Метод. разработка открытого урока по физике | Косорукова Алла Ивановна. Работа №353824

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Ростовской области

«Шахтинский медицинский колледж им. Г. В. Кузнецовой»

(ГБПОУ РО «ШМК»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия на тему:

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ»

ПД.04 ФИЗИКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШАХТЫ-2024

 

РАЗРАБОТАЛА

Преподаватель

__________Косорукова А.И.

«____»___________2024 г.

 

РАССМОТРЕНО

на заседании ЦМК общеобразовательного и социально – гуманитарного циклов Протокол №5 от 17.01.2024 г.

Председатель ЦМК

___________М. А. Бондаренко

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методическая разработка открытого занятия по ПД.04 Физика

 

Аннотация

Автор: Косорукова А.И., преподаватель ГБПОУ РО «Шахтинский медицинский колледж им. Г. В. Кузнецовой»

 

Образование – высшее.

 

Должность - преподаватель физики, ЦМК общеобразовательного и социально - гуманитарного циклов.

Методическая разработка открытого занятия на тему «Электрический ток в электролитах» написана с целью обмена опытом, оказания методической помощи преподавателям в проведении урока по профильной дисциплине ПД. 04 Физика в группе студентов 1 курса, обучающихся по программе подготовки специалистов среднего звена по специальности 34.02.01 Сестринское дело.

Данная методическая разработка составлена в соответствии с требованиями ФГОС СПО по специальности 34.02.01 Сестринское дело (утв. Приказом Министерства Просвещения Российской Федерации от 04 июля 2022 г. №527) и рабочей программы ПД.04 Физика.

Методическая разработка представляет собой «сценарий» проведения занятия по теме «Электрический ток в электролитах», построенный на основе педагогических, дидактических и методических рекомендаций, а также опыта преподавательской деятельности со студентами.

Тема «Электрический ток в электролитах» связана с дисциплиной «Химия», изучение этой темы на занятии по физике, позволяет углубить знания студентов, таким образом, у них складывается полное представление об этом процессе. Также эта тема связана с целебным применением электричества в медицине.

Эффективность урока обусловлена созданием в начале урока проблемной ситуации при помощи демонстрационного опыта, которую студенты должны разрешить в ходе урока при изучении темы, а также использованием ряда сменяющих друг друга методов изучения материала: демонстрация, беседа, рассказ преподавателя, доклады студентов, решение задач. Изучение нового материала сопровождается демонстрацией презентации и видеороликов. Использование ТСО делает урок более мобильным.

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

Высококвалифицированные специалисты в медицине - это основа эффективного здравоохранения. Поэтому подготовка медицинского специалиста, способного ориентироваться в стремительном потоке научной и медицинской информации, является первоочередной задачей учебных учреждений СПО. Наличие знаний по физике дает возможность выпускнику медицинского колледжа быть в курсе всего нового, что создается в его профессиональной области, вооружает его достижениями мировой науки, способствует использованию их в своей практике. С древних времен связь между медициной и физикой была тесной. Нет ни одной области медицины, где бы ни применялись физические приборы. 

Методическая разработка открытого занятия по теме «Электрический ток в электролитах» направлена на формирование у студентов профессионального интереса к применению электрического тока в медицине.

В ходе занятия студенты получают новые знания о прохождении электрического тока в жидкостях, а также о практическом применении электрического тока в физиотерапии.

На уроке используются приемы, средства, методы обучения, активизирующие мыслительную деятельность, воспитывающие у студентов устойчивый познавательный интерес к дисциплине и профессии, а также умение осмысливать, запоминать и применять полученные знания на практике.

Виды деятельности, используемые на занятии: фронтальный опрос, работа в группах, беседа, игровые ситуации.

Занятие призвано сформировать у студентов следующие общие, профессиональные компетенции и личностные результаты:

Код

Общие компетенции

ОК 01.

Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности

применительно к различным контекстам.

OK 02.

Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности.

OK 03.

Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.

OK 04.

Эффективно взаимодействовать и работать в коллективе и команде.

 

Профессиональные компетенции

ПК 4.2

Выполнять медицинские манипуляции при оказании медицинской

помощи пациенту.

ПК 4.6

Участвовать в проведении мероприятий медицинской реабилитации.

 

Личностные результаты

ЛР 6

Ориентированный на профессиональные достижения, деятельно выражающий познавательные интересы с учетом своих способностей, образовательного и профессионального маршрута, выбранной квалификации.

ЛР20

Демонстрирующий интерес и стремление к профессиональной деятельности в соответствии с требованиями социально-экономического развития Ростовской области.

