Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля

Вид материала

Урок

Содержание Наглядные пособия Технические средства учебы Этап урока Учащиеся называют ученых – физиков, которые внесли значительный вклад в развитие электродинамикики. Ход урока. Мотивация учебной деятельности Ответы учащихся. Актуализация знаний Ответы учащихся. Демонстрация действия электрометра (слайд 13). Ответы учащихся. Учитель. Ребята, какие способы получения электрических зарядов на телах вам известны? Ответы учащихся. Ответы учащихся. Напряженность электрического поля, созданного единичным зарядом Линии напряженности электрического поля (силовые линии электрического поля) Закрепление изученного Подведение итогов урока. Домашнее задание (слайд 38). Карта студента. Таблица 1. Сравнительные характеристики гравитационного и электростатического полей ... Полное содержание

Подобный материал:

• С 2007 Группа 04-102, 2 семестр, 1076.4kb.
• План лекций по физике на 2 семестр 2008/09 уч г. для спец. 150101 и 270102 электричество, 42.5kb.
• Электрическое поле в вакууме, 65.29kb.
• Профессор Борис Александрович Луговцов программа курса, 97.88kb.
• Календарный план занятий по дисциплине физикА (разделы Электромагнетизм и Оптика), 193.46kb.
• Вечерний факультет 1 лекционный курс, 63.69kb.
• Элементы теории электромагнитного поля, 81.12kb.
• Закон всемирного тяготения, 21.22kb.
• Профессор Артур Григорьевич Погосов программа курса, 98.24kb.
• Программа курса "Электричество и магнетизм" Эйхвальд А. И. Краткий исторический обзор, 89.83kb.

Тема урока	Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
Цель урока	провести аналогию между гравитационным и электромагнитным взаимодействием; выучить понятие «электрический заряд», его свойства и способы получения электрических зарядов; объяснить физическое содержание явления электризации; познакомить с законом сохранение электрического заряда, законом Кулона; раскрыть материальное содержание электрического поля, дать понятие напряженности электрического поля; развивать умение анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать; развивать умение выражать мыслью результаты собственной деятельности; пробудить познавательный интерес к предмету и окружающим явлениям; формировать умение критически, но объективно оценивать явления
Тип урока	Урок усвоения новых знаний
Обеспечение занятия	Оборудование: электроскоп, стеклянная и эбонитовая палочки, ткань, электрофорная машина, султан, ручки, фольга. Наглядные пособия: презентация Power Point, магнитная доска, плакат «Применение электризации в технике» и «Статическое электричество в природе». Раздаточный материал: карточка студента, сборники задач. Технические средства учебы: ноутбук, мультимедийный проектор, экран.
Формы работы	фронтальная, индивидуальная, групповая
Методы	по источнику получения знаний – словесные (лекция, беседа, работа с карточкой студента), наглядные (презентация Power Point, демонстрационные опыты), практические (качественные и расчетные задачи, практическое задание)
Межпредметные связи	Математика, экономическая теория.

