Источник имеет надпись «6 В», а под нагрузкой прибор показывает меньше. Это обязательно поломка или ожидаемое свойство источника?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Калькулятор, карандаш, готовые таблицы и схема. Понятия: ток, напряжение, сопротивление. Это расчётная модель низковольтной цепи; реальный источник не замыкать накоротко, не разбирать и не нагревать. Без оборудования перемещайте бумажные карточки «источник», «внутренний резистор», «нагрузка». 8 класс получает равенство E=U+Ir; 9 класс самостоятельно находит наклон зависимости U(I).
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все материалы для текущего занятия включены. Вариант без регистрации: ученические листы PDF и доска. Минуты включают чтение, запись и переходы. Ответы показывайте после самостоятельной попытки. В конце соберите индивидуальную работу: 0–1 балл — вернуться к примеру, 2–3 — уточнить пропущенное звено, 4 — объяснить границу вывода. Это обратная связь, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и первоначальное решение
В учебной модели измерено: при I=0,10 А напряжение 5,8 В, при I=0,30 А — 5,4 В. Один ученик считает, что изменилось сопротивление нагрузки, другой — что это доказывает уменьшение ЭДС.
1 минута — прочтите; 2 — сформулируйте, что действительно наблюдается; 2 — предложите модель, которая допускает постоянную ЭДС и меняющееся напряжение. Пока не делайте вывод о реальном аккумуляторе.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, модель и проверка
ЭДС E характеризует энергию, которую сторонние силы источника передают единице заряда; единица — вольт. Название «сила» не означает измерение в ньютонах. В модели источник представляют идеальной ЭДС и последовательным внутренним сопротивлением r. При отдаче тока нагрузке U=E−Ir, I=E/(R+r). Напряжение на нагрузке и ЭДС совпадают при нулевом токе в этой модели.
Если E и r постоянны, два режима дают r=(U1−U2)/(I2−I1). Знак важен: увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения. В примере r=(5,8−5,4)/(0,30−0,10)=2,0 Ом. Затем E=5,8+0,10·2=6,0 В; вторая точка даёт тот же результат 5,4+0,30·2=6,0 В.
При R=4 Ом эта модель предсказывает I=6/(4+2)=1 А и U=4 В. Мощность нагрузки I²R=4 Вт; внутренние потери I²r=2 Вт; источник передаёт EI=6 Вт. Баланс 6=4+2 показывает, куда направлена энергия. Это численный пример, не рекомендация собирать цепь с такими мощностями.
За 3 минуты разберите схему; за 3 восстановите параметры примера; за 2 проверьте вторую точку и мощность; за 1 сформулируйте ограничение. У реальных источников параметры зависят от состояния и режима; здесь проверяется простая модель.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Работа с первой серией
Учебная серия при одинаковой температуре и состоянии источника. Напряжение измеряет идеализированный вольтметр, ток — идеализированный амперметр.
| Режим | I, А | U, В |
|---|---|---|
| А | 0,20 | 4,8 |
| Б | 0,40 | 4,6 |
| В | 0,60 | 4,4 |
2 минуты — выберите две точки; 4 — восстановите r и E; 3 — проверьте третью точку и найдите сопротивление нагрузки в режиме Б; 2 — запишите уравнение U(I). 8 класс получает порядок r→E→R; 9 класс проверяет пары А–Б и Б–В независимо. Результат: параметры, контроль и заключение. Критерии: положительное r, постоянная E, верная единица Ом.
Разбор практики 1 и критерии
r=(4,8−4,6)/(0,40−0,20)=1,0 Ом. E=4,8+0,20·1=5,0 В. В режиме В: 5,0−0,60=4,4 В, проверка выполнена. RБ=4,6/0,40=11,5 Ом. U=5,0−1,0·I при U в В, I в А и r в Ом. Одинаковый результат пар поддерживает модель в проверенном диапазоне, но не за его пределами.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельное решение
Новая задача: ЭДС остаётся 5,0 В, нагрузка R=9,0 Ом. Сравните два значения внутреннего сопротивления, не проводя реальный опыт.
| Модель | r, Ом | R, Ом |
|---|---|---|
| А | 1,0 | 9,0 |
| Б | 3,5 | 9,0 |
1 минута — прогноз направления изменения; 3 — вычислите ток и напряжение обеих моделей; 2 — внутренние потери; 2 — объясните результат. В 9 классе проверьте баланс мощности модели Б. Результат: сравнительная карточка из трёх величин и фраза о постоянстве E.
Ответ и объяснение практики 2
А: I=5/10=0,50 А, U=4,50 В, I²r=0,25 Вт. Б: I=5/12,5=0,40 А, U=3,60 В, I²r=0,56 Вт. В Б нагрузка получает 1,44 Вт, источник передаёт 2,00 Вт: 1,44+0,56=2,00. Ток уменьшился, а внутренние потери здесь выросли; нельзя судить о них по одному току без r. ЭДС не изменялась.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Вывод, который можно обосновать
2 минуты: рассмотрите версии «показание под нагрузкой равно ЭДС» и «нужно учитывать ток». 3 минуты: опровергните первую числами практики 1 и предложите измерение при малой нагрузке. 2 минуты: укажите, почему вычисленный ток короткого замыкания не является планом опыта.
Опора для обсуждения
В А и В различаются U, но расчёт даёт E=5 В в обоих режимах. В модели при I→0 напряжение приближается к E. На реальной цепи малый ток прибора не строго нулевой. Короткое замыкание даёт опасный нагрев; его не проводят. Модель проверяют несколькими допустимыми нагрузками, не экстремальным режимом.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственный ответ
Источник описывается E=3,0 В и r=0,50 Ом. Для R=5,5 Ом найдите I, U и внутреннюю потерю напряжения; проверьте их сумму. 3 минуты — решение, 1 — ключ, 1 — исправление.
Ключ и критерии индивидуальной работы
I=3/6=0,50 А; U=0,50·5,5=2,75 В; Ir=0,25 В; 2,75+0,25=3,00 В. По 1 баллу за общий закон с суммой сопротивлений, ток, напряжение нагрузки, проверенный баланс. Не путать 0,25 В с мощностью.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Источник тока. Внутреннее сопротивление | Восстанавливает E и r | Проверяет третью точку |
| Работа №4: увеличение внутреннего сопротивления | Сравнивает два модельных источника | Различает U и E, оценивает потери |
Опора — раздел «Эксперименты по физике» опубликованной программы на 64 часа. Урок конкретизирует исходные темы и занимает 45 минут. Сценарий, распределение времени и числовые имитации — методическая разработка. Физическая сборка и движение грузов заменены бумажными моделями, точными схемами и готовыми учебными данными; это не отчёт о проведённом опыте.
Источники и права на изображения
Источники проверены 15.10.2026. Все числовые серии явно заданы как учебные модели; их нельзя описывать как результаты проведённых авторами опытов. Оригинальные схемы: портал «Школы России», для этого урока. Они не являются фотографиями. Ответы и примечания учителю в PDF вынесены в отдельную часть.