План-конспект занятия "Закон Кулона"
план-конспект занятия по теме

№

п/п

Этап урока

Цель этапа

Методы, формы и приёмы обучения

Использование компьютерных технологий

Время, мин

Организационный момент.

• Включение обучающихся в деятельность.

• Разъяснение учителя;
• Мотивирование обучающихся на познавательную деятельность.

• Компьютерная презентация.

1

Актуализация знаний.

• Актуализация знаний, умений, достаточных для открытия нового знания;
• Фиксирование затруднений в индивидуальной деятельности обучающихся.

• Фронтальный опрос.

• Компьютерная презентация.

3

Историческая справка.

• Знакомство обучающихся с историей открытия закона Кулона.

• Рассказ учителя;
• Демонстрация.

• Компьютерная презентация.

2

Постановка учебной проблемы.

• Создание мотива для открытия новых знаний;
• Повышение интереса к изучаемой теме.

• Подводящий диалог;
• Демонстрация.

• Компьютерная модель «Взаимодействие электрических зарядов».

2

Открытие новых знаний.

• Решение детьми проблемы;
• Формирование знаний по теме урока.

• Инструктаж;
• Демонстрация;
• Частично-поисковый метод;
• Беседа;
• Работа в парах;
• Привлечение консультантов к помощи слабоуспевающим детям;
• Рассказ учителя;
• Фиксирование новых знаний в громкой речи.

• Компьютерная модель «Взаимодействие электрических зарядов»;
• Компьютерная презентация.

13

Закрепление.

• Применение знаний для решения качественных задач;
• Формирование мышления.

• Упражнения;
• Проговаривание решения в громкой речи.

• Компьютерная презентация.

7

Обсуждение заданий теста.

• Фиксирование затруднений в индивидуальной деятельности обучающихся;
• Устранение затруднений.

• Осуществление обучающимися самоконтроля и самокоррекции своих знаний и умений;
• Беседа.

• Компьютерный тест.

3

Итог урока (рефлексия).

• Анализ работы на уроке.

• Самооценка детьми своей деятельности на уроке.

• Компьютерная презентация.

3

Домашнее задание.

• Выдача заданий обучающимся.

• Домашнее задание обучающимся по систематизации знаний.
• Индивидуальные домашние задания обучающимся.

• Компьютерная презентация.

1

6

1

э

л

е

к

т

р

и

з

а

ц

и

я

2

с

у

м

м

а

3

с

и

л

а

4

в

з

а

и

м

о

д

е

й

с

.т

в

и

е

5

о

б

р

а

.т

н

а

я

№ опыта

q1, Кл

q2, Кл

r12, м

Сила F12, Н

1

5 ∙10-8

5 ∙10-8

1,5

2

10 ∙10-8

5 ∙10-8

1,5

3

10 ∙10-8

10 ∙10-8

1,5

№ опыта

q1, Кл

q2, Кл

r12, м

(r12)2, м2

Сила F12, Н

1

10 ∙10-8

10 ∙10-8

1,5

2,25

2

10 ∙10-8

10 ∙10-8

3

9

I вариант

II вариант

1 уровень

1 уровень

1. Являются ли заряды точечными? Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С увеличением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С увеличением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

1. Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С уменьшением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С уменьшением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

2 уровень

2 уровень

1. В каком случае выполняется закон Кулона. Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.
2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина заряда увеличится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

1. В каком случае заряды изображенные на рисунке являются точечными? Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если расстояние между зарядами уменьшится  в 10 раз? Ответ обоснуйте.

3 уровень

3 уровень

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если величину одного из зарядов уменьшить в 2 раза?

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина одного из зарядов увеличится в 5 раз, а   расстояние между зарядами уменьшится в 5 раз?

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если расстояние между зарядами уменьшить в 2 раза?

2. Как изменилось расстояние между зарядами, если  сила кулоновского взаимодействия увеличилась в 64 раза?

