Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета - физика
Класс -10
УМК (название учебника, автор, год издания)- Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Сотский Н.Н. Физика: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. Просвещение 2010.
Уровень обучения - базовый.
Тема урока «Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность. Идея близкодействия»
Общее количество часов, отведенное на изучение темы «Электростатика» - 8
Место урока в системе уроков по теме -2 урок
Цель урока: разъяснить физический смысл закона Кулона, указать границы его применимости, формировать представление об электрическом поле и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического поля, рассмотреть идеи близкодействия и дальнодействия.
Задачи урока
- Образовательные: проверить усвоение ранее изученного материала изучить закон Кулона, границы его применимости сформировать у учащихся представление об электрическом поле, и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического поля, рассмотреть идеи близкодействия и дальнодействия.
- Развивающие: целенаправленно развивать теоретическое мышление, научить использовать известные научные знания, обобщать, делать выводы, умение выделять главное, раскрыть идеи познаваемости окружающего мира.
Воспитательные: воспитывать интерес к трудовой деятельности, сплоченность, воспитывать стремление к познавательной деятельности, умение слушать учителя и выступающих.
Планируемые результаты
Предметные: знать формулу и формулировку закона Кулона, определение электрического поля, его свойств, знать определение напряженности как силовой характеристики электрического поля, формулы для расчёта напряжённости, идеи близкодействия и дальнодействия
Личностные: сформированность познавательных интересов, убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважение к творцам науки.
Метапредметные: формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием различных источников и новых информационных технологий для решения познавательных задач. Развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение.
Техническое обеспечение урока, оборудование, наглядность: компьютер учителя, мультимедийный проектор, презентация «Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность», электроскоп, электрометры, султаны электрические на изолирующей подставке, стеклянная и эбонитовая палочки, кусок меха и щелка, таблицы.
Структура урока
1.Актуализация знаний учащихся. Проверка домашнего задания. Тест-5 мин
2.Постановка целей и задач урока -2 мин.
3.Изучение нового материала( лекция с опорой на презентацию и эксперимент)-25мин.
4.Закрепление изученного. Решение задач-10мин
5.Подведение итогов. Домашнее задание -3 мин
Содержание урока
1.Оргмомент. Актуализация знаний учащихся. Проверка домашнего задания.
а) Фронтальная беседа по вопросам
- Основы какой теории мы кратко рассмотрели на прошлом уроке?
- Что такое электродинамика?- электростатика? –электр. заряд? –электризация?
- Когда считают тело электрически заряженным?
- Как устроен атом? Когда тело заряжается положительно, а когда отрицательно?
- О чем говорит закон сохранения электрического заряда? Когда он применим?
б) Самостоятельное решение теста (по слайду презентации)
1. Когда мы снимаем одежду, особенно изготовленную из синтетических материалов, мы слышим характерный треск. Какое явление объясняет этот треск?
А. Электризация, Б. Трение В. Нагревание. Г. Электромагнитная индукция
2. Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?
А.6 е Б.– 6 е В.14 е Г.– 14 е
3. Имеются одинаковые электрометры, соединенные проводящим стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень? А. Медь. Б. Сталь.
А). только А Б)только Б и А, В)и Б ни А, Г)ни Б, ни А
4.Какое утверждение о знаках зарядов частей А и В после разделения будет верным, если к электрометру А поднесли, не касаясь, заряженную эбонитовую палочку ?
А)Обе части будут иметь положительный заряд. Б) Обе части будут иметь отрицательный заряд. В) Часть В будет иметь положительный заряд, часть А – отрицательный. Г)Часть В будет иметь отрицательный заряд, часть А – положительный.
5. Пылинка, имевшая отрицательный заряд –10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки?
А. 6 е Б. – 6 е В. 14 е Г.– 14 е
2.Постановка целей и задач урока -2 мин.
