Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета

Учителю
  • Быстрый поиск
  • Расширенный поиск
Предметы
Класс
Тип материала:
Разделы:
Темы:

Тип материала

Урок 45. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны (Федосова О.А.)

Текст урока

  • Тест 

     Название предмета - физика
Класс  - 9
УМК (название учебника, автор, год издания) -  Физика. 9 кл.: учебник/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник.  - М.: Дрофа, 2014.
Уровень обучения (базовый, углубленный, профильный) - базовый
Тема урока  -   Электромагнитное поле. Электромагнитные волны.
Общее количество часов, отведенное на изучение темы - 1
Место урока в системе уроков по теме  - 45/10
Цель урока – ввести понятие электромагнитного поля и электромагнитной волны.
 Задачи урока – 
Изучить процесс образования электромагнитной волны; изучить виды электромагнитных излучений их свойства, применение и действие на организм человека; познакомить с историей открытия электромагнитных волн; формировать навыки решения качественных и количественных задач.
 Развивать устную речь обучающихся через организацию диалогического общения на уроке, формировать умение выражать свои мысли в грамматически правильной форме.
Формировать положительную мотивацию к учебе и повышение интереса к знаниям. 
Планируемые результаты -  
Объяснять различие между вихревым электрическим и электростатическим полями, получение и регистрацию ЭМВ.
Техническое обеспечение урока - компьютер, мультимедийный проектор. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет-ресурсы) – презентация к уроку с диска «Физика 9 класс» от VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html

Содержание урока
1. Организационный этап
Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка отсутствующих по журналу.
2. Актуализация субъектного опыта обучающихся
Вопрос:
1. Какой электрический ток называется переменным?
1) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению
2) Электрический ток, периодически меняющийся со временем
3) Электрический ток, периодически меняющийся по модулю
4) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по направлению
2. Где используют переменный электрический ток?
1) в домах. 2) квартирах. 3) на производстве. 4) на автомобилях.
5) велосипедах.
3. Почему генераторы переменного тока называют индукционными?
1) их действие основано на явлении электрического тока
2) их действие основано на магнитном действии
3) их действие основано на явлении электромагнитной индукции
4) их действие основано на явлении постоянного магнита:
4. Из чего состоит электромеханический индукционный генератор?
1) генератора. 2) станины. 3) статора.
4) ротора. 5) полукольца. 6) щетки.
5. Какая часть индукционного генератора подвижная?
1) статор. 2) ротор. 3) щетки. 4) обмотка.
6. Какая часть индукционного генератора не подвижна?
1) обмотка. 2) ротор. 3) статор.
7. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловых станциях?
1) водой. 2) паром от сгоревшего топлива. 3) бензином. 4) керосином.
8. Чем приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции?
1) паром. 2) водой. 3) керосином. 4) кувалдой.
9. Какова стандартная частота переменного тока?
1) 65Гц. 2) 55 Гц. 3) 40 Гц. 4) 50 Гц. 5) 70 Гц.
10. Из каких элементов состоит трансформатор?
1) сердцевина. 2) сердечник. 3) первичная обмотка.
4) вторичная обмотка. 5) обмотки из проволоки.
11. Для чего предназначен трансформатор?
1) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока
2) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения
3) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения силы тока
4) Трансформатор предназначен для уменьшения переменного напряжения и силы тока
5) Трансформатор предназначен для увеличения напряжения и силы тока
12. Сколько видов трансформаторов существует?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. К какой обмотке трансформатора подключают переменный электрический ток?
1) к первичной. 2) к вторичной. 3) к первичной и вторичной.
14. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП?
1) закон Джоуля. 2) закон Джоуля-Ленца. 3) закон Ленца.
4) закон Паскаля. 5) закон Ньютона.
15. Кто изобрел трансформатор?
1) Лебедев. 2) Тимирязев. 3) Яблочков. 4) Паскаль.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
1,2,3
3
3,4,5,6
2
3
2
2
4
2,3,4
1
2
1
2
3

