PROIECT DE LECȚIE Disciplina: Fizică Clasa: a X a Profesor: Moșteanu Gabriela Unitatea de învăţare: Producerea şi utilizarea curentului electric Titlul lecţiei: Legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit. Tipul lecţiei: mixtă (predare-experiment) Obiective cadru: 1. Înţelegerea şi explicarea unor fenomene fizice; 2. Investigaţia ştiinţifică experimentală şi teoretică aplicată în fizică; 3.Comunicarea-folosirea terminologiei specifice fizicii, elemente de matematică aplicată în fizică; Obiective de referinţă: 1. Să modeleze pe calculator funcţionarea unor aparate de măsură şi dispozitive electrice cunoscute în prealabil prin observaţie directă; 2. Să simuleze pe calculator experimentele necesare înţelegerii Legii lui Ohm; 3.Să reprezinte grafic sau sub formă de tabel a valorilor unei mărimi fizice stabilită pe cale experimentală; 4. Să prelucreze pe calculator datele experimentale obţinute şi să le interpreteze; 5. Să formuleze observaţiile şi concluziile ştiinţifice obţinute în urma experimentelor; 6. Să aplice Legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit în rezolvarea unor probleme;
Obiective operaționale: La finalul activităţii, elevii vor fi capabili să: 1. să recunoască elementele unui circuit electric şi rolul lor în circuit; 2. să redea schema circuitului electric cu ajutorul căruia se poate obţine Legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit; 3. să realizeze montajul experimental simulând pe calculator pe baza schemei prezentate cu elementele de circuit din laboratorul virtual; 4. să înregistreze datele în tabele şi, pe baza lor, să reprezinte curbele caracteristice elementelor de circuit (caracteristica curent tensiune pentru un rezistor); 5. să prelucreze datele şi să le interpreteze rezultatele; 6. să formuleze concluziile şi să generalizeze în limitele permise de date; 7. să definească expresia corectă a Legii lui Ohm pentru o porţiune de circuit; 8. să cunoască caracteristica curent-tensiune pentru un dipol pasiv şi să o interpreteze din punct de vedere fizic; 9. să aplice cunoştinţele dobândite în rezolvare de probleme. Strategii didactice: a. mijloace de învăţământ: Alimentatoare didactice, ampermetre, voltmetre, becuri, rezistoare, conductoare de legătură, calculator, program AEL, site Universitatea Colorado http://phet.colorado.edu/ro/simulation/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab, fişe de lucru, teste, manual, tablă, cretă. b. metode de învăţământ: înţelegerea, descrierea, instructajul, conversaţie euristică, explicaţia, exersarea, experimentul, descoperirea, munca cu calculator individual, simulare pe calculator, exerciţiul, dialog, brainstorming.
c. forme de activitate: Frontal, pentru reactualizarea cunoştinţelor Pe grupe, pentru realizarea montajului experimental şi culegerea datelor. Individual, pentru trasarea graficului şi rezolvarea fişei. d. metode de evaluare: Verificare curentă orală și prin aplicarea unui test Observarea sistematică a elevilor Activităţi: de grup, individuale. Grupa 1 va utiliza platforma AEL pentru determinări experimentale ale legii Ohm Grupa 2 va utiliza simularea folosind aplicația din Phet Interactive Simulations al Universității Colorado Timp 1h. Conţinutul lecției: În laboratorul virtual de fizică, elevul face cunoştinţă cu aparatele de măsură şi elementele de circuit pe care le va utiliza în montajele experimentale. Se reamintesc câteva noţiuni de bază: definiţia curentului electric, unitatea sa de măsură, instrumentul de măsură, modul cum se leagă în circuit; definiţia tensiunii electrice, a unităţii sale de măsură, a instrumentului de măsură, şi a modului cum se leagă în circuit. Se defineşte noţiunea de rezistenţă electrică, specificându-se unitatea de măsură, relaţia matematică. Se face deosebirea dintre rezistenţă electrică şi rezistor. Se defineşte noţiunea de reostat. Grupa 1 Elevul pătrunde în laborator, unde găseşte elementele necesare realizării montajului experimental, schema acestuia fiind reprezentată în fereastra de circuit accesibilă prin apăsarea butonului Schema. După ce realizează montajul experimental, verifică corectitudinea acestuia. Dacă nu a fost realizat corect, se revine şi se corectează. Acest lucru permite autoevaluarea elevului în corectitudinea realizării montajului experimental ( fig.1) :
Figura 1. După simularea montajului, elevul realizează experimentul propriu-zis: modificarea tensiunii aplicată pe rezistorul din circuit prin deplasarea cursorului reostatului. Pentru diferite valori ale rezistenţei înregistrăm valorile tensiunii electrice de la bornele rezistorului şi curentul electric. Se vor obţine 10 valori ce se trec în tabel. ( fig.2). Figura 2.