Решите задачи:
1.Два разноименных заряда по 10-8 Кл находились на расстоянии 310-2 м друг от друга. Притягиваются или отталкиваются заряды? С какой силой они взаимодействуют? Как они взаимодействуют? Существует ли между ними «посредник»? Чтобы ответь на 2-ой и 3-ий вопросы, приступим к изучению новой темы.
Целью сегодняшнего урока является изучение важнейшего закона электростатики, позволяющего рассчитать силу взаимодействия зарядов - закона Кулона, указать границы его применимости, получить представление об электрическом поле и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического поля, рассмотреть идеи близкодействия и дальнодействия.
3. Изучение нового материала( лекция с опорой на презентацию и эксперимент)
На прошлом уроке мы с вами увидели, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом. Тела, заряженные одинаковым по знаку зарядом, - отталкиваются, а если разными по знаку зарядами – притягиваются.
Взаимодействие зарядов происходит посредством электростатического поля. И наша цель – это обнаружить, как взаимодействуют эти заряды, то есть найти количественную формулу, определяющую силу взаимодействия зарядов. Заранее скажем, что заряды мы будем брать точечные.
Точечный заряд – это тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием, на котором осуществляется взаимодействие его с другими заряженными телами.
Значит расстояние r много больше размеров самого заряда. Основной закон электростатики – это закон взаимодействия точечных электрических зарядов, который был установлен экспериментально французским физиком Шарлем Кулоном в 1785 году.
К упругой проволоке крутильных весов прикрепили стеклянный стержень с металлическим шариком на одном конце и противовесом на другом. Еще один металлический шарик неподвижно закреплен в корпусе весов.
При сообщении шарикам одноименных зарядов, один имеет величину g1, а другой - g2, они будут отталкиваться друг от друга, при этом стеклянный стержень отклонится на некоторый угол. Прикрепив стрелку к стержню можно определить угол отклонения. Шкала на поверхности сосуда отградирована, то есть каждому углу соответствует определенная сила взаимодействия.
Оказалось, что сила взаимодействия пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Сила взаимодействия - ~ , где - модули зарядов, r – расстояние между зарядами.
Итак, мы имеем закон Клона в экспериментальном виде. Чтобы из формулы (*) получить аналитическое выражение, мы должны умножить полученное выражение на коэффициент пропорциональности k.
Закон Кулона: Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Физический смысл k:
Из закона Кулона:
;
Коэффициент k определен экспериментально:
; где ἐ0 = 8, 85 * 10-12 - электрическая постоянная.
Соответственно этому, расчеты показывают, что k = 9 * 109
Условия для выполнения закона Кулона: заряды должны быть точечными и неподвижными.
Рассмотрим рисунок. Что действует на заряд В? Кулон ряд других ученых однозначно отвечали: «Заряд А». Дальнейшее развитие науки показало, что взаимодействие зарядов носит сложный характер. Заряды воздействуют друг с другом посредством полей. Так, взаимодействие зарядов А и В происходит следующим образом. Вокруг заряда А существует электрическое поле, простирающееся на больший объем пространства, чем занимает сам заряд. Заряд В оказывается расположенным в этом электрическом поле, и оно действует на него силой F1. Аналогично вокруг заряда В существует поле, которое действует на заряд А силой
Электрическое поле – особый вид материи. Вокруг наэлектризованного тела существует какой-то материальный передатчик взаимодействия – это поле. Какими же свойствами обладает электрическое поле?
Свойства электрического поля:
1. Порождается электрическими зарядами
2. Действует на электрический заряд с силой
3. Способно совершать работу по перемещению заряда, то есть поле обладает энергией
4. Обладает свойством суперпозиций
5. Электрическое поле точечного заряда убывает обратно пропорционально r2 (~
6. Распространяется со скоростью с = 300 000 км/с (с – скорость распространения электромагнитных взаимодействий).
Для характеристики полей вводится соответствующие физические величины, отличные от характеристик вещества. Для электрического поля важнейшей характеристикой является напряженность.
Поместим в поле, созданное зарядом q1, некоторый пробный заряд q’, который будет испытывать действие со стороны заряда q1.
