Методическая разработка урока по теме "Электрическое поле" с элементами импровизированного заседания суда.
методическая разработка

Тема : Электрическое поле. Его свойства и характеристики.

Цели:

1. Образовательные: сформировать понятия эл. поля, напряженности и силовых линий эл. поля, раскрыть физический смысл этих понятий; усвоить разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий двух теорий: дальнодействия и близкодействия;; оценить возможность применения полученных знаний при рассмотрении конкретных примеров проявления эл. поля.
2. Развивающие: развивать навыки решения экспериментальных и расчетных задач; совершенствовать умения самостоятельно работать с дополнительной литературой; развивать интерес к исследовательской работе по дисциплине;
3. Воспитательные: продолжить формирование интереса к изучению законов электродинамики; воспитывать культуру общения при работе в группах; развивать коммуникативные способности и творческую активность.

Тип урока: изучение  нового материала.

Оборудование. 

• Видеоматериалы по данной теме
• Раздаточный материал

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Активизация мыслительной деятельности.

Вопросы:

Устный опрос 

1. Электрический заряд. Элементарный заряд. Электризация тел.
2. Закон Кулона. Единицы электрического заряда.
3. Два точечных заряда притягиваются друг к другу только в том случае, если заряды

1. одинаковы по знаку и по модулю
2. одинаковы по знаку и обязательно различны по модулю
3. различны по знаку; модули зарядов произвольны
4. различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю

4. Как изменится сила если один из зарядов увеличить в 2 раза?
5. Как изменится сила если оба из заряда увеличить в 2 раза?
6. Каким будет изменение силы при увеличении расстояния в 2 раза?
7. Выразите из формулы закона Кулона расстояние между зарядами.
8. Как будет выглядеть формула для определения первого заряда?

III. Объяснение нового материала.

Взаимодействие электрических зарядов доказано. А сегодня мы попытается выяснить, что является причиной этих взаимодействий; что заставляет заряженные тела двигаться  (притягиваться или отталкиваться).

IV. Импровизированное заседание суда.

На заседании суда рассматривается дело электрического поля. В зал суда приглашаются представители теории дальнодействия (обвинение) и близкодействия (защита).

Судья: Рассматриваем дело электрического поля. Познакомимся с материалами дела. (демонстрируется видеоролик о взаимодействии зарядов).

Существует мнение, что причиной  этих взаимодействий  является эл.поле.

Хотелось бы узнать мнение обвинения по этому вопросу.

Слово предоставляется обвинителю.

Обвинитель: Никакого электрического поля не существует. Это самозванец!

Судья: Как вы можете доказать это?

Обвинитель: Электрическое поле мы не видим! Его нельзя потрогать!

Защитник: Мы возражаем ваша честь! Взаимодействие зарядов возможно только благодаря электрическому полю.

Мы – сторонники близкодействия
Утверждаем: для взаимодействия
Между телами должна быть среда.
Звенья для связи, а не пустота.
Процессы в среде той идут быстротечно,
Но не мгновенно. Их скорость конечна.

И чем ближе тела располагаются друг к другу тем сильнее взаимодействуют между собой. Именно  действие поля на заряд служит доказательством того, что поле существует. В качестве доказательства мы представляем видеоматериалы. (демонстрируется видеоролик о зависимости силы взаимодействия от расстояния).

Обвинитель: Мы, представители теории дальнодействия считаем, что для взаимодействия заряженных тел никакие поля не нужны.

 Мы - сторонники дальнодействия
Утверждаем: для взаимодействия
Необходима одна пустота,
А не какие-то звенья, среда.
Взаимодействие тел несомненно
В той пустоте происходит мгновенно.

 Если мы поля не видим, значит его не существует.

Защитник: Мы возражаем ваша честь! При создании определенных условий электрическое поле может стать видимым! Да, с помощью наших органов чувств это невозможно. Нам помогут мелкие частицы (манка), насыпанные в машинное масло и помещенные в сильное электрическое поле.

Судья: Вы можете это продемонстрировать?

Защитник: Да, мы предоставляем суду видеодоказательства. (Демонстрируется ролик о силовых линиях поля). Линии, вдоль которых выстроились крупинки манки, называют силовыми, они наглядно доказывают существование электрического поля.

Судья: У обвинения есть еще возражения, факты?

Обвинитель: Нет, ваша честь.

Судья: Защита, можете что-то добавить?

Защитник: Нет, ваша честь. Мы считаем, что представленные нами материалы, как нельзя лучше доказывают, что электрическое поле существует!

Судья: Секретарь ознакомьте присяжных заседателей с материалами заседания.  Я прошу присяжных заседателей вынести свое решение по вопросу : «Считаете ли вы, что электрическое поле существует?»

(Присяжные заседатели голосуют, секретарь подсчитывает голоса)

Суд удаляется для принятия решения.

Решение суда:

Электрическое поле существует. Оно представляет собой объективную реальность, особую форму материи, обладающую определенными физическими свойствами. Электрическое поле неизменно сосуществует с электрическим зарядом. При наличии в электрическом поле других зарядов оно действует на них с некоторой силой.