Se va trasa graficul caracteristicii curent-tensiune pentru un rezistor I=f(U) care este o funcţie liniară. Se trage concluzia că rezistenţa pentru un conductor electric este constantă. Se iau două valori pentru U, I şi se calculează rezistenţa electrică. Se reprezintă grafic U=(I) şi din panta graficului se obţine rezistenţa electrică ( fig.3). Figura 3. Legea lui Ohm se enunţă astfel: Intensitatea curentului electric printr-un rezistor este direct proporţională cu diferenţa de potenţial aplicată acestuia şi invers proporţională cu rezistenţa electrică a rezistorului. I=U/R Grupa 2 site Universitatea Colorado http://phet.colorado.edu/ro/simulation/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab, aplicația din Phet Interactive Simulations al Universității Colorado.
Folosind laboratorul virtual, elevii pot construi singuri un circuit utilizând elemente de circuit (fig.1, fig.2, fig.3, fig.4, fig.5), pot construi un circuit simplu, pot vedea cum se aprinde becul dacă circuitul este realizat corect, având posibilitatea să revină dacă circuitul nu este construit corect. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4
Figura 5 Folosind laboratorul virtual, elevii pot modifica valorile tensiunii, rezistenței și observă cum variază valoarea curentului.
cheie 1.Înţelegerea şi explicarea unor fenomene fizice, a unor procese tehnologice a funcţionării şi utilizării unor produse ale tehnicii întâlnite în viaţa de zi cu zi 2.Investigaţia ştiinţifică experimentală şi teoretică aplicată în fizică specifice Aplicarea legilor lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul în rezolvarea de probleme Aplicarea legilor lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul în rezolvarea de probleme derivate Scrierea relaţiei matematice dintre tensiunea electromotoare, tensiunea la borne şi tensiunea internă a sursei electrice, expresiei legii lui Ohm pentru o porţiune de circuit, relaţiei dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică. Enunţarea legii lui Ohm, specificând situaţiile in care se aplică. Aplicarea legilor lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul în rezolvarea de probleme Măsurarea unor tensiuni electrice şi a intensităţii curentului electric pe diferite porţiuni de circuit. Verificarea experimentală a legii lui Ohm pentru o porţiune de circuit Indicatori de performanţă Satisfăcător Optim Excepţional Scriu relaţia matematică Utilizează relaţia matematică Utilizează relaţia dintre tensiunea dintre tensiunea matematică dintre electromotoare, tensiunea la borne si tensiunea internă, dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică; scriu expresia legii lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru un circuit simplu. Identifică simbolurile corespunzătoare mărimilor fizice precizate anterior şi unităţilor de măsură dintr-o listă de termeni. Rezolvă probleme simple, utilizând corect unităţile de măsură. Urmează sugestiile date pentru măsurare unor tensiuni electrice pe diferite porţiuni de circuit şi a unor intensităţi pentru verificarea experimentală a legii lui Ohm, determinarea valorilor rezistenţei electromotoare, tensiunea la borne si tensiunea internă, relaţia dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică; Enunţă legea lui Ohm, specificând situaţiile în care se aplică. Aplică legile lui Ohm în soluţionarea de probleme cu soluţie numerică utilizând corect unităţile de măsură şi transformări ale acestora. Analizează legea lui Ohm şi propun modalităţi de verificare experimentală a acesteia. Propun modalităţi de măsurare a rezistenţei electrice. Verifică experimental legea lui Ohm completând tabel de tensiunea electromotoare, tensiunea la borne si tensiunea internă, relaţia dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică, legea lui Ohm, pentru a demonstra, sau rezolva probleme compuse. Aplică legile lui Ohm în soluţionarea de probleme cu soluţie numerică utilizând corect unităţile de măsură şi transformări ale acestora. Interpretează determinările experimentale. teoretic Analizează legea lui Ohm şi propun modalităţi de verificare experimentală a acesteia Propun modalităţi de măsurare a rezistenţei electrice şi le pun în practică. Verifică experimental legea lui Ohm completând