1

Устройство и принцип работы крутильных весов

2

Что такое прямая зависимость между величинами

3

Что такое обратная зависимость между величинами

4

Смысл закон Кулона

5

Как изображать силы, действующие на заряженные частицы

6

Границы применимости закона Кулона

7

Как изменяется сила при изменении заряда

8

Как изменяется сила при изменении расстояния между зарядами

I вариант

II вариант

1 уровень

1 уровень

1. Являются ли заряды точечными? Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С увеличением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С увеличением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

1. Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С уменьшением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С уменьшением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

2 уровень

2 уровень

3. В каком случае выполняется закон Кулона. Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.
4. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина заряда увеличится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

1. В каком случае заряды изображенные на рисунке являются точечными? Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если расстояние между зарядами уменьшится  в 10 раз? Ответ обоснуйте.

3 уровень

3 уровень

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если величину одного из зарядов уменьшить в 2 раза?

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина одного из зарядов увеличится в 5 раз, а   расстояние между зарядами уменьшится в 5 раз?

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если расстояние между зарядами уменьшить в 2 раза?

2. Как изменилось расстояние между зарядами, если  сила кулоновского взаимодействия увеличилась в 64 раза?

Название модульной программы: Электродинамика

Модуль № 1

Электростатика

Учебный элемент № 1

Заряд и его свойства

Учебный подэлемент № 3

Закон Кулона

Основные тезисы учебного материала

Задания с рекомендациями к их выполнению

Основной закон электростатики был установлен экспериментально Шарлем Кулоном в 1785 г. и носит его имя.  С помощью крутильных весов (рис. 1) ученому удалось установить, как взаимодействуют друг с другом неподвижные заряды.

Рис. 1

Крутильные весы состоят из стеклянной палочки, подвешенной на тонкой упругой проволочке. На одном конце палочки закреплен маленький металлический шарик, а на другом – противовес. Еще один металлический шарик закреплен неподвижно на стержне, который, в свою очередь, крепится на крышке весов. При сообщении шарикам одноименных зарядов они начинают отталкиваться друг от друга. Чтобы их удержать на фиксированном расстоянии, упругую проволочку нужно закрутить на некоторый угол. По углу закручивания проволочки определяют силу взаимодействия шариков.

Закон Кулона: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

          │q1│•│q2│

F = k —————,

                   r2

где k – коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины в вакууме. Его значение зависит от выбора системы единиц.

             F • r2

k = —————,    k = 9 • 109 Н • м2 /Кл2.

       │q1│•│q2│    

Вместо коэффициента k часто применяется другой коэффициент, называемый электрической постоянной:

ε0 = 1/ 4πk = 8,85 • 10-12 Кл2 / Н • м2.

Тогда закон кулона будет записан так:

          │q1│•│q2│

F =  ——————

            4πε0  r2

Если заряды находятся не в вакууме, а какой-либо среде, то закон Кулона имеет вид:

          │q1│•│q2│                            │q1│•│q2│

F = k ——————   или     F =  ——————,

            ε r2                                             4πεε0 r2

где ε - диэлектрическая проницаемость среды, показывающая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше силы взаимодействия тех же самых зарядов данной среде.

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

              →                                             →

               F 1,2   +                             +      F 2,1

                                          r

Принцип суперпозиции: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2 не изменяется при появлении около них третьего заряда q3, четвертого q4 и т. д.

                                        →      →              →              

Силы взаимодействия F 1,2 , F 1,3 , … F 1,n заряда q1 с каждым из зарядов q2 , q3 , …qn определяется по закону Кулона, а результирующая сила взаимодействия является геометрической суммой векторов сил взаимодействия заряда q1 с каждым из этих зарядов.

→    →       →              →              

F 1 = F 1,2 + F 1,3 + …+ F 1,n    ,

      →

где F 1 – сила, действующая на первый заряд со стороны других.

          q2 < 0

                    →                               →      

                     F2,1                             F 3,1     

                                                       q3 > 0

                                  →

                                   F 1,2

                   →                    

                    F 1                  q1> 0

                                     →

                                      F 1,3

Задание: Прочитайте § 89-90.

