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: 11
УМК: Физика. 11 класс. /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2010.
Уровень обучения: базовый.
Тема урока: «Применение закона Ампера. Решение задач».
Общее количество часов, отведённое на изучение темы: 12
Место урока в системе уроков по теме:
Данный урок имеет большое прикладное значение. Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в различных электроизмерительных приборах. Взаимодействие токов и пьезоэлектрический эффект положены в основу принципа работы современных громкоговорителей.
Цель урока: показать практическую значимость закона Ампера.
Задачи урока:
Дидактическая – создавать условия для усвоения нового учебного материала через проблемно-деятельностный подход.
Образовательная – рассмотреть применение ориентирующего действия магнитного поля на контур с током и закона Ампера в измерительных приборах и технических устройствах.
Развивающая – развивать логическое мышление обучающихся при решении задач на расчёт силы Амперы.
Воспитательная – прививать культуру умственной деятельности.
Планируемые результаты.
Обучающиеся должны:
понимать устройство и принцип действия электроизмерительных приборов и устройств на основе закона Ампера;
уметь решать задачи с применением закона Ампера.
Техническое обеспечение урока:
1. Компьютер, проектор, экран, документ-камера.
2. Оборудование по физике: амперметр, вольтметр, гальванометр.
Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока:
1. Презентация к уроку «Устройства приборов магнитоэлектрической системы» http://900igr.net/
2. Тестовые задания, карточки с задачами.
Содержание урока:
I. Организационный момент (1 мин.). Мобилизующее начало урока («исходная мотивация»). Позитивный настрой на урок.
II. Проверка домашнего задания.
II.1. Фронтальный опрос:
Какую силу называют силой Ампера?
Запишите на доске формулу для расчёта Силы Ампера.
Как определяют направление силы Ампера?
II.2. Индивидуальное решение задач у доски:
Задача№1. Горизонтальные рельсы находятся в вертикальном однородном магнитном поле на расстоянии l = 0,2 м друг от друга. На рельсах лежит стержень, перпендикулярный им. Какой должна быть индукция магнитного поля, для того чтобы стержень начал равномерно двигаться вдоль рельсов, если по нему пропускать ток силой I = 15А? Коэффициент трения стержня о рельсы μ = 0,05, масса стержня m = 0,6 кг.
Задача№2. Рамка площадью S=20 см2, содержащая n=50 витков провода, помещена в однородное магнитное поле так что индукция B параллельна плоскости рамки. При величине тока в каждом витке I=3А на рамку со стороны магнитного поля действует момент силы M=6*10-3 Н*м. Определите величину B вектора индукции магнитного поля.
III. Изучение нового материала.
III.1. Электроизмерительные приборы.
Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы — амперметрах и вольтметрах и др.
Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом (рис. 1.20). На легкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы с прикрепленной к ней стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях ОО'. В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины 3. Силы упругости со стороны пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, пропорциональны углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками специальной формы. Внутри катушки расположен цилиндр 1 из железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в той области, где находятся витки катушки (рис. 1.21). В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и —F изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до Рис. 1.20 тех пор, пока силы упругости со стороны пружин не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в 2 раза, мы обнаружим, что стрелка поворачивается на угол, вдвое больший, и т. д. Это происходит потому, что силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля, прямо пропорциональны силе тока: Рис. 1.21 Fm ~ I. Благодаря этому можно определить силу тока по углу поворота катушки, если проградуировать прибор. Для этого надо установить, каким углам поворота стрелки соответствуют известные значения силы тока.
Такой же прибор может измерять и напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значениям напряжения. Кроме того, сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления амперметра.
III.2. Громкоговоритель. Обучающимся предлагается состоятельно рассмотреть устройство и принцип действия громкоговорителя (§5). Затем проводится обсуждение данного вопроса.
Звук в радиоприемнике, проигрывателе и магнитофоне возникает в результате движения катушки с током в поле постоянного магнита.
Наряду с электромеханическими громкоговорителями в настоящее время широкое применение получили громкоговорители, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект проявляется в виде деформации некоторых типов кристаллов в электростатическом поле. Две пьезопластинки склеивают. Пластинки подбирают так, что одна из них увеличивается по длине под действием поля, а другая уменьшается (см. рис. 1.22, б). В результате получают элемент, который сильно изгибается под действием поля и при переменном электрическом поле создает акустическую волну. Пьезогромкоговорители очень удобны в изготовлении и могут быть совсем маленькими. Вследствие этого они нашли широкое применение в радиотелефонах, мобильных телефонах, ноутбуках и микрокомпьютерах.
IV. Закрепление изученного.
Как устроен измерительный прибор магнитоэлектрической системы?
Почему магнитные силы, действующие на проводники катушки прибора, не зависят от угла поворота катушки?
Чем амперметр отличается от вольтметра?
Как устроен громкоговоритель? Какие громкоговорители вы можете назвать?
V. Решение задач. Повторили алгоритм решения задач.
Задача №1. По прямому горизонтальному проводнику длиной 0,4 м с площадью поперечного сечения 1,2 •10-5 м2, подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью 100 Н/м, течет ток I=4А (см. рисунок). Какой угол а составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией В=0,15 Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 8•10-3м? (Плотность материала проводника 8,2•103 кг/м3.)
Задача №2. Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток I= 4А. Угол наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его длине m/l = 0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля В = 0,2 Тл. Определите ускорение, с которым движется стержень.
VI. Рефлексия:
Оцените уровень решённых задач. Проанализируйте полученные результаты
VII. Домашнее задание: §4,5; упр.1 (3)
Список литературы и Интернет-источников:
1.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; Физика. 11 класс. / под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014.- 432 с.
2. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы. – М.: Просвещение, 2010. - 448 с.
3.Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. - М.: «Дрофа», 2013. - 192 с.
4. Устройства приборов магнитоэлектрической системы» http://900igr.net/
5.Ханнанов Н.К. ЕГЭ 2017. Физика: сборник заданий / Н.К. Ханнанов, Г.Г. Никифоров, В.А. Орлов. - Москва : Эксмо, 2016. - 256 с.
Автор(ы): Долгова В. М.
Скачать: Физика 11кл - Конспект.docx
