Использование информационных технологий при изучение темы «Электромагнитные колебания»

Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Сентября 2011 в 13:33, курсовая работа

Описание работы

Цель исследования - разработать методику изучения электроколебательных процессов с помощью компьютера.

Скачать полностью (52.46 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Введение.doc

— 242.00 Кб (Скачать)

3. Компьютерное тестирование

     В учебном процессе тестирование в той или иной форме используется давно. В традиционной форме тестирование это чрезвычайно трудоемкий процесс, который требует больших временных вложений. Использование компьютеров делает процесс тестирования настолько технологичным, что в ближайшем будущем он станет основным элементом контроля уровня знаний учащихся.

4. Компьютерный практикум

     Эта технология более трудоемка для  учителя и требует специальной  подготовки. Необходимо наличие компьютерного  класса, и деление класса на подгруппы. Так как изначально в технологии заложена активная роль ученика, этот вид занятий необычайно эффективен для его творческого развития. Компьютер здесь рассматривается как средство для решения тех или иных задач физики. Но, применяя компьютерный практикум, учителю не следует отказываться и от традиционной формы проведения лабораторной работы. В данном случае, лучше умело сочетать эти формы на практических уроках.

5. Компьютерные презентации

     Компьютерные  презентации – эффективный метод  представления и изучения любого материала. Применение слайд – фильмов обеспечивает более высокий уровень проведения урока, его информационную насыщенность, динамичность, наглядность. При создании презентации использую можно использовать электронные учебники, информацию сети Интернет, размещать на слайдах необходимые формулы, опыты в соответствии с последовательностью изучения материала на уроке. В целях своевременного устранения пробелов в знаниях и закрепления наиболее важных вопросов темы на последних слайдах можно поместить  контрольные задания. Если учащиеся не могут ответить, на какой - либо вопрос, то есть возможность вернуть слайд, содержащий сведения для правильного ответа. Таким образом, осуществляется разбор материала, вызвавшего затруднения.  Наличие большого набора информационных объектов в презентации дает учителю возможность представить изучаемый объект или процесс во всем многообразии его проявлений и свойств, а также более четко и точно определить его место и значение в системе научных знаний об окружающем нас мире.

     Внедрение ИКТ в образование является насущной и  объективной потребностью. Наше образование должно соответствовать требованиям современного информационного общества,  поэтому процесс внедрения ИКТ в образование должен нести системный характер.

     ИКТ расширяет возможности для творчества, как в процессе обучения, так и преподавания. Новые информационные технологии превращают обучение в увлекательный процесс, способствуют развитию исследовательских навыков учащихся, а учителя стимулируют к освоению исследовательских  проектных методик. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Методика изучения темы «Электромагнитные

колебания» 
 

2.1  Поурочное планирование  изучения темы «Электромагнитные колебания » (16 часов)

     При определении содержания и методов  изучения данного раздела необходимо руководствоваться такими основными факторами, как научной значимостью отобранного для изучения материала и важностью его практических приложений.

     Колебательные процессы - одни из самых распространенных процессов в природе. Изучение колебаний - это универсальный ключ ко многим тайнам мира.

     Колебательные процессы, а именно электромагнитные колебания являются основой действия всех электро и радиотехнических устройств.

     В процессе изучения темы “Электромагнитные  колебания” рассматриваются свободные  электромагнитные колебания и автоколебания в колебательных контурах, а также вынужденные колебания в электрических цепях под действием синусоидальной ЭДС. Все эти вопросы имеют очень большое значение, так как на их основе затем изучаются электромагнитные волны с их научно-практическими приложениями.

     При изложении данной темы в курсе  физики средней школы учитель  должен опираться на следующие основные положения:

-   использование аналогий механических и электромагнитных колебаний;

- изучение и объяснение явлений и процессов на основе знаний об электрическом и магнитном полях и электромагнитной индукции, полученных в X классе;

-  широкое применение физического эксперимента.

     Первые  пять уроков отводятся на изучение процессов в колебательном контуре. Центральными являются уроки, на которых рассматривается колебательный контур, раскрывается сущность происходящих в нем процессов и устанавливается, что свободные электромагнитные колебания в идеальном контуре гармонические. С колебательным контуром учащиеся знакомятся, наблюдая электромагнитные колебания низкой частоты, возникающие в цепи, состоящей из последовательного соединенных конденсатора и катушки индуктивности.

