest napięcie i prąd elektryczny, zna zjawisko oporu elektrycznego.
zna nazwy i symbole podstawowych elementów obwodów elektrycznych.
zna zasady montowania obwodów elektrycznych oraz zasady używania amperomierza i woltomierza.
wie, jakie warunki muszą być spełnione, aby w obwodzie płynął prąd elektryczny.
wie, jaki jest umowny kierunek przepływu prądu elektrycznego.
Nabywane umiejętności:
Uczeń:
umie narysować schemat prostego obwodu elektrycznego prądu stałego.
umie zmontować obwód elektryczny prądu stałego według schematu.
umie włączyć w obwód miernik napięcia oraz natężenia prądu.
umie zmierzyć napięcie oraz natężenie prądu.
przeprowadza ćwiczenia i wyciąga wnioski, uczy się współpracy w grupie.
nabywa umiejętności samodzielnej pracy, obserwacji zjawisk fizycznych, stawiania pytań i poszukiwania odpowiedzi na nie.
potrafi zainstalować program użytkowy i znaleźć instrukcje dotyczące jego obsługi.
Etapy lekcji | Przedmiot nauczania | Kompetencje kluczowe | Przebieg zajęć | Środki dydaktyczne | Metody nauczania | Formy pracy |
Etap wstępny | Fizyka | Porozumiewanie się w języku ojczystym; myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Nauczyciel prosi uczniów, aby odpowiedzieli na kilka pytań, moderuje krótką dyskusję: - co już wiecie na temat obwodów elektrycznych? - z czego mogą się składać obwody elektryczne? - gdzie i do jakich celów wykorzystuje się obwody elektryczne? | Dyskusja | Problemowa: aktywizująca | Zbiorowa, jednolita |
Etap realizacji | Fizyka | Porozumiewanie się w języku ojczystym; myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Przypomnienie wiadomości na temat: - pojęcia napięcia oraz prądu elektrycznego; - oporu elektrycznego. Nauczyciel przedstawia uczniom: - rodzaje oraz symbole graficzne elementów występujących w prostych obwodach elektrycznych, - zasadę szeregowego oraz równoległego łączenia elementów obwodu, - umowny kierunek przepływu prądu oraz elektronów swobodnych, - zasady korzystania z przyrządów pomiarowych (woltomierz, amperomierz). | Notatki z poprzednich zajęć | Podająca: wykład informacyjny | Zbiorowa, jednolita |
Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Przeprowadzenie doświadczenia na podstawie załączonej instrukcji. Nauczyciel dokonuje podsumowania wiadomości o obwodach i ich elementach, po prezentacji wyników przez liderów 4 grup. | Ćwiczenie „Budujemy proste obwody elektryczne”, Karta Pracy (Załącznik nr 3) | Praktyczna: ćwiczenia | Grupowa, zróżnicowana | |
Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Nauczyciel uruchamia Ilustrację Interaktywną | Ilustracja interaktywna „Każdy element obwodu to konkretna rzecz” | Eksponująca: pokaz połączony z przeżyciem | Zbiorowa, jednolita | |
Etap końcowy | Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Podsumowanie lekcji. Nauczyciel podsumowuje wiadomości na temat zasad projektowania oraz budowy i badania prostych obwodów elektrycznych, ich elementów oraz praktycznego wykorzystania zarówno obwodów jak tez elementów obwodów. | Podająca: pogadanka | Zbiorowa, jednolita |
Załącznik nr 3 – Karty pracy
Karta pracy GRUPY Nr 1
CEL: zbudować obwód składający się ze: źródła napięcia stałego (zasilacza), wyłącznika jednobiegunowego połączonego szeregowo w obwodzie w pozycji Wyłączony, opornika nastawnego połączonego szeregowo z zasilaczem, dwóch takich samych żarówek połączonych ze sobą równolegle i zasilanych wspólnie ze źródła napięcia stałego, woltomierza, amperomierza włączonego szeregowo z obwodem zasilania żarówek (uwaga na właściwe podłączenie biegunów amperomierza)