Этап урока	Время, мин.	Приемы и методы	Действия учителя и учеников
Организация начала урока	1	Приветствие Пожелание хорошего настроения	Взаимное приветствие учителя и учеников, проверка отсутствующих, проверка подготовки учеников к занятию, организация внимания учеников Пожелание хорошего настроения, позитивного общения, активной работы.
Мотивация учебной деятельности Формулировки цели и заданий урока.	3 3	Удивляй! Проблемный вопрос	Т. к. современному человеку сложно прожить без экономических знаний, ведь каждый из нас ежеминутно вступает в экономические отношения, то сегодняшнее занятие учитель предлагает провести в торговом зале бирже. Звучит «Вальс цветов» П. Чайковского. На экране распускаются цветы. Одновременно происходит зарядка электрических султанов разноименными зарядами. Ученики отвечают на вопрос: в чем причина, наблюдаемого явления? Учитель сообщает, что учащиеся приступают к изучению нового раздела – электростатики. Учитель сообщает тему урока. Учитель задает вопрос, предлагает учащимся сформулировать цели учебной деятельности. Организует диалог, который помогает понять учащимся о целях, способах работы на уроке Формулировка цели и заданий урока учениками, по мере необходимости учитель корректирует ответы учащихся. Учитель знакомит с планом изучения нового материала (слайд 5).
Актуализация знаний	5	Фронтальный опрос	После просмотра видеоролика (слайд 7) учитель задает вопросы, подводящие к изучению новой темы. Как вы считаете, каким видом взаимодействия объясняется упорядоченность расположения небесных тел во Вселенной? Что удерживает планеты около Солнца, Солнечную систему в пределах Галактики? Каким законом описывается гравитационное взаимодействие? Учащиеся отвечают на вопросы, делают записи в карточке студента.
Изучение нового материала	50	Лекция, фронтальная беседа, демонстрации, практические задания.	Учитель объясняет, используя слайды презентации, демонстрации, ведет диалог. Учащиеся слушают, участвуют в диалоге, делают записи, заполняют таблицу, дополняют объяснение учителя.
Закрепление изученного	23	Графическая задача Считалочка Задачи Видимо - невидимо	Определить направление вектора напряженности. Один учащийся на магнитной доске указывает направление вектора магнитной индукции, все остальные - в карте студента Раз, два, три, четыре, пять Будем физиков считать. Раз – Столетов, два – Ньютон Три – ученый Клапейрон А четыре будет Ом Пять – Паскаль, а кто потом? Учащиеся называют ученых – физиков, которые внесли значительный вклад в развитие электродинамикики. Учащиеся решают расчетные и качественную задачи. На экране появляются слова: эл. поле, электризация, напряженность, электроскоп, электрический заряд, закон Кулона, взаимодействие. Через 1 минуту учащиеся должны записать запомнившиеся слова
Подведение итогов урока. Рефлексия	3	Слово учителя.	Оценивание работы учеников на уроке, анализ достижения цели и заданий урока. Проговаривание по схеме: На уроке я … - узнал… - понял… - научился… - наибольшие трудности почувствовал… - изменил свое отношение…
Информация о домашнем задании	2	Работа с текстом учебника, упражнения	По учебнику В. Дмитриевой Физика с. 264 – 270 проработать теоретический материал (средний уровень), + № 2 с. 292; № 1 с. 296 (достаточный уровень), + составить таблицу «Вред и польза электризации».

Ход урока.


Организация начала урока.


Учитель. Добрый день Я рада видеть вас сегодня на занятии, надеюсь, что вы будете активными, внимательными, а время пролетит незаметно и будет для вас приятным и полезным.

Информация про отсутствующих.


Мотивация учебной деятельности


Учитель. Современному человеку трудно прожить без экономических знаний, т.к. каждый из нас является участником экономических отношений. Давайте, сегодняшнее занятие проведем торговом зале биржи (слайд 1).

Что такое биржа?

Ответы учащихся. Организованный рынок, место, где собираются продавцы и покупатели для совершения торговых операций по установленным правилам.

Учитель. Символом наших торгов будет кошелек, который, надеюсь, принесет вам удачу.

Какие товары продают на бирже?

Ответы учащихся Сырье, топливо, с/х и промышленная продукция, валюта, ценные бумаги.

Учитель. На сегодняшний день в мире существует около 200 фондовых бирж (бирж, которые реализуют ценные бумаги). Кто является участником фондовой биржи?

Ответы учащихся. Брокер – участник фондовой биржи, который совершает сделки с ценными бумагами от имени или по поручению клиента. Дилер – участник фондовой биржи, который совершает сделки от своего имени и вкладывает в них свой капитал.

Учитель. Кем вы будете на физической бирже? Ответы учащихся. Дилерами.

Учитель. Сегодня на торгах присутствуют консультанты на рынке ценных бумаг – джобберы.

