Цель урока: познакомить учащихся с историей борьбы концепций близкодействия и действия на расстоянии; с недостатками теорий, ввести понятие напряженности электрического поля, формировать умение изображать электрические поля графическим способом; пользоваться принципом суперпозиции для расчета полей системы заряженных тел.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы
Вариант -1
1. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд? Почему? Поясните суть закона сохранения электрического заряда.
2. В воздухе расположены два тела, у которых равные отрицательные электрические заряды, тела отталкиваются друг от друга с силой 0,9 Н. Расстояние между зарядами 8 см. Вычислить массу избыточных электронов в каждом теле, а также их количество.
Решение. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (кг); N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (электронов)
Вариант-2
1 Почему при трении разнородные тела электризуются, а однородные не электризуются?
2 Три проводящих шарика, привели в соприкосновение, на первом шарике заряд 1,8·10-8Кл, второй – имел заряд – 0,3·10-8 Кл, третий шарик не имел заряда. Как распределился заряд между шариками? С какой силой будут взаимодействовать в вакууме два из них на расстоянии 5см один от другого?
Решение. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(Кл)
F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)
Изучение нового материала
1. Обсуждение вопроса о передаче воздействия одного заряда на другой. Заслушиваются выступления «сторонников» теории близкодействия (поле распространяется со скоростью света) и теории действия на расстоянии (все взаимодействия распространяются мгновенно). Выступления учащихся сопровождаются демонстрацией опытов по взаимодействию наэлектризованных тел. Учащиеся могут задавать вопросы сторонникам той или другой теории.
Учитель помогает учащимся делать правильные выводы, подводит учащихся к формированию понятия электрического поля.
2. Электрическое поле – Особая форма материи, существующая независимо от нас, наших знаний о нем.
3. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.
| Электростатическое поле | Электростатическое поле неподвижных зарядов не меняется совершенно и неразрывно связано с зарядами, которые его образуют. | ||
| Напряженность электрического поля: E = F / Q | Отношение силы, с которой электрическое поле действует на пробный положительный заряд, к значению этого заряда. Вектор Е ̄̄̄̄̄̄̄ совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. | ||
| Напряженность электрического поля точечного заряда.
Е = Q0/4πξ0ξr2 |
Напряженность электрического поля точечного заряда в некоторой точке пространства прямо пропорциональна модулю заряда источника поля и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника поля до данной точки пространства. | ||
| Силовые линии электростатического поля | Это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряженности поля в этой точке. | ||
| Принцип суперпозиции полей: Е = Е1+Е2+Е3+…
|
При наложении полей от нескольких точечных зарядов образуется электростатическое поле, напряженность которого в любой его точке равна геометрической сумме напряженностей от каждого из составляющих полей. | ||
| Демонстрация опыта: «Обоснование принципа суперпозиции полей» | Подвесьте на капроновой нити «пробный заряд» (пенопластовую пластину). Воздействуйте на «пробный заряд» заряженным телом. Затем поднесите еще одно заряженное тело и наблюдайте за его воздействием на «пробный заряд». Удалите первое заряженное тело и наблюдайте за действием второго заряженного тела. Сделайте вывод. | ||
Самостоятельная работа с книгой.
1. Прочитайте в учебнике определение силовых линий электрического поля.
2. Рассмотрите внимательно рисунки 181 – 184, где приведены примеры линий напряженности различных заряженных тел и систем тел.
3. Ответьте на вопросы.
А) Каким образом отображается на рисунках модуль вектора напряженности? По какому внешнему признаку можно отличить поле с интенсивным действием?
Б) Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электрического поля?
В) Существуют ли обрывы в линиях напряженности?
Г) Как расположены линии электрического поля относительно поверхности заряженного тела?
Д) В каком случае электрическое поле можно считать однородным?
Е) Сравните картину силовых линий точечного заряда и равномерно заряженного шара.
Ж) Выясните, с помощью какой формулы и в каких допустимых пределах можно рассчитать напряженность поля проводящего шара.
Подведем итоги урока
Домашнее задание: §92 – 94.
Оборудование: мультимедийный проектор, интерактивная доска, презентация к уроку
ХОД УРОКА
I. Проверка знаний
1. Закон Кулона (фронтальный опрос):
а) Назовите учёного, который установил на опыте закон взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. (Французский учёный Ш. Кулон в 1795 году ).