Dokonaj czynności:
Sprawdź poprawność wykonanych połączeń elementów obwodu, uzyskaj zgodę nauczyciela, po czym włącz wyłącznik (odpowiedzialny - lider grupy),
obserwuj elementy obwodu, zobacz efekty włączenia zasilania w obwodzie,
zmień 3 razy nastawę opornika nastawnego, lecz po każdej zmianie zapisz jakie napięcie wskazuje woltomierz, jaki prąd płynie w obwodzie oraz co się dzieje z jasnością świecenia żarówek,
ustaw wartość napięcia zasilającego na 6 V,
zmierz i zapisz wartość prądu przepływającego przez obie żarówki,
wykręć (częściowo) pierwszą żarówkę (tylko tak aby zgasła) oraz zmierz i zapisz wskazania woltomierza oraz amperomierza. Potem znów wkręć ją,
wykręć (częściowo) drugą żarówkę (tylko tyle aby zgasła) oraz zmierz i zapisz wskazania woltomierza oraz amperomierza,
zapamiętaj, jak zachowały się obie żarówki po wykręceniu dowolnej z nich,
wyjaśnij wskazania obu przyrządów po wykręceniu pierwszej oraz drugiej żarówki,
napisz, jakie widzisz zalety a jakie wady równoległego połączenia kilku żarówek,
czy potrafisz powiedzieć, gdzie takie równoległe połączenie się stosuje?
narysuj schemat badanego obwodu w zeszycie oraz opcjonalnie zapisz odpowiedź na pyt. 11).
Obwód elektryczny: [rysunek]
Przygotowanie się lidera grupy do zrelacjonowania efektów pracy grupy na forum klasy
TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 1:
Nr polecenia | Opornik Nastawny | Napięcie [V] | Natężenie [A] | Jasność świecenia Żarówki [wzrosła, zmalała] | UWAGI, notatki własne | ||
3 | 1 zmiana | ||||||
3 | 2 zmiana | ||||||
3 | 3 zmiana | ||||||
Nr polecenia | Prąd płynący przez obie żarówki połączone równolegle [A] | Żarówka 1 zgaszona, żarówka 2 świeci | Żarówka 2 zgaszona, żarówka 1 świeci | Zalety i wady połączenia równoległego | Zastosowanie połączenia równoległego | ||
Napięcie [V] | Natężenie [A] | Napięcie [V] | Natężenie [A] | [opis] | [opis] | ||
4 - 8 | |||||||
Miejsce na notatki:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Karta pracy GRUPY Nr 2
CEL: zbudować obwód składający się ze: źródła napięcia stałego (zasilacza), wyłącznika jednobiegunowego połączonego szeregowo w obwodzie w pozycji Wyłączony, opornika nastawnego połączonego szeregowo z zasilaczem, dwóch takich samych żarówek połączonych ze sobą szeregowo i zasilanych ze źródła napięcia stałego, woltomierza, amperomierza włączonego szeregowo z obwodem zasilania żarówek (uwaga na właściwe podłączenie biegunów amperomierza).
Dokonaj czynności:
sprawdź poprawność wykonanych połączeń elementów obwodu, uzyskaj zgodę nauczyciela, po czym włącz Wyłącznik (odpowiedzialny - lider grupy),
obserwuj elementy obwodu, zobacz efekty włączenia zasilania w obwodzie,
zmień 3 razy nastawę opornika nastawnego, lecz po każdej zmianie zapisz jakie napięcie wskazuje woltomierz, jaki prąd płynie w obwodzie oraz co się dzieje z jasnością świecenia żarówek,
ustaw wartość napięcia zasilającego na 6 V,
zmierz i zapisz wartość prądu przepływającego przez obie żarówki,
wykręć (częściowo) pierwszą żarówkę (tylko tyle aby zgasła) oraz zmierz i zapisz wskazania woltomierza oraz amperomierza. Potem znów wkręć ją,
wykręć (częściowo) drugą żarówkę (tylko tak aby zgasła) oraz zmierz i zapisz wskazania woltomierza oraz amperomierza,
zapamiętaj, jak zachowały się obie żarówki po wykręceniu dowolnej z nich,
wyjaśnij wskazania obu przyrządów po wykręceniu pierwszej oraz drugiej żarówki,
napisz, jakie widzisz zalety a jakie wady szeregowego połączenia kilku oraz wielu żarówek.