Время начать торги и объявить котировки. Каждый из вас получил карту студента, с которой вы будете работать на данном занятии. В ней отражены все основные тезисы изучаемого материала. Фишки, полученные в течение занятия, вы будете складывать в конверт – копилку. За ответы на предложенные вопросы вы получите фишку номиналом в 1 балл.

Слайд 2. Звучит «Вальс цветов» П. Чайковского. На экране распускаются цветы. Одновременно происходит зарядка электрических султанов разноименными зарядами.

Обратите внимание, что одновременно с природными цветами, на демонстрационном столе распускаются цветы, которые не менее прекрасны. Возможно, кто-то из вас знает, в чем причина, наблюдаемого явления. Или вы считаете, что “Вальс цветов” П.И. Чайковского таким необычным образом повлиял на султаны?

Ответы учащихся. Султаны наэлектризованы, султаны получили заряд, султаны взаимодействуют.


Формулировки цели и заданий урока.


Учитель. Все ваши ответы верны. С сегодняшнего занятия вы начинаете изучать раздел физики, который называется электродинамикой (слайд 3), а точнее – раздел электродинамики, – электростатику. Давайте рассмотрим, что конкретно изучают эти разделы физики.

Обратите внимание, что слова “взаимодействие” и “электрические заряды” являются ключевыми в данных разделах физики.

Тема занятия: «Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля» (слайд 4).

Учащиеся формулируют цель урока. (слайд 5)


Актуализация знаний


Учитель. На занятии слово «взаимодействие» сегодня одно из ключевых. И мы с вами, для того, чтобы решить поставленные задачи, должны взаимно действовать. Какие вы знаете виды взаимодействий?

Ответы учащихся. Существует лишь четыре вида взаимодействий между частицами: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия (слайд 6). Все процессы и явления в природе (падение яблока, взрыв сверхновой звезды, прыжок кузнечика или радиоактивный распад веществ) происходят в результате этих взаимодействий.

Видеофрагмент “ Вселенная” (слайд7) .

Учитель. Как вы считаете, каким видом взаимодействия объясняется упорядоченность расположения небесных тел во Вселенной? Что удерживает планеты около Солнца, Солнечную систему в пределах Галактики?

Ответы учащихся. Их гравитационным взаимодействием друг с другом.

Учитель. Гравитационное взаимодействие – универсально, так как в нем участвуют все элементарные частицы. Каким законом описывается гравитационное взаимодействие (слайд 8)?

Ответы учащихся. Законом всемирного тяготения.

Учитель. Второе ключевое понятие урока: заряд (слайд 9). Электрический заряд – физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия. Обозначается буквой Q, q. Единица измерения электрического заряда – Кулон (в честь французского физика Ш. Кулона).

Вернемся к опыту с электростатическими султанами (цветами). (Демонстрация притяжения и отталкивания лепестков султанов.)

Почему лепестки каждого султана оттолкнулись друг от друга и притянулись к лепесткам другого султана?

Ответы учащихся. Султаны заряжаются разноименными зарядами: один положительно, другой – отрицательно. Разноименные заряды притягиваются, одноименные отталкиваются.

Учитель. Существует два вида электрических зарядов – положительные и отрицательные. Выбор названия этих зарядов был исторической случайностью. Заряд, который назвали положительным, с тем же успехом можно было назвать и отрицательным (слайд 10-12).

Заряд можно обнаружить с помощью электроскопа и электрометра (обнаруживает и измеряет). Демонстрация действия электрометра (слайд 13).

Можно ли в домашних условиях изготовить прибор, способный обнаруживать заряды?

Учащиеся демонстрируют электроскоп, изготовленный в домашних условиях.


Учитель. Давайте посмотрим следующую анимацию (слайд 14) (демонстрируется делимость электрического заряда). Что демонстрирует этот опыт?

Ответы учащихся. Опыт демонстрирует делимость электрического заряда. С помощью проводника происходит перетекание заряда с одного заряженного тела на другое, незаряженное.

Учитель. Как вы думаете, можно ли электрический заряд делить бесконечно?