ЛР22

Стремящийся к саморазвитию и самосовершенствованию, мотивированный к обучению, принимающий активное участие в социально-значимой деятельности на местном и региональном уровнях;

ЛР 24

Осознающий потребность в профессиональном, интеллектуальном, культурном и нравственном развитии, познавательной активности в рамках освоения основной образовательной программы подготовки специалистов среднего звена.

ЛР 25

Непрерывно совершенствующий готовность и способность к профессиональной деятельности, активной адаптации на рынке труда и к работе в трудовом коллективе.

ЛР 26

Проявляющий инициативность, самостоятельность, навыки поведения в обществе, способность к успешной социализации, активность в жизни коллектива студенческой группы и органов самоуправления колледжа.

 

В соответствии с ФГОС СОО после изучения данной темы студент должен

уметь:

-решать задачи на законы электролиза;

-применять основы электронной теории к объяснению механизма проводимости электролитов;

- приводить примеры применения электролиза.

Студент должен знать:

понятия: электролитическая диссоциация и рекомбинация, электрохимический эквивалент;

-законы Фарадея для электролиза.

Форма занятия: учебное занятие.

Тип занятия: комбинированное.

Вид занятия: урок.

Педагогическая технология: проблемное обучение с элементами игровых ситуаций.

Метод обучения: (проблемно-поисковый). Словесный, наглядный, практический.

Форма реализации метода: проблемная ситуация.

Формы организации познавательной деятельности:

-индивидуальная - самостоятельная работа студентов;

-групповая - совместное выполнение заданий.

Приемы обучения: постановка проблемного вопроса, обращение к постановке опыта и к компьютерным средствам обучения, выполнение заданий в игровой форме.

 

Методические цели:

-создание условий для формирования знаний и умений по физике профессиональной направленности;

-воспитание положительных качеств личности студента.

Цели занятия:

- образовательные:

- сформировать предметные и  ценностно - смысловые компетенции студентов: представление о физической природе электропроводности различных сред с точки зрения электронной теории, понимание смысла основных научных понятий, физики и взаимосвязи между ними, углубить знания, полученные на занятиях химии, выявить физический смысл первого и второго законов Фарадея, познакомить студентов с применением электролиза;

-сформировать учебно - познавательные компетенции: развитие логического мышления, применение знаний в нестандартных ситуациях;

-развивающие:

-развить компетенции личностного самосовершенствования: познавательных интересов, интеллектуальных способностей студентов;

-воспитательные:

-сформировать компетенции личностного самосовершенствования: воспитание культуры общения, точности, аккуратности и внимательности, добросовестного отношения к учебе, профессиональной ответственности.

Ожидаемые результаты:

-предметные: формирование у студентов знаний о физической природе электрического тока в растворах и расплавах;

-развитие умения выявлять и формулировать закономерности, которым подчиняется ток в растворах и расплавах;

-метапредметные: развитие умения устанавливать межпредметные связи для описания процесса электролитической диссоциации и электролиза;

-формирование умения применять полученные знания для решения практических задач, находящихся на стыке нескольких дисциплин;

-личностные: формирование познавательного интереса к изучению физики;

-формирование ответственного отношения к учебному процессу и коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности.

Материальное обеспечение занятия:

- компьютер;

-телевизор;

-дидактический материал;

- видеофрагменты;

- презентация;

- набор по электролизу: источник постоянного тока ВС-4-12, поваренная соль, ключ, дистиллированная вода, лампочка на подставке, металлические пластины на изолирующих подставках, сахар, CuSO4, соединительные провода, электролитическая ванна.

 

Цели использования компьютерных технологий на занятии:

- стимулирование учебно-познавательной активности каждого студента через вовлечение в творческую деятельность;

- повышение результативности обучения посредством активизации познавательной деятельности;

- повышение интеллектуального развития обучающихся;

- повышение эффективности образовательного процесса и качества образования.

 

Межпредметные связи:

-химия (получение металлов);

-математика;

-медицина (выполнение манипуляций в физиотерапевтическом отделении);

-ПМ.04 Оказание медицинской помощи, осуществление сестринского ухода и наблюдение за пациентами при заболеваниях и (или) состояниях.

 

Литература:

Мякишев, Г. Я., Буховцев, Б. Б., Сотский, Н. Н. / Под ред. Парфентьевой Н. А. Физика. Учебник для 10 кл. - М.: Издательство «Просвещение», 2023.

Интернет-источники:

http://electrik.info/main/school/1262-prakticheskoe-primenenie-elektroliza.html

http://fb.ru/article/51931/elektricheskiy-tok-v-jidkostyah-ego-proishojdenie-kolichestvennyie-i-kachestvennyie-harakteristiki

http://class-fizika.ru/10_a155.html

http://www.studentlibrary.ru ЭБС Консультант студента. Медицина Здравоохранения СПО.

www.alleng.ru/edu/phys.htm (Образовательные ресурсы Интернета — Физика).