- czy potrafisz powiedzieć, gdzie takie szeregowe połączenie się stosuje?
narysuj schemat badanego obwodu w zeszycie oraz opcjonalnie zapisz odpowiedź na pyt. 10).
Obwód: [rysunek]
Przygotowanie się lidera grupy do zrelacjonowania efektów pracy grupy na forum klasy
TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 2:
Nr polecenia | Opornik Nastawny | Napięcie [V] | Natężenie [A] | Jasność świecenia Żarówki [wzrosła, zmalała] | UWAGI, notatki własne | ||
3 | 1 zmiana | ||||||
3 | 2 zmiana | ||||||
3 | 3 zmiana | ||||||
Nr polecenia | Prąd płynący przez obie żarówki połączone szeregowo [A] | Żarówka 1 wykręcona, żarówka 2 wkręcona | Żarówka 2 wykręcona, żarówka 1 wkręcona | Zalety i wady połączenia szeregowego | Zastosowanie połączenia szeregowego | ||
Napięcie [V] | Natężenie [A] | Napięcie [V] | Natężenie [A] | [opis] | [opis] | ||
4 - 8 | |||||||
Miejsce na notatki:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Karta pracy GRUPY Nr 3
CEL: zbudować obwód składający się ze: źródła napięcia stałego (zasilacza), wyłącznika jednobiegunowego połączonego szeregowo w obwodzie w pozycji Wyłączony, opornika nastawnego umieszczonego szeregowo z zasilaczem, silniczka elektrycznego na prąd stały, amperomierza włączonego szeregowo z obwodem zasilania silniczka (uwaga na właściwe podłączenie biegunów amperomierza)
Dokonaj czynności:
sprawdź poprawność wykonanych połączeń elementów obwodu, uzyskaj zgodę nauczyciela, po czym włącz Wyłącznik (odpowiedzialny - lider grupy)
ustal, w którą stronę kręci się wirnik silniczka
zmierz i zapisz wartość prądu przepływającego przez silniczek
zwiększ za pomocą opornika nastawnego napięcie zasilające
zaobserwuj zmianę obrotów silniczka i zapisz co zauważyłeś
zmniejsz za pomocą opornika nastawnego napięcie zasilające
zaobserwuj zmianę obrotów silniczka i zapisz co zauważyłeś.
wyłącz Wyłącznik
zmień bieguny (+ oraz - ) w zasilaczu na przeciwne,
zmień bieguny amperomierza na przeciwne
włącz Wyłącznik. Ustal, w którą stronę kręci się teraz wirnik silniczka
zmierz i zapisz wartość prądu przepływającego przez silniczek
napisz, jakie były przyczyny zmiany kierunku obrotów silniczka?
- co trzeba zrobić w obwodzie elektrycznym, żeby silniczek zaczął się kręcić w przeciwną stronę?
- czy potrafisz powiedzieć, gdzie takie zmiany napięcia zasilającego silniki elektryczne się stosuje i w jakim celu?
narysuj schemat badanego obwodu w zeszycie oraz opcjonalnie wpisz odpowiedzi na pyt. 13).