Свойства поля можно исследовать опытным путем. Но мы не можем сказать, из чего это поле состоит. Здесь мы доходим до границы того, что известно науке. Поэтому о природе электрического поля мы можем сказать:

во-первых, поле материально, оно существует независимо от нас, от наших знаний о нем;

во-вторых, поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире.

Установление этих свойств и формирует наши представления о том, что такое электрическое поле.

 Суд закончил свою работу.

V. Изучение характеристик поля.

Основной характеристикой поля является напряженность электростатического поля (Е).

 Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.

Напряженность электростатического поля Е = F / q — векторная величина. Направление вектора Е совпадает с направлением силы F, действующей на внесенный в эту точку заряд q> 0.

а) Так как отношение F / q = Е в данной точке поля не зависит от значения заряда q, то напряженность является характеристикой поля, в котором находится данный заряд.

б) Вносимый в поле заряд q должен быть таким, чтобы его действием можно было пренебречь. Такой заряд обычно называют пробным. Внесение его в поле заряда Q практически не изменяет это поле.

в) Если во всех точках поля напряженность постоянна, то такое поле называется однородным. В общем случае поле неоднородно и Е ≠ const.

г) Если Е = F / q, то F= Еq, т. е. по известной напряженности можно определить силу F, действующую на электрический заряд, помещенный в данную точку электростатического поля. Это дает право считать напряженность поля Е силовой характеристикой электростатического поля.

Напряженность поля в единицах СИ можно выражают в ньютонах на кулон (Н/Кл).

При q> 0 F и Е совпадают по направлению. При q< 0 направления этих векторов противоположны.

Вектор напряженности в любой точке электрического поля направлен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд.

Если на тело действует несколько сил, то согласно законам механики результирующая сила равна геометрической сумме сил: F= F1+F2+…•

На электрические заряды действуют силы со стороны электрического поля. Если при наложении полей от нескольких зарядов эти поля не оказывают никакого влияния друг на друга, то результирующая сила со стороны всех полей должна быть равна геометрической сумме сил со стороны каждого поля. Опыт показывает, что именно так и происходит на самом деле. Это означает, что напряженности полей складываются геометрически.

В этом состоит принцип суперпозиции полей, который формулируется так: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых Е1, Е2, Е3 и т. д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна:

Е=Е1+Е2 + Е3 + ...En

Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы заряженных частиц в любой точке достаточно знать выражение для напряженности поля точечного заряда. Принцип суперпозиции электрических полей — опытный факт. При вычислении с помощью этого принципа напряженностей и сил, действующих на заряженные тела (в дальнейшем будет показано, что и при вычислении потенциала), мы всегда получаем результаты, согласующиеся с опытом.

Решение задачи № 22.17 (Ответ 5мН)

Решение задачи № 22.23 (Ответ 12 см)

VI. Закрепление материала.

Выберите один правильный ответ

Вопрос № 1

Электрическим полем называется…

1. Особый вид материи, проявляющий себя в действии на электрические заряды
2. Вид материи, имеющий электрические заряды
3. особый вид материи, проявляющий себя в действии на движущиеся электрические заряды

Вопрос № 2
Чтобы определить наличие электрического поля в данной точке

1. достаточно посмотреть в данную точку пространства и увидеть его
2. поместить в эту точку пробный заряд
3. поместить в эту точку проводник с током

Вопрос № 3

Напряженностью электрического поля в данной точке называют

1. физическую величину, равную отношению силы электрического поля, действующей на помещённый в данную точку пробный положительный заряд к этому заряду
2. физическую величину, равную отношению силы электрического поля, действующей на помещенный в данную точку пробный отрицательный заряд, к этому заряду.
3. физическую величину, равную отношению силы электрического поля, действующей на помещённый в данную точку пробный заряд к этому заряду

Вопрос № 4
Вектор напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом в некоторой точке пространства направлен

1. в сторону этого заряда
2. в сторону от этого заряда
3. может быть направлен как в сторону заряда, так и в сторону от него

Вопрос № 5
Для того, чтобы определить модуль силы электрического поля, действующего на пробный заряд надо

1. заряд умножить на напряженность электрического поля
2. модуль заряда умножить на модуль напряженности

Вопрос № 6

Одинаковые ли силы действуют на электрические заряды со стороны электрического поля?

                                                                               А                     В

1. Да, одинаковые
2. Нет, на заряд А действует большая сила
3. Нет, на заряд В действует большая сила

VII. Краткие итоги урока. Выставление оценок.

1. Каким образом происходит взаимодействие между электрическими зарядами?
2. Что является источником электрического поля?
3. Как называется скалярная характеристика электрического поля?
4. Как называется векторная характеристика электрического поля?
5. Как изменится напряженность поля при уменьшении заряда?
6. Если заряд, создающий электрическое поле увеличить в 4 раза, как изменится напряженность поля в точке?

VIII. Рефлексия. 

IX. Домашнее задание. §90, 91, конспект лекции, решить задачу № 22.24 (сборник задач Генденштейна Л.Э.)