3. Изучение новых знаний и способов деятельности (работа со слайдами презентации)
Сегодня на уроке мы с вами поговорим об электромагнитном поле. А также узнаем, что такое электромагнитные волны, и с какой скоростью они распространяются в пространстве.
В качестве эпиграфа к уроку, возьмем слова русского ученого Абрама Федоровича Иоффе.
«…Научная деятельность… единственное, что переживает тебя и что на сотни и тысячи лет врезается в историю человечества».
Как мы знаем, явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году.
В том же году в Англии родился Джеймс Клерк МАксвелл, ставший впоследствии ученым и сделавший важнейшее научное открытие, которое позволило глубже понять сущность электромагнитной индукции.
Вспомним, что согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток. Но, как мы знаем, ток может возникнуть только при наличии электрического поля.
Предположение о возникновении электрического поля в результате изменения магнитного сразу вызвало у ученых ряд вопросов. Например, отличается ли оно от поля, созданного неподвижными электрическими зарядами?
Возникает ли это поле только в проводнике или существует и в пространстве вокруг него?
Играет ли какую-либо роль в возникновении этого поля замкнутый проводник, по которому протекает ток?
Ответы на эти и другие вопросы были получены в 1865 году, когда Максвелл высказал мысль о возможном равноправии полей. Он теоретически доказал свое предположение, со­здав теорию электромагнитного поля на основе двух постулатов:
Первый постулат звучит следующим образом: переменное магнитное поле создает в окружающем его пространстве вихревое электрическое поле, линии напряженности которого представляют собой замкнутые линии, охватывающие линии индукции магнитного поля.
Согласно второго постулата, переменное электрическое поле создает в окружающем его простран­стве вихревое магнитное поле, линии индукции которого охватывают ли­нии напряженности переменного электрического поля.
Переменное электрическое поле называется вихревым, поскольку его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля. Это отличает его от поля электростатического (т. е. постоянного, не меняющегося во времени), которое существует вокруг неподвижных заряженных тел. Напомним, что силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
Вихревое электрическое и магнитное поля "сцеплены" друг с дру­гом, существуют одновременно и взаимно порождают друг друга. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы в пространстве не возникло переменное вихревое электрическое поле.
Не менее важно то об­стоятельство, что электрическое поле без магнитного, и наоборот, могут существовать лишь по отношению к определенным системам отсчета. Так, покоящийся заряд создает только электростатическое поле. Но ведь за­ряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета, а отно­сительно другой он будет двигаться и, следовательно, создавать магнит­ное поле.
Совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей представляет собой электромагнитное поле.
Открытие электромагнитного поля позволило более детально описать механизм возникновения индукционного тока. Вспомним, что во всех опытах по получению индукционного тока, тем или иным образом изменялся магнитный поток, пронизывающий контур замкнутого проводника. При этом, согласно теории Максвелла, возникало вихревое электрическое поле, под действием которого свободные заряды, всегда имеющиеся в проводнике, приходили в направленное движение.
Созданная Максвеллом теория, позволившая предсказать существование электромагнитного поля за 22 года до того, как оно было обнаружено экспериментально, считается величайшим из научных открытий, роль которого в развитии науки и техники трудно переоценить.
Из созданной Максвеллом теории вытекал вывод о том, что по своей природе электромагнитное поле не остается локализован­ным в месте зарождения, а распространяется в пространстве.
Распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся элек­тромагнитное поле представляет собой электромагнитную волну.
Этот процесс распрост­раняется в пространстве по всем направлениям. Причем эти волны могут существовать не только в веществе, но и в вакууме.
Из теории Максвелла вытекает, что электромагнитные волны распространяются от источника электромагнитных колебаний во все стороны с определенной скоростью.
Вы знаете, что в механических волнах, например в звуковых, энергия передается от одних частиц среды к другим. При этом частицы приходят в колебательное движение, т. е. их смещение от положения равновесия периодически меняется. Для передачи звука обязательно нужна вещественная среда.
В связи с тем, что электромагнитные волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме, возникает вопрос: что совершает колебания в электромагнитной волне, иными словами, какие физические величины периодически меняются в ней?
Мы уже знаем, что количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. Основной же количественной характеристикой электрического поля служит векторная величина, называемая напряженностью электрического поля, которая обозначается буквой «Е».
Напряженность — это физическая векторная величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.
Таким образом, когда мы говорим, что магнитное и электрическое поля меняются, то это означает, что меняются соответственно вектор индукции магнитного поля и вектор напряженности электрического поля.
На рисунке изображены вектор напряженности электрического поля и вектор индукции магнитного поля электромагнитной волны в один и тот же момент времени. Это как бы «моментальный снимок» волны, распространяющейся в направлении оси зед.
Плоскость, проведенная через векторы индукции и напряженности в любой точке, перпендикулярна направлению распространения волны, что говорит о поперечности волны. Таким образом, электромагнитная волна — это поперечная волна, так как вектора напряженности и индукции перпендикулярны вектору скорости.
Для электромагнитных воля справедливы те же соотношения между длиной волны, ее скоростью, периодом и частотой колебаний, что и для механических волн.
Колебания векторов напряженности электрического поля и индукции магнитного поля в каждой точке электромагнитной вол­ны происходят в одинаковых фазах и по двум взаимно перпендикуляр­ным направлениям.
Векторы напряженности электрического поля и индукции магнитного поля об­разуют с вектором скорости распространения правовинтовую систему: если головку право­го винта расположить в плоскости векторов Е и БЭ и поворачивать ее в направ­лении от Е к БЭ по кратчайшему пути, то поступательное движение острия винта укажет направ­ление вектора скорости в данный момент времени.
Электромагнитная волна, как и упругая, является носителем энергии, причем перенос энергии совершается в направлении распространения волны.
Электромагнитные волны распространяются прямолинейно в одно­родной среде,
испытывают преломление при переходе из одной среды в другую,
отражаются от преград.
Однако долгое время экспериментально никто не мог подтвердить существование электромагнитного поля и, как следствие, электромагнитных волн. Только в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось получить и зарегистрировать электромагнитные волны.
Он разработал удачную конструкцию генератора электромагнитных колебаний (вибратор Герца) и метод их обнаружения способом резонанса.
Вибратор состоял из двух линейных проводников, на концах которых имелись металлические шарики, образующие искровой промежуток. При подаче от индукционной катушки высокого напряжения в промежутке проскакивала искра, она закорачивала промежуток. За время ее горения, в контуре совершалось большое количество колебаний. Приемник (резонатор) состоял из проволоки с искровым промежутком. Наличие резонанса выражалось в возникновении искр в искровом промежутке резонатора в ответ на искру, возникающую в вибраторе.
В результате опытов Герца были также обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом.
Сейчас мы знаем, что всё пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами различных частот. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно, по частотам) на шесть основных диапазонов.
Границы диапазонов весьма условны, поэтому как в большинстве случаев соседние диапазоны несколько перекрывают друг друга.
Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга проникающей способностью, скоростью распространения в веществе, видимостью, цветностью и некоторыми другими свойствами.
Повторим главное, что мы узнали на сегодняшнем уроке.
Напряженность — это физическая векторная величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.
Электромагнитное поле — это совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей.
Электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся элек­тромагнитное поле.
Скорость распростране­ния электромагнитной волны в вакууме равна скорости света, а в среде эта скорость меньше и зависит от свойств среды. 
4. Закрепление материала
Решение задач
1. На какой частоте работает радиостанция, передавая программу на волне 250 м? (1,2 МГц)
2. На какой частоте суда передают сигнал бедствия (СОС) если по международному соглашению длина радиоволны этого сигнала должна быть равной 600 м? (500 кГц)
3. Чему равна длина волн, посылаемых радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц? (214 м)
4. Чему равен период колебаний в ЭМВ, распространяющейся в воздухе с длиной волны 3 м? (0,01 мкс)
5.Обобщение и систематизация
Сейчас мы знаем, что все пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами разных частот.
В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно, по частотам) на шесть основных диапазонов. Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга.
Какое   ЭМ излучение имеет наибольшую длину волны, частоту? Наименьшую длину волны, частоту?
Получаются с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов.
Свойства: радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.
Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.
Инфракрасное излучение (тепловое)
Излучается атомами или молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Свойства:
проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег, туман;
 производит химическое действие (фотопластинки);
поглощаясь веществом, нагревает его;
невидимо;
способно к явлениям интерференции и дифракции;
регистрируется тепловыми методами.
Применение: Прибор ночного видения, криминалистика, физиотерапия, II промышленности для сушки изделий, древесины, фруктов.
Видимое излучение