Obwód: [rysunek]
Przygotowanie się lidera grupy do zrelacjonowania efektów pracy grupy na forum klasy
TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 3:
Nr polecenia | Prąd płynący przez silniczek [A] | UWAGI, wnioski, notatki własne | ||
3 | ||||
Nr polecenia | Zmiana napięcia zasilającego [zwiększenie, zmniejszenie] | Obroty silniczka [wzrosły, zmalały] | Wniosek wynikający z poleceń 4‑7 [opis] | UWAGI, wnioski, notatki własne |
4 - 5 | ||||
6 - 7 | ||||
Nr polecenia | napisz, co było przyczyną zmiany kierunku obrotów silniczka po zmianie biegunów zasilania? [opis] | co trzeba zrobić w obwodzie elektrycznym, żeby silniczek zaczął się kręcić w przeciwną stronę? [opis] | ||
13 |
Miejsce na notatki:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Karta pracy GRUPY Nr 4
CEL: zbudować obwód składający się ze: źródła napięcia stałego (zasilacza), opornika nastawnego połączonego szeregowo z zasilaczem, żarówki, silniczka, wyłącznika dwubiegunowego podłączonego punktem stałym do opornicy suwakowej, dwa pozostałe bieguny podłączone są osobno do silniczka (pozycja a) oraz osobno do żarówki (pozycja b), amperomierza włączonego szeregowo z obwodem zasilania (uwaga na właściwe podłączenie biegunów amperomierza), oraz woltomierza podłączonego równolegle do żarówki
Dokonaj czynności:
sprawdź poprawność wykonanych połączeń elementów obwodu, uzyskaj zgodę nauczyciela, po czym ustaw Wyłącznik w poz. a (odpowiedzialny - lider grupy)
zmieniaj napięcie zasilające za pomocą suwaka opornika nastawnego, obserwuj zmiany prędkości kręcenia się silniczka
zwiększ za pomocą opornika nastawnego napięcie zasilające
zaobserwuj zmianę obrotów silniczka i zapisz co zauważyłeś
zmniejsz za pomocą opornika nastawnego napięcie zasilające
zaobserwuj zmianę obrotów silniczka i zapisz co zauważyłeś
ustal dowolne, niezerowe położenie suwaka opornika nastawnego,
zmierz i zapisz wartość prądu przepływającego przez silniczek
ustaw Wyłącznik w pozycję b
jakie dostrzegłeś zachowanie silniczka a jakie żarówki?
zmierz wartość prądu przepływającego przez żarówkę
za pomocą suwaka opornika nastawnego reguluj jasność świecenia się żarówki, obserwuj i zapisz jak zmienia się wartość prądu płynącego przez żarówkę gdy zwiększasz oraz gdy zmniejszasz jasność świecenia się żarówki
Pytanie problemowe 1: - Co należy zrobić, jakich zmian dokonać w obwodzie, aby żarówka i silniczek pracowały jednocześnie?
Dokonaj odpowiedniej modyfikacji obwodu zgodnie z wymaganiem pytania problemowego. Zapisz i uzasadnij, jakich zmian dokonałeś.
Pytanie problemowe 2: Co trzeba zrobić, jakich zmian dokonać w obwodzie elektrycznym, żeby silniczek zaczął się kręcić w przeciwną stronę? Jak zachowa się w takich warunkach żarówka?
narysuj schemat badanego obwodu w zeszycie oraz opcjonalnie wpisz odpowiedzi na pyt. 13) i 15)
Obwód: [rysunek]
Przygotowanie się lidera grupy do zrelacjonowania efektów pracy grupy na forum klasy
TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 4:
Nr polecenia | Prąd płynący przez silniczek [A] | UWAGI, wnioski, notatki własne | ||
3 | ||||
Nr polecenia | Zmiana napięcia zasilającego [zwiększenie, zmniejszenie] | Obroty silniczka [wzrosły, zmalały] | Prąd płynący przez silniczek | UWAGI, wnioski, notatki własne |
3 - 4 | ||||
5 - 6 | ||||
8 | ||||
Nr polecenia | Zmiana jasności świecenia się żarówki [rośnie, maleje] | zmiana wartości prądu płynącego przez żarówkę [rośnie, maleje] | UWAGI, wnioski, notatki własne | |
12 | ||||
12 |
Nr polecenia | co należy zrobić, jakich zmian dokonać w obwodzie, aby żarówka i silniczek pracowały jednocześnie? | o trzeba zrobić, jakich zmian dokonać w obwodzie elektrycznym, żeby silniczek zaczął się kręcić w przeciwną stronę? |
13 | ||
15 |
Miejsce na notatki:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….