Домашнее задание: направлено на продолжение формирования общих и профессиональных компетенций, решение задач.

 

Приложения:

ДИДАКТИЧЕСКАЯ И ХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ

Рабочий лист студента

 

 

СЦЕНАРИЙ

открытого занятия на тему

«Электрический ток в электролитах»

 

1.Организационный этап

 

Преподаватель:

Друзья мои! Я очень рада

Войти в приветливую группу

И для меня уже награда

Внимание ваших умных глаз.

Я знаю: каждый в группе - гений!

Но без труда талант не впрок.

Скрестите шпаги ваших мнений

Мы вместе проведем урок!

Мои соавторы и судьи

Оценкой Вас не накажу

За странный слог не обессудьте,

А дальше прозой я скажу.

 

Уважаемые студенты и наши дорогие гости!

 

Сегодня мы проводим открытый урок. Я очень рада видеть вас всех на нашем занятии!

Проверяем посещаемость.

Студенты к занятию готовы!

Откройте тетради, запишите сегодняшнее число и тему занятия. А тему занятия вы сейчас сформулируете сами, а я вам в этом помогу. На прошлом занятии мы с вами изучили тему?

Студент: «Электрический ток в металлах».

Преподаватель: По электропроводности все вещества делятся на…?

Студент: Проводники и диэлектрики.

Преподаватель: Что относится к проводникам?

Студент: Металлы, их сплавы, водные растворы кислот, солей, оснований.

Преподаватель: Мы с вами изучили «Электрический ток в металлах», а теперь, соответственно, нам нужно изучить…?

Студент: Электрический ток в жидкостях.

Преподаватель: Жидкости, которые проводят электрический ток, это…?

Студент: Это электролиты. Тема сегодняшнего занятия: «Электрический ток в электролитах».

Преподаватель: Молодцы!

 

2. Целевая установка. Мотивация учебной деятельности

 

Преподаватель: Целью сегодняшнего занятия является углубление знаний, полученных на занятиях химии, формирование представления о физической природе электропроводности различных сред с точки зрения электронной теории, понимание смысла основных понятий физики, выявление физического смысла первого и второго законов Фарадея, знакомство с применением электролиза.

В ходе занятия мы продолжим развивать общие компетенции, предусмотренные Федеральным образовательным стандартом для специальности 34.02.01 Сестринское дело, личностные результаты и начнем формировать профессиональные компетенции.

ОК01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам.

OK02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности.

OK03. Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.

OK04. Эффективно взаимодействовать и работать в коллективе и команде.

ПК4.2 Выполнять медицинские манипуляции при оказании медицинской помощи пациенту.

ПК4.6 Участвовать в проведении мероприятий медицинской реабилитации.

ЛР6 Ориентированный на профессиональные достижения, деятельно выражающий познавательные интересы с учетом своих способностей, образовательного и профессионального маршрута, выбранной квалификации

ЛР20 Демонстрирующий интерес и стремление к профессиональной деятельности в соответствии с требованиями социально-экономического развития Ростовской области

ЛР22 Стремящийся к саморазвитию и самосовершенствованию, мотивированный к обучению, принимающий активное участие в социально-значимой деятельности на местном и региональном уровнях;

ЛР24 Осознающий потребность в профессиональном, интеллектуальном, культурном и нравственном развитии, познавательной активности в рамках освоения основной образовательной программы подготовки специалистов среднего звена.

ЛР25 Непрерывно совершенствующий готовность и способность к профессиональной деятельности, активной адаптации на рынке труда и к работе в трудовом коллективе.

ЛР26 Проявляющий инициативность, самостоятельность, навыки поведения в обществе, способность к успешной социализации, активность в жизни коллектива студенческой группы и органов самоуправления колледжа.

 

Эта тема имеет большое значение. Знания, полученные при изучении этой темы, пригодятся вам, когда вы будете изучать специальные дисциплины, а также в профессиональной деятельности. В медицине используется лечебное применение электрического тока в физиотерапии.

Тема, цели и план урока – на слайде. Но для начала мы вспомним, что изучали на предыдущей теме.

 

Актуализация опорных знаний

 

Опрос по теме «Электрический ток в металлах»

Два студента получают задания по карточкам. (Решить задачу у доски)

 

 

Условие задачи №1

За какое время в металлическом проводнике с током 32 мкА через поперечное сечение проводника проходит 2·105 электронов?

Условие задачи №2:

Определить падение напряжения в линии электропередачи длиной 500 м при токе в ней 15 А. Проводка выполнена алюминиевым проводом сечением 14 мм2.