     Электромагнитные  колебания вначале представляются как периодическое (в идеале - гармоническое) изменение физических величин (заряда, тока, напряжения), характеризующих состояние системы проводников. Затем показывается, что при этом происходит периодическое изменение энергий электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки с током.

     Очень важно при этом отметить, что эти изменения неразрывно связаны друг с другом, что выражается в сохранении полной энергии в идеальном колебательном контуре.

     Необходимо  показать, что колебательный контур - это система, у которой есть состояние  устойчивого равновесия, характеризуемое состоянием с минимальной потенциальной энергией (конденсатор не заряжен), в которое система приходит сама собою (разрядка конденсатора) и через которое она может проходить “по инерции” (явление самоиндукции). Это следует подчеркнуть при количественном изучении процессов в контуре и получении формулы Томсона, так как только для колебательной системы имеет смысл понятие “собственная частота”.

     Чтобы доказать, что в идеальном контуре  происходят гармонические колебания, необходимо получить основное уравнение, описывающее процессы в контуре и показать его аналогичность уравнению гармонических механических колебаний.

     Для получения основного уравнения, описывающего процессы в контуре, лучше  использовать закон Ома для участка  цепи, содержащего э.д.с. Это позволяет снять возможный вопрос о допустимости применения закона, установленного для постоянного тока, для описания процессов в колебательном контуре, кроме того, при этом отпадает необходимость оговаривать отсутствие гальванического элемента.

     Для раскрытия физической сущности электромагнитных колебаний используется метод векторных диаграмм. Построение ведется по четвертям периода и сопровождается объяснением того, как изменяется каждая из величин, представленных на диаграмме. Фазовые соотношения определяются исходя из того, что сила тока имеет смысл скорости изменения заряда, а э.д.с. самоиндукции (с учетом знака) - скорости изменения тока.

     После рассмотрения явлений в колебательном  контуре переходят к изучению переменного тока как вынужденных  электромагнитных колебаний.

     Изучение  начинается с демонстрации осциллограммы  сетевого напряжения, вид которой  позволяет считать переменный ток  гармоническими электромагнитными  колебаниями.

     Отмечают, что вообще переменный ток - это вынужденные электромагнитные колебания, форма которых определяется законом изменения приложенного напряжения. Затем выводят уравнения гармонических колебаний э.д.с. индукции в витке обмотки генератора и тока в сети. Подробно устройство генератора не рассматривают, речь идет лишь о получении переменной э.д.с. путем вращения рамки в постоянном магнитном поле. Вывод уравнений опирается на изученные в Х классе закон электромагнитной индукции Фарадея и понятие магнитного потока.

     Обращают внимание на то, что подобно тому, как при механических колебаниях возможен сдвиг фаз между вынуждающей силой и скоростью колеблющейся точки, так и в случае электромагнитных колебаний может быть сдвиг по фазе между током и напряжением. Более подробное рассмотрение фазовых соотношений тока и напряжения будет сделано при изучении реактивных сопротивлений и закона Ома для переменного тока.

     В заключение рассматривается генератор  на транзисторе как пример электромагнитной автоколебательной системы. В такой  системе вырабатываются высокочастотные незатухающие колебания за счет дозированного периодического поступления энергии от источника постоянного напряжения, входящего в состав системы. Целесообразно сначала показать такой генератор в действии, а затем объяснить его устройство, используя саму установку и ее схему.

     Учитывая  исключительную важность повторения, обобщения и систематизации всего  курса физики в ХI классе, следует  особое внимание уделить задачам  на повторение с использованием вновь  изученного материала.

     Содержание  материала и последовательность его изложений отражены в ниже следующем примерном поурочном планировании. 

№,Тема  урока Основное  содержание учебного материала Демонстрации Интерактивные модели, основные иллюстрации. Домашнее  задание
1. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Понятие о свободных и вынужденных электромагнитных колебаниях.  Свободные  и вынужденные электромагнитные колебания (математический и пружинный маятники) Математический  и физический маятники.  §27, вопрос, на с.76.
2.Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях. Динамика процессов, происходящих в колебательном контуре. Уравнения, описывающие количественные процессы в колебательном контуре. Превращения энергии электромагнитного поля.     § 28, вопрос, на с.78.
3. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями. Выявление аналогии между электромагнитными колебаниями  в контуре и колебаниями математического  маятника. Решение задач. Аналогия процессов  свободных электрических и механических колебаний.

Таблица 1. Сравнение  свободных колебаний груза на пружине и процессов в электрическом колебательном контуре позволяет сделать заключение об аналогии между электрическими и механическими величинами.

