Урок по теме "Электризация тел. Закон Кулона"
план-конспект урока по физике (10 класс)
Урок по теме "Электризация тел. Закон Кулона"
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 urok_zakon_kulona.docx | 94.15 КБ |
 elektrizatsiya._zakon_kulona.pptx | 1000.6 КБ |
 dva_roda_elektricheskih_zaryadov.rar | 1.11 МБ |
Предварительный просмотр:
Конспект урока «Электризация тел. Закон Кулона»
Дидактическая цель: провести аналогию между гравитационным и электромагнитным
взаимодействиями; изучить понятие “электрический заряд”, его свойства и
способы получения электрических зарядов; объяснить физический смысл
явления электризации; познакомить с законом сохранения электрического
заряда и законом Кулона
Воспитательная цель: пробуждение познавательного интереса к предмету и окружающим
явлениям; формирование умений критически, но объективно оценивать
предметы, явления, поступки и действия.
Основные знания и умения: знать определения терминов и формулировки законов, уметь
применять их к решению задач
Оборудование и средства обеспечения учебного процесса: компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрофорная машина; электрометр, палочки из оргстекла и эбонита, шерстяные лоскуты, полоски полиэтиленовой пленки и бумаги, электрические султаны, гильза на тонкой нити.
Ход урока
- Оргмомент (анализ основных ошибок в контрольной работе, план урока по новой теме)
2. Изучение новой темы: записать тему урока. Примеры проявления электрических явлений.
3. Видеоролик: «Электризация тел и взаимодействие заряженных тел»
4. Анализ видеоролика. Записать выводы (Слайды 4, 5)
5. Демонстрация электрических явлений
6. Объяснение электростатических явлений на основе строения атомов. Записать содержание
слайда 7.
7. Электроскоп и делимость заряда.
8. Закон сохранения заряда. Образец решения задачи (записать в тетрадь)
9. Закон Кулона (записать формулу и обозначения).
10. Образец решения задачи на закон Кулона.
11. Самостоятельная работа (тест) на закрепления знаний
12. Домашнее задание: §85 - 88
Используемые сайты:
2. http://www.college.ru/physics/courses/op25part2/content/chapter1/section/haragraph2/theory.html
ТЕОРИЯ
Многие физические явления, наблюдаемые в природе и окружающей нас жизни, не могут быть объяснены только на основе законов механики, молекулярно-кинетической теории и термодинамики. В этих явлениях проявляются силы, действующие между телами на расстоянии, причем эти силы не зависят от масс взаимодействующих тел и, следовательно, не являются гравитационными. Эти силы называют электромагнитными силами.
О существовании электромагнитных сил знали еще древние греки. Но систематическое, количественное изучение физических явлений, в которых проявляется электромагнитное взаимодействие тел, началось только в конце XVIII века. Трудами многих ученых в XIX веке завершилось создание стройной науки, изучающей электрические и магнитные явления. Эта наука, которая является одним из важнейших разделов физики, получила название электродинамики.
Основными объектами изучения в электродинамике являются электрические и магнитные поля, создаваемые электрическими зарядами и токами.
1.1. Электрический заряд. Закон Кулона
Подобно понятию гравитационной массы тела в механике Ньютона, понятие заряда в электродинамике является первичным, основным понятием.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:
- Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
- Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
- Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.
Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
|
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.
С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e.
e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл. |
В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион.
Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд тела – дискретная величина:
Физические величины, которые могут принимать только дискретный ряд значений, называются квантованными. Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда. Следует отметить, что в современной физике элементарных частиц предполагается существование так называемых кварков – частиц с дробным зарядом ±⅓е и ±⅔е. Однако, в свободном состоянии кварки до сих пор наблюдать не удалось.
В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется электрометр – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 1.1.1). Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра.
Рисунок 1.1.1. Перенос заряда с заряженного тела на электрометр. |
Электрометр является достаточно грубым прибором; он не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был установлен французским физиком Ш. Кулоном (1785 г.). В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора – крутильных весов (рис. 1.1.2), отличавшихся чрезвычайно высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов поворачивалось на 1° под действием силы порядка 10–9 Н.
Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами.
Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.
|
Рисунок 1.1.2. Рисунок 1.1.3.
Прибор Кулона. Силы взаимодействия одноименных и
разноименных зарядов.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 1.1.3). Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.
Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:
где – электрическая постоянная.
Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции.
Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.
Рис. 1.1.4 поясняет принцип суперпозиции на примере электростатического взаимодействия трех заряженных тел.
Рисунок 1.1.4. Принцип суперпозиции электростатических сил |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
ПЛАН УРОКА Строение атома Электризация тел Закон сохранения заряда Закон Кулона Самостоятельная работа (6мин)
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 1. Свет, радиоволны, телевидение 2. Удерживает атомы и молекулы 3. Силы упругости и трения 4. Химические реакции 5. Электродвигатели
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ 1. При электризации заряжаются оба тела в ней участвующие 2. Электризация – это процесс получения телами зарядов при взаимодействии (трение, удар, прикосновение, облучение) 3. Степень электризации характеризуется знаком и величиной электрического заряда
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД – это физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия обозначается буквой q , измеряется в кулонах Наименьший электрический заряд принадлежит электрону и называется элементарным зарядом е = -1,6 ·10 Кл - 19
СТРОЕНИЕ АТОМА В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны Заряд протонов в ядре равен заряду электронов, вращающихся вокруг ядра, поэтому атомы нейтральны. Атом способен терять электроны (положительный ион), или присоединять лишние (отрицательный ион)
ОБРАЗОВАНИЕ ИОНОВ
ВЫВОДЫ Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Заряды могут передаваться от одного тела к другому. ( В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд). Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. ( В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения).
ЭЛЕКТРОСКОП Электрометр – прибор, для обнаружения и измерения электрических зарядов. Состоит из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра.
Перенос заряда с заряженного тела на электрометр. ЭЛЕКТРОСКОП
ДЕЛИМОСТЬ ЗАРЯДА
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. Применения : Ядерные реакции Реакция диссоциации закон сохранения электрического заряда .
ЗАДАЧА 1 Два одинаковых шарика, имеющих заряды 3е и – 7е привели в соприкосновение и развели в стороны. Каков стал заряд на шариках? Дано: Решение Q 1 = 3e Q 1 + Q 2 = q 1 + q 2 q 1 = q 2 Q 2 = - 7e q 1 = (Q 1 + Q 2 ):2 q 1 , q 2 - ? q 1 = q 2 = (3е – 7е):2 = - 2е
ЗАКОН КУЛОНА F – сила взаимодействия (Н) k = 9·10 - коэффициент q 1 , q 2 – заряды тел (Кл) ε – диэлектрическая проницаемость среды r – расстояния между зарядами (м) 9 1
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: F 1 = - F 2 Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках ЗАКОН КУЛОНА
ЗАДАЧА 2 С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 10нКл и 15нКл , находящихся на расстоянии 5см друг от друга?
Дано: Си Решение q 1 = 10 нКл 10 ·10 Кл q 2 = 15 нКл 15 ·10 Кл r = 5 см 0,05м F - ? Ответ:0,54мН ЗАДАЧА 2 -9 -9
ЗАДАЧА 3
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 1. Написать фамилию и вариант 2. Дается 6 вопросов и по 4 ответа 3. Правильный ответ только один 4. За подсказывание и за пользование чужим результатом ответа оценка снижается 5. На каждый вопрос дается 1 минута (60с) 6. Слайды сменяются автоматически.