4 студента решают тест в электронном виде на ноутбуках.

А мы в это время проведем опрос в виде игры «Физическая эстафета»

Она поможет повторить, проверить и закрепить ваши знания по предыдущему материалу. Для этого разделимся на 3 команды.

Правила игры:

Каждая команда ответит поочередно на предоставленные ей вопросы. Сначала отвечает 1 команда, затем 2,3. За каждый правильный ответ студент получает балл (баллы складываются).

Критерии оценок:

1 место- 5 баллов

2 место -4 баллов

3 место-3 балла

Итак, внимание на экран!

 

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

1) Что называется электрическим током? (Студент: Ответ: Направленное движение свободных зарядов в проводнике под действием сил поля)

1) Какие частицы расположены в узлах кристаллической решетки

металлов и какой заряд они имеют?

(Студент: Ответ: Ионы, имеющие положительный заряд).

1) Какие частицы движутся в металлах, в пространстве между ионами, и какой заряд они имеют?

(Студент: Ответ: Свободные электроны, имеющие отрицательный заряд)

2) Какие частицы являются подвижными носителями зарядов в металлах?

(Студент: Ответ: свободные электроны)

2) Что называется силой тока?

(Студент: Ответ: Величина, характеризующая быстроту переноса заряда в проводнике через его поперечное сечение)

2) Что называется плотностью тока?

(Студент: Ответ: Величина, характеризующая быстроту переноса заряда в проводнике через единицу площади его поперечного сечения)

3) Что принимается за направление тока в проводнике?

(Студент: Ответ: условно за направление тока в проводнике принимается направление движения положительных зарядов)

 

3) Какой ток называется постоянным?

(Студент: Ответ: Ток, при котором плотность тока в каждой точке проводника не изменяется со временем)

3) Что называется электрическим сопротивлением?

(Студент: Ответ: Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строение проводника и хаотическим движением его частиц)

4) Как изменится сопротивление проводника, если его длину увеличить в 2 раза?

(Студент: Ответ: увеличится в 2 раз)

4) Как изменится сопротивление проводника, если его площадь поперечного сечения уменьшить в 2 раза?

(Студент: Ответ: увеличится в 2 раза)

4) Как зависит сопротивление металлического проводника от температуры?

(Студент: Ответ: при нагревании сопротивлении возрастает, а при охлаждении убывает)

5) Что такое сверхпроводимость?)

(Студент: Ответ: В некоторых случаях при достаточно низкой температуре сопротивление вещества скачком падает до нуля. Такое явление называется сверхпроводимостью).

5)Что такое короткое замыкание?

(Студент: Ответ: Замыкание полюсов генератора проводником с очень маленьким сопротивлением)

5) Короткое замыкание – это явление вредное или полезное? Объяснить.

(Студент: Ответ: Короткое замыкание – явление вредное. При коротком замыкании возрастает ток, происходит перегрев проводов, это может вызвать пожар.)

 

Преподаватель: Подводим итоги физической эстафеты.

Проверяем итоги выполнения тестов.

Проверяем работы студентов по карточкам.

На экране вы видите условия задач. Уважаемые студенты, поясните свои решения. (Студенты, получившие индивидуальные карточки с заданием, поясняют решения).

Студент: Условие задачи №1:

За какое время в металлическом проводнике с током 32 мкА через поперечное сечение проводника проходит 2·105 электронов?

Дано:

I=32 мкА, n=2⋅105, t−?

Решение задачи:

Сила тока I – это количество заряда, протекающего через проводник в единицу времени, то есть ее можно найти по формуле:

I=q/t(1)

Очевидно, что протекший заряд равен произведению заряда электрона на их количество, то есть:

q=ne(2)

Напомним, что заряд электрона e (точнее модуль заряда) равен 1,6·10-19 Кл. Подставим (2) в (1), тогда:

I=ne/t

Откуда искомое время t равно:

t=ne/I

Посчитаем ответ:

t=2⋅105⋅1,6⋅10–19 /32⋅10–6=10–9с=1нс

Ответ: 1 нс.

 

Студент: Условие задачи №2:

Определить падение напряжения в линии электропередачи длиной 500 м при токе в ней 15 А. Проводка выполнена алюминиевым проводом сечением 14 мм2.

Дано:

=500 м, I=15 А, S=14 мм2, U−?

Решение задачи:

Падение напряжения можно узнать из закона Ома для участка цепи, согласно которому сила тока I прямо пропорциональна напряжению на участке U и обратно пропорциональна сопротивлению участка R:

I=U/R

Откуда искомое падение напряжения равно:

U=IR(1)

Сопротивление алюминиевого провода длиной и площадью поперечного сечения S определим по следующей формуле (удельное сопротивление алюминия ρ равно

28 нОм·м):

R=ρ/S (2)

Подставим (2) в (1), тогда:

U=Iρ/S

Задача решена, посчитаем численный ответ:

U=15⋅28⋅10–9⋅500/14⋅10–6=15В

Ответ: 15 В.