Ответы учащихся. Нельзя. Экспериментально (опыт Иоффе – Милликена) было установлено, что существует минимальное значение электрического заряда, отделить часть от которого заряда невозможно. Наименьший электрический заряд имеет электрон (слайд 15).

Учитель. Ребята, какие способы получения электрических зарядов на телах вам известны?

Ответы учащихся. Электризация трением, освещением, соприкосновением, ударом.

Учитель. Попрошу вас наэлектризовать ваши ручки, листочки бумаги, лежащие на столах, и доказать мне, что они заряжены. Что еще при этом наэлектризовалось?

Ответы учащихся. Волос и т.п.

Учитель. В чем физический смысл электризации? Что происходит при трении тел друг о друга? Вспомним строение атома (слайд 16).

Что происходит в результате трения? Одни вещества отдают электроны, а другие их присоединяют (слайд 17, 18). Причина этого явления – в различие энергии связи электрона с ядром атома в этих веществах.

Слайд 19. Определите знак заряда на дереве после того, как об него потрётся кошка, используя таблицу «Энергия связи электрона с атомами вещества».

Ответы учащихся. В соответствии со списком веществ, записанных в порядке убывания энергии связи электрона с атомами, электроны на мехе кошки закреплены слабее, чем на дереве. При трении кошка заряжается положительно, дерево – отрицательно.

Учитель. Изучаемая тема имеет важное практическое значение. Электризация может приносить не только пользу (слайд 20, 21) (действие копировальных аппаратов, дактилоскопическое определение отпечатков пальцев, отрицательные ионы благоприятно влияют на организм человека и создают хорошее настроение, самочувствие, являются профилактикой простудных и сердечно – сосудистых заболеваний), но и вред (слайд 22) (портя прическу, вызывая прилипание одежды, приводит к возникновению искр при перевозке бензина).

Сообщения учащихся: «Статическое электричество в природе», «Статическое электричество в технике».

Учитель. А теперь поиграем в игру «Оптимисты и пессимисты» (вызывает 2-х учащихся). Вы два нейтральных тела: одно оптимист, другое пессимист. Вы взаимодействуете (рукопожатие). В результате одно из вас отдает электрон другому. Какой заряд у каждого из вас? Какой общий заряд в вашей системе тел?

Ответы учащихся. У одного студента положительный заряд, у второго – отрицательный. Общий заряд системы равен нулю. (Слайд 23, 24)

Учитель. Вывод: явление электризации подчиняется закону сохранения электрического заряда. Во всех явлениях электризации тел в замкнутой системе суммарный электрический заряд сохраняется (слайд 25).

Мы постоянно находимся в необъятном океане электрических зарядов – естественных и искусственных, создаваемых многочисленными машинами, станками и самим человеком. Закон взаимодействия электрических зарядов был установлен экспериментально в 1785 году Шарлем Кулоном (слайд 26).

С помощью крутильных весов ученому удалось установить, как взаимодействуют друг с другом неподвижные заряды.

Учащийся. Крутильные весы (слайд 27) состоят из стеклянной палочки, подвешенной на тонкой упругой проволочке. На одном конце палочки закреплен маленький металлический шарик, а на другом – противовес. Еще один металлический шарик закреплен неподвижно на стержне, который, в свою очередь, крепится на крышке весов. При сообщении шарикам одноименных зарядов они начинают отталкиваться друг от друга. Чтобы их удержать на фиксированном расстоянии, упругую проволочку нужно закрутить на некоторый угол. По углу закручивания проволочки определяют силу взаимодействия шариков.

Учитель. Закон Кулона: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

│q₁│•│q₂│

F = k —————,

r²

где k – коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины в вакууме. Его значение зависит от выбора системы единиц. k = 9 • 10⁹ Н • м² /Кл².