§ 29, вопрос, на с.80.
4.Фаза колебаний. Понятие о фазе колебаний. Описание гармонических колебаний с помощью функций синуса и косинуса. Сдвиг фаз. Разбор задач, приведенной в конце параграфа и типа: измерьте длину подвешенной вертикально пружины (или резинового жгута) и прикрепите к ней груз. Определите удлинение пружины. Рассчитайте период колебаний этого груза (масса его неизвестна) и проверьте экспериментально полученный ответ. Запись колебательного движения (начальная фаза), опыт 4. Рисунок 2.2.3. Затухающие колебания в контуре.

Модель 2.3. Свободные  колебания в RLC контуре.

Рисунок 2.3.2. Изображение гармонических колебаний A cos (ωt + φ1), B cos (ωt + φ2) и их суммы C cos (ωt + φ) с помощью векторов на векторной диаграмме.

Рисунок 2.3.3. Векторная  диаграмма для последовательной RLC-цепи.

Рисунок 2.3.4. Резонансные  кривые для контуров с различными значениями добротности Q.

§ 30; задача № 942 – Рымкевич.
5. Переменный электрический ток. Понятие о переменном токе как вынужденных колебаниях в электрической цепи. Гармонические колебания напряжения и силы тока, их мгновенные амплитудные и действующие значения. Решение задач № 953, 954 – Рымкевич. Осциллограммы переменного тока; опыт 16, Амплитудное и действующее значения напряжения; опыт 17. Модель 1.17. Генератор  переменного тока.

Рисунок 2.3.1. Вынужденные  колебания в контуре.

Рисунок 2.3.2. Изображение  гармонических колебаний A cos (ωt + φ1), B cos (ωt + φ2) и их суммы C cos (ωt + φ) с помощью  векторов на векторной диаграмме.

§ 31 задачи № 4, 5 из упр. 2
6. Решение задач. Решение задач  типа № 949, 952, 957 – Рымкевич. Работа с дидактическим материалом [13], № 104Т1-104Т6, 105Т1-105Т6, 106Т1-106Т6.   Компьютерная  лабораторная работа. Вынужденные колебания  в RLC контуре Задачи № 951, 955, 956, 958 – Рымкевич.
7. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Понятия об активном, емкостном и индуктивном сопротивлениях. Действующие значения силы тока и  напряжения. Разбор задач № 960, 963*, 965, 966 – Рымкевич. Работа с дидактическим  материалом [4], № 107Т1-107Т6. Зависимость емкостного сопротивления от частоты переменного тока, электроемкости конденсатора и индуктивного – от частоты переменного тока, индуктивности катушки [З.], опыт 8. Рисунок 2.4.1. Параллельный RLC-контур. Рисунок 2.4.2. Векторная диаграмма  для параллельного RLC-контура. § 32; задачи № 962, 964, 968 – Рымкевич.
8. Решение задач. Разбор задач  № 2, 3 на с. 52, 53 учебника. Решение задач  типа № 969, 970 – Рымкевич.     Задачи № 4, 5 из упр. 2; повторить «Механический  резонанс».
9.Электрический резонанс. Резонанс в  колебательном контуре. Амплитуда силы тока при резонансе. Использование резонанса в радиосвязи. Учет и значения резонанса в электрической цепи. Решение задачи № 972 – Рымкевич. Электрический резонанс; [5], опыт 22. Рисунок 2.3.4. Резонансные  кривые для контуров с различными значениями добротности Q. § 33 (без рассмотрения вопроса «Амплитуда силы тока при резонансе»); задача № 6 из упр. 2, № 971 – Рымкевич. Краткие итоги главы 2, с. 53, 54 учебника.
10. Генератор на транзисторе. Автоколебания. Устройство  и принцип действия транзистора, эмиттерный и коллекторный переход. Принципиальная и структурная схемы автоколебательной системы. Генератор на транзисторе. Осциллограмма колебаний.   Повторить «Транзисторы» («Физика-10»).
11.Генерирование электрической энергии. Производство  электрической энергии. Устройство и принцип действия генератора переменного тока. Самостоятельная работа. 
 
 Получение переменного  тока при вращении витка в магнитном поле. Устройство и действие генератора переменного тока (на модели).   § 34; задачи № 1, 2 из упр. 3; повторить § 4; 5; б («Физика-11»).
12.Трансформаторы. Устройство  и принцип действия трансформатора. Коэффициент трансформации. Работа трансформатора в режиме холостого  хода и в режиме нагрузки. Решение  задач № 977; 978 – Рымкевич. Обсуждение задания из упр. 3 (задача № 4) и вопросов типа:   почему при разомкнутой вторичной цепи (в режиме холостого хода) трансформатор почти не потребляет энергии?