 

Преподаватель: Проведем опрос по основным формулам, это нам нужно и для того, чтобы мы могли, объяснить с научной точки зрения явления, происходящие в мире и с каждым из нас, также, чтобы позднее, по окончании семестра успешно сдать дифференцированный зачет.

Опрос будет проходить в виде игры «Физическое лото». Каждому участнику игры (2 студенты у доски) раздается по одной карточке и по 15 магнитиков. Ведущий «кричит»- достает из мешка по одной карточке, объявляет название формулы и кладёт на стол, после чего тут же достает другую. Чем быстрее он это делает, тем интереснее. Услышав формулу, которая есть на его карточке, игрок закрывает её карточкой с названием формулы, прикрепив её магнитиком.

У кого первого собралось три ряда, т.е. вся карточка – выиграл. После проверки, ему достается приз – оценка «5».

Преподаватель: Объясните увиденное: (смотрим видео)

Объясните почему в первом случае ток уменьшается, а во втором случае –увеличивается?

(Студент: Ответ: При нагревании спирали увеличивается сопротивление, соответственно ток – уменьшается. Это следует из закона Ома: I=U/R

Во втором случае, спираль охлаждается, сопротивление уменьшается, соответственно ток возрастает).

 

4. Первичное усвоение новых знаний

Создание проблемной ситуации

Преподаватель: А теперь подумайте и ответьте на вопрос: будет ли гореть лампочка, включенная в электрическую цепь, если электроды опустить в дистиллированную воду?

Если в воду добавить соли или кислоты?

Демонстрация опыта. Сначала поместим электроды в стакан с дистиллированной водой и обнаружим, что лампа не светится. Почему?

Студент: Вывод: дистиллированная вода не проводит эл. ток.

Преподаватель: Чтобы убедиться, что на электродах имеется напряжение, соединим их при помощи проводника на изолирующей ручке (например, отвертка). Лампа загорается. После этого растворим в воде немного поваренной соли – появляется свечение лампы, сначала слабое, а по мере добавления соли – более яркое.

Студент: Вывод: Опыт показывает, что с увеличением концентрации раствора, число диссоциированных молекул или ионов увеличивается, т.е. растет число носителей электричества.

Преподаватель: Продемонстрируем электропроводность раствора сахара, кислоты, щелочи. Для этого возьмем другой стакан с чистой дистилированной водой и, добавляя по каплям из пипетки раствор серной кислоты, видим, как постепенно лампа начинает светиться все ярче.

Однако, не все растворенные в воде вещества диссоциируют. Чтобы убедиться в этом, в третьем стакане с дистилированной водой растворим 1-2 чайные ложки сахара – лампа в продолжение всего опыта не загорается. Наконец, демонстрируем слабую электропроводность обычной питьевой воды, в которой всегда имеется небольшое количество растворенных солей.

Рассмотрим причины этих явлений.

Чистая дистиллированная вода - практически диэлектрик.

Молекулы воды являются природными диполями (ядра и электроны расположены таким образом, что центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают).

Допустим, что в воде находится молекула соляной кислоты. Эта молекула состоит из иона Н+ и иона Сl-, которые удерживаются кулоновской силой притяжения. Вода ослабляет электрическое взаимодействие зарядов (примерно в 80 раз), а хаотически движущиеся молекулы воды ударяют со всех сторон молекулу соляной кислоты, в результате этого молекула НСl распадается на ионы. Образно говоря, диполи воды окружают молекулу кислоты и как бы растаскивают ее на ионы.

 

Студент: НСl Н++ Сl-

Стрелки показывают, что процесс протекает в обоих направлениях, т.е. находящиеся в воде разноименно заряженные ионы притягиваются и при встрече могут снова образовать молекулу.

Преподаватель: Распад молекул на ионы под действием растворителя называют электролитической диссоциацией.

Число, показывающее, какую часть всех молекул растворенного вещества составляют молекулы, распавшиеся на ионы, называется степенью диссоциации.

Итак, подвижными носителями зарядов в растворах являются только ионы.

Диссоциация молекул на ионы может быть вызвана не только растворителем, но и при сильном нагревании вещества его молекулы могут диссоциировать на отдельные ионы. Поэтому расплавы солей тоже являются проводниками эл. тока.

Выясним подробнее, как проходит ток через раствор, в котором имеются подвижные ионы.

Жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы, называют электролитом.

Смотрим видео «Электропроводность различных веществ», Зависимость электропроводности электролита от температуры».