Обозначим положение заряда q’ буквой А. Сила воздействия этих двух точечных зарядов равна:
Если мы уберем заряд q’ и поместим на его место другой заряд q’’, то сила взаимодействия будет равна:
Не трудно заметить, что отношения и это отношение есть величина постоянная для данной точки поля:
Значит, выражение может являться характеристикой электрического поля в данной точке. Это отношение обозначается через букву E и называется напряженностью электрического поля:
Напряженностью электрического поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд к этому заряду. Это силовая характеристика электрического поля.
В системе СИ единицей напряженности является:
или В/м
Силу, действующую на точечный заряд q, можно определить из формулы:
Направление вектора направленности совпадает с направлением силы , действующей на положительный заряд. Если мы имеем положительный заряд q1 > 0, то в точке А создана напряженность поля , которая будет направлена от заряда.
Если же поле создано отрицательным зарядом q1 < 0, то в точке А направление поля будет к заряду.
Напряженность поля не зависит от заряда вносимого в данную точку поля, она зависит только от поля и от положения пробного заряда в этом поле.
Пробный заряд – это точечный положительный заряд, который настолько мал, что своим полем не вызывает перераспределения заряда на теле, поле которого исследуется (пух, бусинка, ватка).
Напряженность поля точечного заряда может быть рассчитана по формуле:
Для графического изображения электрического поля можно было бы из каждой точки поля провести стрелку, указывающую величину и направление напряженности электрического поля в этой точке. Однако такой способ изображения поля крайне неудобен, так как отдельные стрелки, накладываясь друг на друга, создали бы весьма запутанную картину.
Английский ученый Фарадей разработал более удобный способ изображения полей. Фарадей предложил изображать поле линиями, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором направленности поля в то же точке. Такие линии называются силовыми линиями поля, или линиями напряженности.
С помощью силовых линий поле точечного положительного заряда и точечного отрицательного заряда можно изобразить следующим образом.
Силовые линии этих полей представляют прямые линии. Так как электрическое поле существует во всех точках пространства, то через любую точку можно провести силовую линию.
Силовые линии нигде не пересекаются, они могут только сходиться к заряду или расходится от него. А какими же свойствами обладают линии напряженности?
Свойства линий напряженности:
1. Начинаются с положительного заряда и заканчиваются на отрицательном заряде;
2. Не обрываются, то есть, непрерывны и не пересекаются;
3. Густота силовых линий больше вблизи заряда;
4. Оканчиваются или начинаются на заряженных телах, а затем расходятся в разные стороны.
До этого момента мы рассматривали графические изображения неоднородных полей. Теперь давайте рассмотрим силовые линии однородного поля.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точечках пространства, называется однородным.
Силовые линии данного поля представляют собой параллельные прямые, густота которых всюду одна и та же.
Метод описания полей с помощью силовых линий хорош тем, что мы можем более сильное поле показать более густо расположенными линиями.
4.Закрепление изученного по вопросам. Решение задач
- Чему равен заряд электрона?- Что называют точечным зарядом?
- О чем говорит закон Кулона?- Формула закона Кулона?
- Единица заряда? - Свойства электрического поля.
- Чему равна напряженность электрического поля?
- Единицы измерения Е?- От чего зависит и не зависит Е?
- По какой формуле рассчитывается напряженность?
Задачи.
1.Два одинаковых точечных заряда g взаимодействуют в вакууме с силой 0,1 Н. Расстояние между зарядами 6 м. Найти величины зарядов.
2. Два точечных заряда на расстоянии q находятся на расстоянии r друг от друга. Если расстояние между ними уменьшить на 50 см, то сила взаимодействия увеличивается в два раза. Найти расстояние r между зарядами.
3. № 687 по сборнику А.П.Рымкевича.
5.Подведение итогов. Домашнее задание:§87-92 по учебнику, упр 16
6.Рефлексия
Автор(ы):
Скачать: Физика 10кл - Конспект (Голубцова Н.М.).docxАвтор(ы):
Скачать: Физика 10кл - Презентация к уроку (Голубцова Н.М.).pptx