б) Как назывался прибор, с помощью которого был экспериментально установлен закон Кулона? (Крутильный динамометр, или как он тогда назывался крутильные весы ).
в) Сформулировать закон Кулона.
г) Написать формулу закона Кулона.
д) С каким законом из раздела «Механика» можно провести аналогию для закона Кулона? (С законом всемирного тяготения: ;).
е) Указать границы применимости закона Кулона (а) заряды должны быть неподвижными, б) точечными ).
II. Новая тема
1. Электрическое поле:
а) Ссылаясь на выполненное домашние экспериментальные задания, учитель подводит учащихся к понятию электрического поля (пространство вокруг заряженного тела ) и его обнаружению.
Учащиеся вспоминают, что обнаружить электрическое поле можно с помощью магнитной стрелки из бумаги (или фольги).
Тут же учитель показывает, что обнаружить электрическое поле можно также с помощью электрометра.
Как вывод предыдущих наблюдений учащиеся подводятся к утверждению о том, что электрическое поле как любой вид материи - материально и существует независимо от нашего сознания.
(По аналогии вспоминаем о гравитационном поле).
2. Характеристики электрического поля
а) Напряжённость.
(Учащимся напоминается о том, что любой вид материи можно каким - то образом охарактеризовать.То же самое можно сделать и с электрическим полем).
Одной из характеристик электрического поля является - напряжённость:
Уточняется, что напряжённость электрического поля является силовой характеристикой электрического поля.
б) Напряжённость единичного заряда. (Согласно закону Кулона):
; - напряжённость единичного заряда.
в) Принцип суперпозиции (наложения) полей:
3. Графическое представление электрических полей
Силовые линии поля - линии напряжённости.
Силовые линии поля начинаются на положительном (+) и заканчиваются на отрицательном (-) заряде или на?.
С помощью силовых линий можно показать графическое представление электрических полей. Практически наглядное получение силовых линий поля можно показать с помощью электрофорной машины и электрических султанов.
Поочерёдно, соединяя электрические султаны с электрофорной машиной, получаем наглядную демонстрацию графического представления электрических полей. Одновременно с опытом, с помощью кодоскопа на экран проецируется графическое представление поля.
I. Поле одиночного заряда: (демонстрация)
а) поле одиночного положительного заряда: (графическое представление)
б) Поле одиночного отрицательного заряда:
в) поле двух разноимённых зарядов(опыт)
г) поле двух разноимённых зарядов (графическое представление)
в) поле двух одноименных зарядов(опыт)
г) поле двух одноимённых зарядов(графическое представление)
Надо сказать, что в отличии от других векторных величин напряжённость, как векторная величина характеризуется не длиной вектора, а густотой нанесения линий напряжённости на единицу площади. (через кодоскоп -на экран или на доске показывается графическое изображение, демонстрирующее это)
III. Работа по закреплению и контролю знаний
Физический диктант:
1. Закон сохранения электрического заряда (формула)
2. Закон Кулона (формула)
3. Вид материи, который осуществляет взаимодействие заряженных тел, находящихся на определённом расстоянии друг от друга (Электростатическое поле)
4. Единица измерения заряда (1 Кл)
5. Прибор для обнаружения электрического поля(Электрометр)
.
6. Формула напряжённости электрического поля (.
7. Единица измерения напряжённости ().
8. Каким прибором пользовался Ш. Кулон для исследования и вывода своего закона? (Крутильным динамометром или крутильными весами)
.
9. Силовая характеристика электрического поля(Напряжённость)
.
10. Показать графическое представление электрического поля одиночного положительного заряда.
Ответы учащихся собрать.
IV. На доске заготовлена, пока закрытая от учащихся, краткая запись задачи, которую необходимо решить.
Задача: На заряд Кл в некоторой точке электрического поля действует сила 0,015Н. Определить напряжённость поля в этой точке.
Дано: Решение:
V .Подведение итогов урока
V. Домашнее задание § 92-93
Просмотр содержимого документа
«Урок физики. Тема урока "Электрическое поле. Напряженность. Идея близкодействия." »
Урок физики. Тема: Электрическое поле.
Близкодействие и действие на расстоянии
Распространяется
с конечной
скоростью
Распространяется мгновенно
Взаимодействие через пустоту
Взаимодействие через поле
Электрическое поле
Идея: М. Фарадей (англ.)