Фрагмент к/ф «Электролиты и не электролиты»

Если в ванну налить раствор серной кислоты в воде, диссоциация молекул серной кислоты происходит в соответствии с уравнением:

H2SO4 2H+ + SO4 2-

Если поместить в ванну платиновые пластины и соединить их через амперметр с батареей, эти пластины называются электродами.

Электрод, соединенный с положительным полюсом батареи, называется анодом, а электрод, соединенный с отрицательным полюсом батареи - катодом. Если замкнуть цепь ключом, то в электролите между электродами возникнет эл. ток. Под действием сил этого поля ионы водорода H+ устремятся к катоду, а ионы кислотного остатка SO4 2- - к аноду. Дойдя до катода, ионы H+ присоединяют к себе один из свободных электронов пластины и превращаются в нейтральный атом водорода. Соединяясь попарно, эти атомы образуют молекулы газообразного водорода, который и выделяется на катоде.

Молекулы воды в небольшом количестве тоже диссоциируют.

 

H2O H+ + OH-

 

Ионы OH- (гидроксил) легко отдают свой лишний электрон, а ионы SO4 2- удерживают свои электроны более прочно. Поэтому на аноде, куда подходят отрицательные ионы, разряжаются ионы OH-, а ионы SO4 2- остаются в растворе. При разряде ионов OH- образуется вода и нейтральные молекулы газообразного кислорода, который выделяется на аноде. Все эти процессы можно записать следующим образом.

Студент: Образование ионов в растворе:

 

4 H2O 4H+ + 4OH- H2SO4 2H+ + SO4 2-

 

Процессы на катоде процессы на аноде

4H+ + 4е = 2H2 4OH- - 4е =2H2O + O2

Преподаватель: Итак, из раствора уходят составные части молекул воды, а составные части молекул кислоты остаются в растворе.

Это означает, что по мере прохождения тока количество воды в растворе убывает, а концентрация раствора возрастает. Вот почему описанный процесс иногда называют разложением воды электрическим током.

Из сказанного выше видно, что прохождение эл. тока через электролиты сопровождается превращением вещества, т.е. ток в электролитах производит химическое действие.

Прохождение электрического тока через электролиты, сопровождающееся химическими превращениями вещества и выделением его на электродах, называется электролизом (от греч. «лио» разлагаю).

Положительные ионы называются катионами (т.к. при электролизе они идут к катоду), а отрицательные ионы - анионами. Катионами являются ионы водорода и металлов.

Выделение вещества на обоих электродах происходит при неактивном аноде, который не растворяется в электролите. В технике для такого электролиза чаще пользуются угольными или графитовыми электродами.

Ток в электролитах подчиняется закону Ома I=U/R.

Сопротивление электролитов при нагревании уменьшается, т.к. при нагревании электролита возрастает степень диссоциации молекул растворенного вещества, т.е. увеличивается количество носителей тока в электролите.

И для электролитов справедлива формула: R=ρ/S

Явление электролиза было изучено английским ученым Майклом Фарадеем.

Фарадей установил, что масса вещества, выделяющегося при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через раствор:

m=kq.

Эта формула является математическим выражением первого закона Фарадея.

Опыты Фарадея показали, что масса выделенного при электролизе вещества зависит не только от величины заряда q, но и от рода вещества. Коэффициент пропорциональности k, выражающий зависимость массы выделенного при электролизе вещества от его рода, называют электрохимическим эквивалентом вещества. Электрохимический эквивалент измеряется массой вещества, выделяющегося на электроде при прохождении через электролит единицы заряда:

k=m/q.

В СИ единицей электрохимического эквивалента k является 1 кг/Кл.

Поскольку q= It, то первый закон Фарадея можно записать следующим образом:

m=k I t.

Второй закон Фарадея.

k = , где F-постоянная Фарадея, М- молярная масса, n-валентность.

F=9,65104 Кл/моль. Постоянная Фарадея численно равна электрическому заряду, который надо пропустить через раствор электролита, чтобы на электроде выделилась масса вещества, численно равная отношению молярной массы вещества к валентности.

Преподаватель: Объединенный закон Фарадея я вам предлагаю написать самостоятельно.

Студент: Объединенный закон Фарадея:

m= q, или m= I t.

С помощью законов Фарадея можно найти заряд электрона

е =F/Nа , е =1,610-19 Кл.

Студент: Применение электролиза. (Доклад студента)

Электролиз используют для очистки металлов, полученных при выплавке из руды от посторонних примесей.

Производят покрытие металлических предметов тонким слоем другого металла, не окисляющегося на воздухе, что предохраняет предметы от коррозии.