cheie 3.Comunicarea specifice Aplicarea legilor lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul în rezolvarea de probleme derivate Determinarea valorii rezistenţei diferiţilor conductori, prin utilizarea formulei de definiţie şi compararea cu valoarea măsurată cu ohmetrul. Aplicarea legilor lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul în rezolvarea de probleme practice. Enunţarea şi scrierea legii lui Ohm pentru un circuit simplu şi pentru o porţiune de circuit. Precizarea relaţiei dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică. Aplicarea legilor lui Ohm în rezolvarea de probleme. Indicatori de performanţă Satisfăcător Optim Excepţional diferiţilor rezistori. date. tabel de date. Utilizează texte simple Precizează sursele de erori. Precizează erorile, cauzele pentru a găsi o Realizează grafic dependenţa acestora şi le clasifică. informaţie, efectuează I=f(U) şi trag concluzii din Realizează grafic observaţii privind rezultatele obţinute. dependenţa I=f(U) şi trag dependenţa I=f(U) şi Analizează dependenţa concluzii din rezultatele observă că raportul dintre obţinute, comparând date. tensiune şi intensitate Analizează dependenţa este constant. Măsoară valori ale mărimilor fizice utilizând dispozitive simple: ampermetrul, voltmetrul, ohmetrul. Enunţă şi scriu legea lui Ohm. Precizează unităţile de măsură corespunzătoare. Scriu relaţia matematică dintre tensiunea electromotoare, tensiunea la borne şi tensiunea internă; relaţia matematică dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică. Specifică aparatele de măsură ce trebuie utilizate. Aplică legile lui Ohm în rezolvarea de probleme I=f(U) şi observă că raportul dintre tensiunea aplicată şi intensitatea curentului este constant. Identifică observaţiile şi măsurătorile anormale şi le exclud când trasează grafice şi stabilesc concluzii. Enunţă şi scriu legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru intreg circuitul. Scriu relaţia matematică dintre tensiunea electromotoare, tensiunea la borne şi tensiunea internă; relaţia matematică dintre rezistenţa electrică şi rezistivitatea electrică. Realizează grafic dependenţa I=f(U) şi trag concluzii din rezultatele obţinute, completând tabel de date. Identifică observaţiile şi măsurătorile anormale şi le exclud când trasează grafice I=f(U) şi observă că raportul dintre tensiunea aplicată şi intensitatea curentului este constant. Identifică observaţiile şi măsurătorile anormale şi le exclud când trasează grafice şi stabilesc concluzii Propun modalităţi de măsurare a rezistenţei electrice sau de verificare a legii lui Ohm. Realizează grafic dependenţa I=f(U) şi trag concluzii din rezultatele obţinute, comparând rezultatele teoretice cu cele practice Identifică observaţiile şi măsurătorile anormale şi le exclud când trasează grafice şi stabilesc concluzii. Precizează erorile, cauzele acestora şi le clasifică.
cheie 4.Protecția propriei persoane, a celorlalţi şi a mediului înconjurător specifice derivate Aplicarea în practică a regulilor privind protecţia propriei persoane, a celorlalţi şi a mediului înconjurător Indicatori de performanţă Satisfăcător Optim Excepţional simple. şi stabilesc concluzii. Aplică legea lui Ohm în soluţionarea de probleme cu soluţie numerică. probleme practice. Respectă regulile de protecţie în laborator, lucrează sub îndrumarea profesorului. Demonstrează cunoaşterea regulilor de bază privind protecţia propriei persoane, a celorlalţi şi a mediului înconjurător. Aplică legea lui Ohm în soluţionarea de probleme cu soluţie numerică şi Demonstrează capacitatea de a face previziuni argumentate privind efectele curentului electric asupra propriei persoane, a celorlalţi şi a mediului înconjurător EVALUARE Rubrică Începător Mediu Expert Implicarea în activităţi Raportarea la experimentul virtual Identifică elementele de circuit Construieşte circuitul Verifică corectitudinea montajului Observă experimentul, fără a se Măsoară intensitatea curentului Variază tensiunea electromotoare implica activ în manipularea lui electric şi căderea de tensiune pe a sursei şi justeţea măsurătorilor rezistor efectuate Manipularea activă a experimentului virtual Descrie montajul si procedeul de lucru Introduce datele în tabel şi face transformările impuse Prelucrează datele din tabel şi trasează graficele. Interpretează situaţia. Înţelegerea conceptelor Scrie legea lui Ohm şi dă semnificaţia fizică a mărimilor fizice Aplică legea lui Ohm în diferite situaţii impuse Aplica legea lui Ohm în situaţii noi din lege