Выполните тест: портала Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru.): Для ученика → 10 класс → Физика → «Физика. 10 класс» → Модуль для самостоятельной работы → 9.Электростатика → 9.1. Электризация тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Равновесие систем электрических зарядов → 1 Цикл Э1. Электростатическое взаимодействие.

Задачи.

1. Два шарика с зарядами q1 = 4 мкКл и q2 = -6 нКл находятся на расстоянии 40 см друг от друга в вакууме. С какой силой взаимодействуют эти заряды?

Дано:                  Решение:

q1 = 4 мкКл        Запишем закон Кулона:

q2 = -6 нКл                       │q1│•│q2│

____________      F = k ——————

F - ?                                            r2

                                     │4•10-6Кл│•│-6•10-9Кл│

   F =  9•109Н•м2 /Кл2  ———————————

                                                (4•10-1м) 2

   F =  1,35•10-3Н.

Ответ: F =  1,35•10-3Н.

Решите задачи.

2. Два одинаковых шарика, имеющие равные положительные заряды, отталкиваются в воздухе с силой 25,6 Н. определить число недостающих электронов в каждом теле, если расстояние между телами 3 см.

Ответ: n = 1013.

3. Два одинаковых шарика с зарядами q1 = 4 мкКл и

q2 = -4,8 мкКл, находящиеся на расстоянии 20 см друг от друга, привели в соприкосновение, а затем развели на прежнее расстояние. Во сколько раз уменьшилась сила их взаимодействия?

Ответ: Сила взаимодействия уменьшилась в 120 раз.

4. Два одинаковых точечных заряда взаимодействуют в вакууме на расстоянии 27 см с такой же силой, как в воде на расстоянии 3 см. Определите диэлектрическую проницаемость воды.

Ответ: ε = 81.

Задача.

5. Два одинаковых шарика подвешены в воздухе на непроводящих нитях длиной 30 см так, что их поверхности соприкасаются. После того, как каждому шарику сообщили заряды 2,8•10-7 Кл, нити разошлись на угол 90°. Определить массу шаров.

Дано:                                   Решение:

q1 = 2,8•10-7 Кл          Изобразим приложенные силы.

q2 = 2,8•10-7 Кл        Y                  →                    →

L = 0,3 м                              →       Т      α              Т    →

α = 45°                                  F                                        F

———————                    →  →                 →

m - ?                                        mg                mg      

                                                                                                   Х

Расстояние, на которое разошлись шарики находим по теореме Пифагора:

R2 = L2 + L2

R = L√2

Так как движение шариков прекратилось, это значит, что векторная сумма сил, действующих на шарики равна нулю.

→     →   →

F + mg + Т = 0

Х: -F + Тsinα = 0         Тsinα = F        (1)  

Y: Тcosα – mg = 0       Тcosα = mg     (2)

Разделив уравнение (1) на (2), получаем:

Тsinα          F                            F                     F

——— = ——  ;          tgα = —— ;     m =  ——    

Тcosα         mg                         mg                g tgα

Силу взаимодействия находим по закону Кулона:

          │q1│•│q2│                k│q1│•│q2│

F = k —————;     m =  ——————    

                   r2                          2L2 g tgα

         9•109 Н•м2 /Кл2  •(2,8•10-7 Кл)2

m = ————————————— = 4•10-4кг

               2•(0,3 м)2•9,8 Н/кг•1

Ответ: m = 4•10-4 кг.

Решите задачи.

6. Два шарика массой по 1,5 г каждый, подвешенные в одной точке на шелковых нитях, после сообщения им одинаковых отрицательных зарядов разошлись на угол 90° таким образом, что расстояние между ними оказалось равным 10 см. Определите число избыточных электронов на каждом шарике.

Ответ: n = 2,5•1012.

7. В вершинах равностороннего треугольника со стороной 2 см находятся одинаковые одноименные заряды по 0,4мкКл. Найдите значение и направление результирующей силы, действующей на каждый из них.

Ответ: F = 3,6 Н.