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. В.А. Касьянов (базовый уровень), 2014 год Уровень обучения базовый Тема урока Энергия, давление и импульс электромагнитных волн Общее количество часов, отведённое на изучение темы 1 Место урока в системе уроков по теме 3 урок по теме «Излучение и прием электромагнитных волн радио- и СВЧ-диапазона», 5 часов Цель урока Познакомиться с основными количественными характеристиками электромагнитных волн Задачи урока Обучающие: знать основные количественные характеристик электромагнитных волн и уметь их вычислять. Развивающие: формирование целостного и системного восприятия окружающего мира и физических явлений происходящих в нем. Воспитательные: развитие умения работать с текстом учебника, работать в паре с одноклассником и учителем Планируемые результаты Знание основных количественных характеристик электромагнитных волн. Техническое обеспечение урока Мультимедийный проектор, доска. Содержание урока 1. Организационный этап. Приветствие обучающихся. Проверка явки и готовности обучающихся к уроку. 2. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. На предыдущих уроках мы с вами рассмотрели электромагнитные волны, механизм возникновения, принцип и условия распространения в различных средах. Прежде чем перейти к теме нашего урока, предлагаю подумать о природе вещей. Почему нагревается вода в кастрюле на газовой конфорке? Вопрос не вызывает у большинства затруднений. Все, верно, нам известно с 8 класса, что энергия топлива (газа) при сгорании в виде тепла передается воде, изменяя ее внутреннюю энергию. А почему нагревается вода в микроволновой печи? Ведь там ничего не горит!? Значит, волны излучаемые печью тоже переносят энергию. Сегодня на уроке мы рассмотрим количественные характеристики электромагнитных волн. К таким характеристикам относятся: энергия, давление и импульс. 3. Актуализация знаний. Перед изучением новой темы давайте проверим домашнее задание и вспомним особенности распространения электромагнитных волн в различных средах. Дополним наши устные ответы решение расчетных задач (работа у доски). Определить на какой длине работают местные радиостанции: Частоты станций. 1. НТВ = 99,8 МГц 2. СТВ = 105,7 МГц 3. Радио центр = 103,6 МГц 4. Первичное усвоение новых знаний. (работа с текстом).Энергия, переносимая электромагнитными волнами. Поток энергии электромагнитной волны – энергия электромагнитного излучения, проходящего в единицу времени сквозь поверхность площадью S: Плотность потока энергии электромагнитной волны – мощность электромагнитного излучения, проходящего сквозь единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения волны: Интенсивность электромагнитной волны – среднее значение плотности потока энергии электромагнитной волны: Единица интенсивности волны: ватт/метр2 Для гармонических электромагнитных колебаний с амплитудой E0 так же как и для действующего значения переменного тока ,: Следовательно, интенсивность гармонической электромагнитной волны пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля. Интенсивность излучения точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника: Средняя энергия излучаемой электромагнитной волны (и соответственно ее интенсивность) прямо пропорциональна среднему квадрату ускорения излучающей заряженной частицы: Интенсивность гармонической электромагнитной волны прямо пропорциональна четвертой степени ее частоты: Давление и импульс электромагнитных волн. Связь давления электромагнитной волны с ее интенсивностью: Связь импульса электромагнитной волны с переносимой ею энергией: 5. Первичное закрепление. Ответить устно на вопросы после параграфа 49, 50 (фронтальный опрос). Решение расчетных задач на нахождение количественных характеристик электромагнитного излучения (работа у доски). Задача 1. Радиостанция работает на частоте 100 МГц. Считая, что скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере равна скорости света в вакууме, найдите соответствующую длину волны. (3 м). Решение. c = λ·ν, λ = c/ ν = 3·108 м/с /1081/с = 3 м. Задача 2. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью 1 мкГн и конденсатора, электроёмкость которого может изменяться в пределах от 100 до 400 мкФ. На каком диапазоне волн может быть настроен этот контур? (188,5 – 377 м). Решение. λ = c/ ν, ν =1/Т, T=2π√LC, λ1 = c2π√LC1 = 188,5 м. При увеличении электроёмкости конденсатора в 4 раза, длина волны увеличивается в 2 раза, следовательно λ2 = 377 м. Задача 3. Каким может быть максимальное число импульсов, испускаемых радиолокатором в 1 с, при разведывании цели, находящейся в 30 км от него? (5000). Решение. Для прохождения расстояния до цели и обратно, импульсу электромагнитной волны потребуется время t = S\c = 60000 м/3·108 м/с = 2·10 -4c. Следовательно, в 1с должно быть максимальное количество импульсов 1с/ 2·10 -4c =5000. Задача 4. При гармонических электрических колебаниях в колебательном контуре максимальное значение энергии электрического поля конденсатора равно 50 Дж, максимальное значение энергии магнитного поля катушки равно 50 Дж. Как будет изменяться во времени полная энергия электромагнитного поля контура? Как будет изменяться во времени максимальная магнитная энергия катушки? Как буде изменяться энергия катушки в течение периода колебаний? Решение. Полная энергия электромагнитного поля контура остается постоянной. Максимальная магнитная энергия катушки остается постоянной. Энергия катушки, как и энергия конденсатора в течение периода колебаний изменяется от 0 до 50 Дж. Задача 5. Контур радиоприёмника настроен на длину волны 50 м. Как нужно изменить индуктивность катушки колебательного контура приёмника, чтобы он был настроен на волну длиной 25 м? Решение. λ = c2π√LC . При уменьшении длины волны в 2 раза, индуктивность должна уменьшиться в 4 раза. Задача 6. Определите отношение плотностей потока излучения электромагнитных волн при одинаковой амплитуде колебаний электрического тока в вибраторе, если частоты колебаний 1 МГц и 10 МГц. Решение. Интенсивность – среднее значение плотности потока электромагнитной волны. Интенсивность прямо пропорциональна четвёртой степени её частоты I~ω4. Следовательно, при увеличении частоты колебаний в 10 раз, интенсивность, а, значит, и плотность потока излучения увеличится в 10000 раз. 6. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. Прочитать параграф 49, 50. Конспект. Решить задачи. 1. Рассмотрим четыре случая движения электрона: 1) электрон движется равномерно прямолинейно; 2) электрон движется равномерно по окружности; 3) электрон движется равноускорено; 4) электрон совершает гармонические колебания. В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн? Решение. Во всех случаях, когда ускорение не равно 0, т. е. случаи 2, 3, 4. 2. Радиолокатор работает на волне 15 см и даёт 400 импульсов в секунду. Длительность каждого импульса 2 мкс. Сколько колебаний содержится в каждом импульсе и какова наибольшая глубина разведки локатора? (4000; 375 км). Решение. ν =с/λ =3·10 8 м/c /0,15 м = 2·10 9 1/c. В каждом импульсе будет п = t1·ν= 2·10 -6c·2·10 9 1/c= 4000 колебаний. Время от импульса до импульса t=1/400с -1= 25·10 -4 c. За это время сигнал пройдёт путь 25·10 -4 c ·3·10 8 м/c =750 км, а до цели – половина этого пути = 375 км. 7. Рефлексия (подведение итогов). Оцените по шкале «хорошо-посредственно-плохо» результаты своей самостоятельной работы и освоение темы урока в целом.
Автор(ы): Виноградов А. Н.
Скачать: Физика 11кл - Конспект.docx