Если заряды находятся не в вакууме, а какой-либо среде, то закон Кулона имеет вид (слайд 28):

│q₁│•│q₂│ │q₁│•│q₂│

F = k —————— или F = ——————,

ε r² 4πεε₀ r²

где ε - диэлектрическая проницаемость среды, показывающая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше силы взаимодействия тех же самых зарядов данной среде.

Слайд 29.

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Учитель. Вокруг заряженных тел существует электрическое поле (слайд 30). Такое предположение впервые сделали английские ученые Фарадей и Максвелл.

Электрическое поле – особый вид материи, который существует независимо от нас и наших знаний о нем, создается электрическим зарядом и проявляет себя по действию на заряд.

Недостаточно утверждать, что электрическое поле существует. Надо ввести количественную характеристику поля. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом, и продолжать изучать их свойства.

Силовой характеристикой электрического поля является напряженность (слайд 31). Напряженностью поля в данной точке называют векторную физическую величину, равную отношению силы, действующей на заряд, внесенный в данную точку поля, к значению этого заряда.



Единица напряженности Н/Кл или В/м

Напряженность – векторная величина.

Напряженность электрического поля, созданного единичным зарядом

Принцип суперпозиции (наложения): если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля напряженности которых , и т.д., то результирующая напряженность поля в данной точке поля равна = ++…

Линии напряженности электрического поля (силовые линии электрического поля) – линии, касательные которым в каждой точке по направлению совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке. Линии напряженности начинаются на положительном заряде, а заканчиваются на отрицательном (слайд 32).

Закрепление изученного

1. Определить направление вектора напряженности:

А	А
А	+ -

2. Считалочка.

Раз, два, три, четыре, пять

Будем физиков считать.

Раз – Столетов, два – Ньютон

Три – ученый Клапейрон

А четыре будет Ом

Пять – Паскаль, а кто потом?

Учащиеся называют ученых – физиков, которые внесли значительный вклад в развитие электродинамики.

3. На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9 мН?

4. В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0, 4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.

5. Вопрос Шерлока Холмса (слайды 33-35).

6. Видимо – невидимо (слайды 36-37). На экране появляются слова: эл. поле, электризация, напряженность, электроскоп, электрический заряд, закон Кулона, взаимодействие. Через 1 минуту учащиеся должны записать запомнившиеся слова.

Подведение итогов урока.


Оценивание работы учеников на уроке, анализ достижения цели и задач урока.

Рефлексия

Проговаривание по схеме:

На уроке я …

- узнал…

- понял…

- научился…

- наибольшие трудности почувствовал…

- изменил свое отношение…

Домашнее задание (слайд 38).


Дмитрієва В.Ф. Фізика: Навч. Посіб. – К.: Техніка, 2008. – с. 264 – 270 проработать теоретический материал (6 баллов),

+ № 2 с. 292, № 1 с. 296 (9баллов)

+ составить таблицу «Вред и польз электризации» (11 баллов)

Карта студента.

Тема занятия: «Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля».

Электродинамика изучает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц.

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Виды фундаментальных взаимодействий:

1.

2.

3.

4.


Таблица 1. Сравнительные характеристики гравитационного и электростатического полей

	Гравитационное поле	Электростатическое поле
Объекты
Характеристика, от которой зависит сила, действующая на тело или заряд
Сила, действующая на тело или заряд.

Электрический заряд – физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.

Таблица 2.

Обозначение электрических зарядов	Виды зарядов	Приборы для измерения и обнаружения	Единица измерения	Наименьший электрический заряд

Способы электризации: _________________________________________________________





Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы постоянна.

________________________________________________________________________


Электрическое поле - __________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

____________________ - силовая характеристика электрического поля.




Напряженность – векторная величина.

Напряженность электрического поля, созданного единичным зарядом

Принцип суперпозиции (наложения): если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля напряженности которых , и т.д., то результирующая напряженность поля в данной точке поля равна = ++…


Линии напряженности электрического поля (силовые линии электрического поля) – линии, касательные которым в каждой точке по направлению совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке.





Определить направление вектора напряженности:

А	А
А	+ -