 какова причина  того, что с уменьшением сопротивления  вторичной цепи возрастает мощность, потребляемая трансформатором от сети?

 Устройство и действие трансформатора, опыт 29. Рисунок 2.5.1. Простейший трансформатор и его условное изображение в схемах. n1 и n2 – числа витков в обмотках.

Рисунок 2.5.2. Условная схема высоковольтной линии передачи. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках линии. На схеме изображен только один из трех проводов высоковольтной линии.

§ 35; задачи № 3, 5, 6 из упр. 3 и № 975; 976 – Рымкевич.
13. Производство, передача и использование электрической энергии. Способы производства электроэнергии, их преимущества и недостатки. Схема преобразования электрической энергии, ее передача по линиям переменного и постоянного тока; пути уменьшения потерь электроэнергии при передаче. Использование электрической энергии в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте. Развитие энергетики и охрана окружающей среды. Работа с дидактическим материалом [13], 1010Т1-1010Т6. Действующая модель линии электропередачи с применением  повышающего и понижающего трансформаторов, опыт 30   § 36,задачи 979*; 980 – Рымкевич.
14. Решение задач. Решение задач  типа:

какого сечения  надо взять медный провод для линии  электропередачи общей протяженностью 4 км, чтобы передать по ней потребителю  ток мощностью 10 кВт? Напряжение в  линии 380. В, допустимые потери энергии при передаче 8%;   во вторичной обмотке трансформатора, содержащей 1200 витков, возникает ЭДС, равная 330 В., Сколько витков содержит первичная обмотка, если трансформатор подключен к сети с напряжением 220 В?

 в водонагреватель  ТЭЦ поступает 1,0·103 т стоградусного пара в час. Какая масса воды при температуре 10. °С должна пройти через него для отвода тепла в теплофикационную сеть, если вода подогревается до 100. °С?

     Краткие итоги  главы 3, с. 65. Задачи № 974 – Рымкевич и типа:

·  на конце двухпроводной линии электропередачи длиной 175 м мощность переменного тока равна 24 кВт при напряжении 220 В. Вычислите потерю мощности в этой линии, если она выполнена из медных проводов сечением 35 мм2;

·  по двухпроводной линии постоянного тока Волгоград-Донбасс передается мощность 750 МВт при напряжении 800 кВ. Сопротивление линии 34 Ом. Найдите КПД передачи.

15.Повторительно-обобщающий урок. Описание и особенности различных видов колебаний. Описание колебаний. Отличительные особенности свободных, вынужденных и электрических автоколебаний. Зависимость частоты свободных колебаний от параметров колебательной системы. Основные характеристики гармонических колебаний. Соответствие свободных механических и электрических колебаний. Переменный электрический ток. Превращение энергии при колебаниях. Аналогия физических процессов автоколебательных систем (маятниковых часов и генератора на транзисторе). Самостоятельный разбор учащимися кратких итогов глав 1-3; выполнение заданий из [10], с. 83-92 (по выбору учителя).     Повторить краткие  итоги глав 1-3; задачи по выбору учителя  для подготовки к контрольной  работе.
16. Контрольная работа № 1 «Электромагнитная индукция. Электромагнитные колебания.»        
 
 
 

2.2. Методические  разработки уроков 

Урок 1

«Свободные и вынужденные электромагнитные колебания»

Конспект  учебного занятия  по физике с использованием ИТ.

Город: Магнитогорск

Учитель: Швец Ю.С.

Класс: 11

Тема  учебного занятия: «Свободные и вынужденные электромагнитные колебания»

Продолжительность учебного занятия: 45минут

Тип учебного занятия: комбинированный

Цели (образовательная, развивающая, воспитательная):

Образовательная: познакомить учащихся с видами электромагнитных колебаний, ввести понятие: электромагнитные колебания, вынужденные колебания, свободные колебания. Развивающая: развивать учебную деятельность учащихся по средствам анализа, сравнения, обобщения,

Воспитательная: продолжить формирование представлений о взаимосвязи явлений природы и единой физической картине мира, учить находить и воспринимать прекрасное в природе, искусстве и учебной деятельности.

Оборудование: штатив, пружинный и математический маятники, использование презентации «Электромагнитные колебания».