Красный

Оранжевый

Желтый

Зеленый

Голубой

Синий

Фиолетовый

760 – 620 нм

620 – 590 нм

590 – 560 нм

560 – 500 нм

500 – 480 нм

480 – 450 нм

450 – 380 нм
Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом. Свойства: отражение, преломление, воздействует на глаз, способно к явлению дисперсии, интерференции, дифракции.
Ультрафиолетовое излучение
Источники: газоразрядные лампы с кварцевыми трубками. Излучается всеми твердыми телами, у которых температура > 1000°С, а также светящимися парами ртути.
Свойства: Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благоприятно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное воздействие, изменяет развитие клеток, обмен веществ.
Применение: в медицине, в промышленности.
Рентеновские лучи
Излучаются при больших ускорениях электронов.
В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл излучение, обладающее большой энергией и проникающей способностью, известное сегодня как рентгеновские лучи, которые возникают, когда катодные лучи (электроны), испускаемые отрицательным электродом (катодом) электронно-вакуумной лампы, ударяют в другую часть лампы во время высоковольтного разряда
(свойства: интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших количествах вызывает лучевую болезнь.
Применение: в медицине с целью диагностики заболеваний внутренних органов; в промышленности для контроля внутренней структуры различных изделий.
Гамма-излучение
Источники: атомное ядро (ядерные реакции)
Свойства: имеют огромную проникающую способность, оказывают сильное биологическое воздействие.
6. Домашнее задание §43-44, упражнение 41 (№2-3)


 

    Автор(ы):

    Скачать: Физика 9кл - Тест.docx

Презентация к уроку

Другие материалы