Такой способ покрытия называется гальваностегией (никелирование, хромирование) Гальваностегию применяют для изготовления украшений (серебрение, золочение).

Получение металлических рельефных копий изображений с помощью электролиза называется гальванопластикой. Таким способом изготавливают клише для печатания денежных знаков, матрицы для печатания книг и газет при большом тираже.

В медицине используется лекарственный электрофорез.

 

5. Первичная проверка понимания и закрепления

Преподаватель: Вопросы:

Что такое электролитическая диссоциация?

(

Студент:

Ответ:

Распад молекул на ионы под действием растворителя называют

электролитической диссоциацией

)

Какие частицы являются подвижными носителями зарядов в растворах?

(

Студент:

Ответ:

Подвижными носителями зарядов в растворах являются

электроны

).

Расплавы солей проводят электрический ток?

(

Студент:

Ответ:

Да)

Что называется электролитом?

(

Студент:

Ответ:

Жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы, называют

электролитом)

Что такое анод?

(

Студент:

Ответ:

Электрод, соединенный с положительным полюсом батареи, называется анодом)

Что такое катод?

(

Студент:

Ответ:

Электрод, соединенный с отрицательным полюсом батареи

, наз.

катодом)

Что называется электролизом?

(

Студент:

Ответ:

Прохождение электрического тока через электролиты, сопровождающееся химическими превращениями вещества и выделением его на электродах, называется

электролизом)

Напишите объединенный закон Фарадея.

(

Студент:

Ответ:

m

=

q

, или

m

=

I

t

.)

Прохождение эл. тока через электролиты сопровождается превращением вещества?

(Да, ток в электролитах производит химическое действие, на электродах выделяется вещество).

 

Преподаватель: Физкультминутка (видео)

Преподаватель: Решение задач (у доски)

Условие задачи:

При какой силе тока протекает электролиз водного раствора сульфата меди, если за 50 мин на катоде выделилось 6 г меди?

Студент:

Дано: СИ

t=50 мин, 3 ⋅103с

m=6 г, 6⋅10-3 кг

I−?

Решение задачи:

Для решения этой задачи воспользуемся объединенным законом Фарадея:

m= I t.

Здесь F – число Фарадея, равное 9,65⋅104 Кл/моль; M – молярная масса меди, равная 64⋅10-3 кг/моль; n – валентность меди, равная 2.

Из этой формулы выразим ток I:

I=mFn/Mt

Задача решена, давайте посчитаем численный ответ

I=6⋅10-3⋅ 9,65⋅104 ⋅2/64⋅10-3 ⋅3 103 =6А

Ответ: 6 А.

 

Преподаватель:

Условие задачи:

Сколько времени длилось никелирование, если был получен слой никеля массой 1,8 г при токе 2 А?

Студент:

Дано: СИ

m=1,8 г, 1,8⋅10-3 кг

I=2 А,

t−?

Решение задачи:

Запишем объединенный закон Фарадея:

m= I t.

Здесь F – число Фарадея, равное 9,65⋅104 Кл/моль; M – молярная масса никеля,

равная 5,9⋅10-2 кг/моль; n – валентность никеля, равная 2.

Из формулы (1) выразим искомое время t:

t=mFn/MI

Задача решена в общем виде, посчитаем численный ответ:

t=1,8⋅10–3⋅9,65⋅104⋅2/5,9⋅10-2⋅2=2947с≈49мин

Ответ: 49 мин.

 

6. Информация о домашнем задании. Инструктаж о его выполнении.

 

Преподаватель: Уважаемые студенты, прошу вас записать домашнее задание. Тема «Электрический ток в электролитах»

Выучить тем

у

«Электрический ток в электролитах»

Решить задачу

.

Определить затраты электроэнергии на получение 1 кг алюминия из трехвалентного состояния, если электролиз ведется при напряжении 10 В. Молярная масса алюминия равна 27⋅10-3 кг/моль; n – валентность алюминия равна 3.

Даю пояснение к задаче. Затраты электроэнергии Q можно найти по формуле:

Q=UIt , а далее, используя объединенный закон Фарадея, можно решить задачу.

 

Дано:

m=1 кг, n=3, U=10 В, Q−?

Решение задачи:

Затраты электроэнергии Q можно найти по формуле:

Q=UIt

Запишем объединенный закон Фарадея:

m= I t.

Здесь F – число Фарадея, равное 9,65⋅104 Кл/моль; M – молярная масса алюминия, равная 27⋅10-3 кг/моль; n – валентность алюминия, равная 3.

Из последней формулы выразим произведение тока I на время t:

It=mFn/M

Полученное выражение подставим в самую верхнюю формулу, тогда получим:

Q=mUFn/M

Посчитаем ответ:

Q=1⋅10⋅9,65⋅104 ⋅3/27⋅10-3 =107,3⋅106Дж=107,3МДж

Ответ: 107,3 МДж.