Дидактические материалы к учебному заданию: тематическое  и поурочное планирование по физике: к учебнику Г.Я. Мякишев «Физика.11 класс». Издательство «Просвещение», Москва 2004.

Ход учебного занятия:

Этап учебного занятия Время Цель Компетенции Методы Формы Используемые  цифровые образовательные ресурсы
Знания Умения      
1.Опрос  по прошедшим темам «Фаза колебаний», «Вынужденные колебания. Резонанс». 8 мин Проверить знание учащихся по пройденным темам. Знать понятие фаза колебаний и ее основные закономерности, знать  понятие резонанса и его основные закономерности. Уметь объяснить  закономерности фазы колебаний и резонанса. Метод контроля Фронтальная Учебно-электронная  презентация. Учебное методическое пособие по физике Г.Я. Мякишев.
  Деятельность  учителя Деятельность  ученика
Учитель слушает учащихся как они усвоили  темы:

 «Фаза  колебаний», «Вынужденные колебания. Резонанс».

 Устный  ответ учащихся
2.Объяснение нового материала 15  мин Раскрыть  и отработать понятия:

Электромагнитные  колебания, Свободные и вынужденные  электромагнитные колебания.

  Знать   закономерности свободных и вынужденных электромагнитных колебаний.. Записывать  формулировать закономерности свободных  и вынужденных электромагнитных колебаний. Метод фактов погружения Учебные пособия по физике Г.И. Мякишев, презентация.
Деятельность  учителя   Деятельность  ученика
Запись  на  доске новой темы: «Свободные и вынужденные электромагнитные колебания» Учитель знакомит учащихся с  видами электромагнитных колебаний. Дает учащимся определение электромагнитных колебаний, свободных и вынужденных электромагнитных колебаний. Диктует школьникам под запись. Учитель также выполняет на доске чертеж математического маятника. Указывает направление движений маятника. Учащиеся  записывают тему урока  в тетради.

Записывают определение  электромагнитных колебаний: «Периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения называется электромагнитными колебаниями».

Записывают определение  вынужденных колебаний:

«Вынужденными колебаниями называют колебания  в цепи под действием внешней  периодической электродвижущей  силы».

Записывают определение Свободных колебаний:

«Свободными колебаниями  называются колебания в системе, которые возникают после выведения  ее из положения равновесия».

3.Демонстрации 11 мин. Получить  представление об электромагнитных колебаниях Знать  закономерности свободных и вынужденных электромагнитных колебаний. Уметь объяснять  закономерности свободных и вынужденных  колебаний. Метод исследования погружения Демонстрация  колебаний пружинного маятника, демонстрация колебаний нитяного маятника, демонстрация свободных и вынужденных электромагнитных колебаний.
Деятельность  учителя Деятельность  ученика
Учитель заранее  подготавливает необходимое  демонстрационное оборудование на рабочий  стол: нитяной и пружинный математический маятники, штатив. Учащиеся  наблюдают за демонстрацией, делают выводы.
  4. Закрепление Время Цель Компетенции Метод

фактов

 Форма

индивидуальная

 Учебные пособия по физике Г.Я. Мякишев.
10 мин. Закрепить понятия  электромагнитных колебаний, свободных и вынужденных электромагнитных колебаний. Знание Умение
Знать определение электромагнитные колебания, свободные электромагнитные колебания, вынужденные электромагнитные колебания. Уметь отличать свободные электромагнитные колебания  от вынужденных.
Деятельность  учителя: Деятельность  учащихся:
Учитель опрашивает учащихся по пройденному  материалу:
  1. Какие колебания называются электромагнитными?
  2. Приведите пример электромагнитных колебаний?
  3. Какие колебания называются свободными?
  4. Приведите пример свободных электромагнитных колебаний?
  5. Какие колебания называются вынужденными?
  6. Приведите пример вынужденных электромагнитных колебаний?
 
 Устный  ответ учащихся.
6.Дом.  Задание  1мин. Записывать  дом, задание Знать  что дом. Задание записывается в  дневник. Уметь  внимательно записывать дом. Задание Метод ученического планирования Индивидуальная Учебные

издания по физике Г.Я. Мякишев.

Деятельность  учителя  Деятельность  учащихся
Учитель записывает дом. Задание на доске: параграф 27, вопрос, на с.76.  Учащиеся  записывают дом. Задание на  доске: параграф 27, вопрос, на с.76.

Информация о работе Использование информационных технологий при изучение темы «Электромагнитные колебания»