Теория: Дж. Максвелл (англ.)
q 1
q 2
Близкодействие
t – время передачи электромагнитных взаимодействий
r – расстояние между зарядами
с – скорость распространения электромагнитных взаимодействий (300 000 км /c)
Электрическое поле:
- материально : существует независимо от нас и наших знаний о нём (радиоволны)
- создаётся зарядами
Главное свойство: действует на q с некоторой F
Напряжённость электрического поля
[E]= =
Напряжённость поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к модулю этого заряда.
E T
- напряжённость поля точечного q 0
Принцип суперпозиции полей
E 2
E=E 1 +E 2 +E 3 + … + En
E 1
Поле заряженного шара.
Внутри шара Е=0
+ + - + E= const однородн. эл. поле Силовые линии: не замкнуты; не пересекаются; начало на + q ; конец на –q ; непрерывны; гуще; где Е больше. 7" width="640"
Силовые линии (СЛ – линии напряжённости) электрического поля
СЛ - непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке. Через которую они проходят, совпадают с Е .
E= const однородн. эл. поле
Силовые линии: не замкнуты; не пересекаются; начало на + q ; конец на –q ; непрерывны; гуще; где Е больше.
Тема : Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей
Цель урока: продолжить формирование понятия «электрическое поле», ввести его основную характеристику; изучить принцип суперпозиции электрических полей.
Ход урока:
1.Оргмомент. Постановка цели и задач урока.
2.Проверка знаний:
Физический диктант
Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона
Как называется раздел физики, изучающий неподвижные заряженные тела? / электростатика /
Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? / электромагнитное /
Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? / электрический заряд/
Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? / Нет/
Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в систему? / Можно/
Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов? / Электризация/
Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? / Нет/
Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? / Да/
Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? / Нет/
Создаем ли мы при электризации электрический заряд? / Нет/
Может ли заряд существовать независимо от частицы? / Нет/
Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является… / Нейтральным/
Как изменится сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц? / Увеличится/
Как изменится сила взаимодействия при перемещении зарядов в среду? / Уменьшится/
Как изменится сила взаимодействия с увеличением расстояния между зарядами в 3 раза? / Уменьшится в 9 раз/
Как называется величина, характеризующая электрические свойства среды? / Диэлектрической проницаемостью среды/
В каких единицах измеряется электрический заряд? / В кулонах/
3.Изучение нового материала
Электрическое поле
Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.
Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.
Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.
Пробный точечный заряд – такой заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).
Свойства электрического поля:
Действует на заряды с некоторой силой.
Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, т.е. электростатическое не меняется со временем.
Электрическое поле – особый вид материи, движение которой не подчиняется законам механики Ньютона. У этого вида материи свои законы, свойства, которые нельзя спутать с чем-либо другим в окружающем мире.
Напряженность электрического поля
Физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на пробный заряд
q
, к значению этого заряда, называется
напряженностью электрического поля
и обозначается 
:
.
Единицей напряженности является 1Н/Кл или 1В/м.
Векторы напряженности электрического поля и кулоновской силы сонаправлены.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.
Линии напряженности (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора .
Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определённой густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора
.
Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен , и входящие в него, если заряд отрицателен .
Принцип суперпозиции полей
Опыт показывает, что если на электрический заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.
Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций:
Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:
или 
4. Закрепление материала
Решение задач из сб. задач под ред. Рымкевич №№ 696,697,698
Домашнее задание: §92,93,94
Тема: Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей
Цель урока: продолжить формирование понятия «электрическое поле», ввести его основную характеристику; изучить принцип суперпозиции электрических полей.
Ход урока:
1.Оргмомент. Постановка цели и задач урока.
2.Проверка знаний:
Физический диктант
Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона
Как называется раздел физики, изучающий неподвижные заряженные тела? /электростатика/
Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? /электромагнитное/
Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? /электрический заряд/
Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? /Нет/
Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в систему? /Можно/
Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов? /Электризация/
Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? /Нет/
Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? /Да/
Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? /Нет/
Создаем ли мы при электризации электрический заряд? /Нет/
Может ли заряд существовать независимо от частицы? /Нет/
Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является /Нейтральным/
Как изменится сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц? /Увеличится/
Как изменится сила взаимодействия при перемещении зарядов в среду? /Уменьшится/
Как изменится сила взаимодействия с увеличением расстояния между зарядами в 3 раза? /Уменьшится в 9 раз/
Как называется величина, характеризующая электрические свойства среды? /Диэлектрической проницаемостью среды/
В каких единицах измеряется электрический заряд? /В кулонах/
3.Изучение нового материала
Электрическое поле
Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.
Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.
Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.
Пробный точечный заряд – такой заряд, который не искажает исследуемое пол
·е (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).
Свойства электрического поля:
Действует на заряды с некоторой силой.
Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, т.е. электростатическое не меняется со временем.
Электрическое поле – особый вид материи, движение которой не подчиняется законам механики Ньютона. У этого вида материи свои законы, свойства, которые нельзя спутать с чем-либо другим в окружающем мире.
Напряженность электрического поля
Физическая величина, равная отношению силы13 EMBED Equation.3 1415, с которой электрическое поле действует на пробный заряд q, к значению этого заряда, называется напряженностью электрического поля и обозначается 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415.
Единицей напряженности является 1Н/Кл или 1В/м.
Векторы напряженности электрического поля и кулоновской силы сонаправлены.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.
Линии напряженности (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определённой густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрицателен.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Принцип суперпозиции полей
Опыт показывает, что если на электрический заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.
Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций:
Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415
4. Закрепление материала
Решение задач из сб. задач под ред. Рымкевич №№ 696,697,698
Домашнее задание: §92,93,94
13PAGE 15
13PAGE 14215
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Приложенные файлы
Урок 57Тема: Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей Цель: раскрытие материального характера электрического поля и формирование понятия напряжённости электрического поля
Задачи урока: ознакомить учащихся с силовой характеристикой электрического поля;
∙ формировать неформальные знания в истолковании понятия «напряженность электрического поля;
∙ воспитывать сознательное отношение к учебе и заинтересованность в изучении физики.
Урок: изучение нового материалаОборудование: лёгкая металлическая гильза из фольги, палочка из оргстекла, султанчики на подставке, электрофорная машина, шарик на шёлковой нитке, пластины конденсатора, презентация, флеш-анимацияХод урока
- Повторение изученного
- Сформулируйте закон Кулона В чём физический смысл коэффициента k ? Определите границы применимости закона Кулона?
- Физический диктант. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. (взаимопроверка
)
Изучение нового материала
- Изучение нового материала
- Напряжённость Э.П.
Напряжённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля) Она показывает с какой силой поле действует на заряд, помещ(нный в это поле.
Подставляя в формулу выражение для силы, получим выражение для напряжённости поля точечного заряда
Как можно характеризовать поле, созданное несколькими зарядами? Надо воспользоваьться векторным сложением сил, действующих на заряд, внесённый в поле и получим результирующую напряжённость Э.П. Такой случай называют – ПРИНЦИПОМ СУПЕРПОЗИЦИИ(слайд 6) Эксперимент 4. Опыты по демонстрации спектров электрических полей.(1.Опыты с султанами, установленными на изолирующих штативах и заряженных от электрофолрной машины. 2. Опыты с пластинами конденсатора, к которым приклеены одним концом бумажные полоски.) Электрическое поле удобно изображать графическими линиями – СИЛОВЫЕ ЛИНИИ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ – это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу(слайды 9,10,11 )
Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами
Самым интересным случаем, является Э.П. созданное между двумя длинными заряженными пластинами. То между ними создаётся однородное Э.П. + - 1 2 3Объяснение принципа суперпозиции, с помощью графического представления (слайды11,12,13
)
III.
Закрепление знаний, умений, навыков
Вопросы для повторения
∙ Разбор вопросов:
а) Как следует понимать, что в данной точке существует электрическое поле?
б) Как следует понимать, что напряженность в точке А больще напряженности в точке В?
в) Как следует понимать, что напряженность в данной точке поля равна 6 Н/кл?
г) Какую величину можно определить, если известна напряженность в данной точке поля?
∙ 2. Разбор качественных задач
800. Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноимен-ные или разноименные ? (Разноименные. При одноименных точечных зарядах напряженность будет равна нулю.)
801. Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? (При включении тока высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, вследствие чего перья птицы топорщатся и расходятся (как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электро-статической машиной). Это пугает птицу, она слетает с провода.)
∙ Разбор расчётных задач [Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2003.]:
698. В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке. (200 В/м)
699. Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл? (24 мкН)
Подведение итогов урока.
Литература:
Учебник Физика 10, Б. Кронгар, В. Кем,Н. Койшибаев, издательство «Мектеп»2010
[Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. – М.: Просвещение, 1972.]:
Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2003
В.А.Волков. В помощь школьному учителю.