 

7. Рефлексия (подведение итогов занятия)

Преподаватель: Уважаемые студенты! Давайте вернемся к тем целям, которые мы ставили перед собой в начале урока. Ответили мы на поставленные вопросы? 

Студенты: говорят о приобретенных знаниях, навыках.

Преподаватель озвучивает оценки.

 

Преподаватель: Вам понравился урок?

Студенты:

Преподаватель: Урок закончен! Всем спасибо! До свидания!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение №2

к Методической разработке

открытого занятия по профильной

дисциплине ПД.04 Физика

по теме «Электрический ток в электролитах»

 

Рабочий лист студента открытого занятия

по профильной дисциплине ПД.04 Физика

Дата________________

Тема______________________________________________

 

Цели занятия:

- образовательные:

-сформировать предметные и  ценностно - смысловые компетенции студентов: представление о физической природе электропроводности различных сред с точки зрения электронной теории, понимание смысла основных научных понятий, физики и взаимосвязи между ними, углубить знания, полученные на занятиях химии, выявить физический смысл первого и второго законов Фарадея, познакомить студентов с применением электролиза;

-сформировать учебно - познавательные компетенции: развитие логического мышления, применение знаний в нестандартных ситуациях;

-развивающие:

-развить компетенции личностного самосовершенствования: познавательных интересов, интеллектуальных способностей студентов;

-воспитательные:

-сформировать компетенции личностного самосовершенствования: воспитание культуры общения, точности, аккуратности и внимательности, добросовестного отношения к учебе, профессиональной ответственности.

Код

Общие компетенции

ОК01

Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам.

OK02

Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности.

OK03

Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.

OK04

Эффективно взаимодействовать и работать в коллективе и команде

 

Профессиональные компетенции

ПК4.2

Выполнять медицинские манипуляции при оказании медицинской помощи пациенту.

ПК4.6

Участвовать в проведении мероприятий медицинской реабилитации.

 

Личностные результаты

ЛР6

Ориентированный на профессиональные достижения, деятельно выражающий познавательные интересы с учетом своих способностей, образовательного и профессионального маршрута, выбранной квалификации

ЛР20

Демонстрирующий интерес и стремление к профессиональной деятельности в соответствии с требованиями социально-экономического развития Ростовской области

ЛР22

Стремящийся к саморазвитию и самосовершенствованию, мотивированный к обучению, принимающий активное участие в социально-значимой деятельности на местном и региональном уровнях;

ЛР24

Осознающий потребность в профессиональном, интеллектуальном, культурном и нравственном развитии, познавательной активности в рамках освоения основной образовательной программы подготовки специалистов среднего звена.

ЛР25

Непрерывно совершенствующий готовность и способность к профессиональной деятельности, активной адаптации на рынке труда и к работе в трудовом коллективе.

ЛР26

Проявляющий инициативность, самостоятельность, навыки поведения в обществе, способность к успешной социализации, активность в жизни коллектива студенческой группы и органов самоуправления колледжа.

 

 

 

 

Актуализация опорных знаний

Опрос по теме «Электрический ток в металлах»

Два студента получают задания по карточкам. (Решить задачу у доски)

Условие задачи №1 За какое время в металлическом проводнике с током 32 мкА через поперечное сечение проводника проходит 2·105 электронов?

Дано: СИ Решение:

 

 

 

 

 

 

Условие задачи №2: Определить падение напряжения в линии электропередачи длиной 500 м при токе в ней 15 А. Проводка выполнена алюминиевым проводом сечением 14 мм2.

Дано: СИ Решение:

 

 

 

 

 

 

Первичная проверка понимания и закрепления материала

Решение задач (у доски)

Условие задачи №1: При какой силе тока протекает электролиз водного раствора сульфата меди, если за 50 мин на катоде выделилось 6 г меди?

Дано: СИ Решение:

 

 

 

 

 

Условие задачи №2: Сколько времени длилось никелирование, если был получен слой никеля массой 1,8 г при токе 2 А?

Дано: СИ Решение:

 

 

 

 

 

 

Информация о домашнем задании.

1. Выучить тему «Электрический ток в электролитах»

2. Решить задачу.

Определить затраты электроэнергии на получение 1 кг алюминия из трехвалентного состояния, если электролиз ведется при напряжении 10 В. Молярная масса алюминия равна 27⋅10-3 кг/моль; n – валентность алюминия равна 3.

Пояснение к задаче. Затраты электроэнергии Q можно найти по формуле:

Q=UIt , а далее, используя объединенный закон Фарадея, можно решить задачу.