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 1 . При образовании из нейтрального атома положительного иона: 1. ядро атома приобретает один или несколько протонов 2. ядро атома теряет один или несколько электронов 3. количество электронов, движущихся вокруг ядра, увеличивается 4. количество электронов, движущихся вокруг ядра, уменьшается 1 . При трении пластмассовой линейки о шерсть линейка заряжается отрицательно. Это объясняется тем, что 1. электроны переходят с линейки на шерсть 2. протоны переходят с линейки на шерсть 3. электроны переходят с шерсти на линейку 4. протоны переходят с шерсти на линейку
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 1 . При образовании из нейтрального атома положительного иона: 1. ядро атома приобретает один или несколько протонов 2. ядро атома теряет один или несколько электронов 3. количество электронов, движущихся вокруг ядра, увеличивается 4. количество электронов, движущихся вокруг ядра, уменьшается 1 . При трении пластмассовой линейки о шерсть линейка заряжается отрицательно. Это объясняется тем, что 1. электроны переходят с линейки на шерсть 2. протоны переходят с линейки на шерсть 3. электроны переходят с шерсти на линейку 4. протоны переходят с шерсти на линейку
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 2 . От водяной капли, обладающей электрическим зарядом +2е , отделилась маленькая капля с зарядом –3е . Каким стал заряд оставшейся части капли? 1) -е 2) -5е 3) +5е 4) +3е 2 . На какую минимальную величину может измениться заряд золотой пылинки? 1. на величину, равную заряду электрона 2. на величину, равную заряду ядра атома золота 3. на сколь угодно малую 4. ответ зависит от размера пылинки
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 2 . От водяной капли, обладающей электрическим зарядом +2е , отделилась маленькая капля с зарядом –3е . Каким стал заряд оставшейся части капли? 1) -е 2) -5е 3) +5е 4) +3е 2 . На какую минимальную величину может измениться заряд золотой пылинки? 1. на величину, равную заряду электрона 2. на величину, равную заряду ядра атома золота 3. на сколь угодно малую 4. ответ зависит от размера пылинки
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 3. Как необходимо изменить расстояние между двумя точечными электрическими зарядами, если величина одного из этих зарядов увеличилась в 2 раза , чтобы сила их кулоновского взаимодействия осталась прежней? 1. увеличить в 2 раза 2. увеличить в 2 раз 3. уменьшить в 2 раза 4. уменьшить в 2 раз 3. Два точечных электрических заряда на расстоянии R взаимодействуют с силой F . Как изменится сила взаимодействия этих зарядов на том же расстоянии R в среде с диэлектрической проницаемостью ? 1. не изменится 2. увеличится в 2 раз 3. увеличится в раз 4. уменьшится в раз
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 3. Как необходимо изменить расстояние между двумя точечными электрическими зарядами, если величина одного из этих зарядов увеличилась в 2 раза , чтобы сила их кулоновского взаимодействия осталась прежней? 1. увеличить в 2 раза 2. увеличить в 2 раз 3. уменьшить в 2 раза 4. уменьшить в 2 раз 3. Два точечных электрических заряда на расстоянии R взаимодействуют с силой F . Как изменится сила взаимодействия этих зарядов на том же расстоянии R в среде с диэлектрической проницаемостью ? 1. не изменится 2. увеличится в 2 раз 3. увеличится в раз 4. уменьшится в раз
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 4. Два точечных заряда будут отталкиваться друг от друга только в том случае, если заряды 1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) различны по знаку и модулю 3) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 4) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю 4. Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов 1) прямо пропорциональна расстоянию между ними 2) обратно пропорциональна расстоянию между ними 3) прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними 4) обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 4. Два точечных заряда будут отталкиваться друг от друга только в том случае, если заряды 1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) различны по знаку и модулю 3) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 4) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю 4. Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов 1) прямо пропорциональна расстоянию между ними 2) обратно пропорциональна расстоянию между ними 3) прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними 4) обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 5. Легкий незаряженный шарик подвешен на нити. К нему поднесли (без соприкосновения) сначала положительно заряженный стержень, а затем – отрицательный. Шарик 1) притягивается к стержням в обоих случаях 2) отталкивается в обоих случаях 3) не испытывает ни притяжения, ни отталкивания в обоих случаях 4) притягивается к стержню в первом случае, отталкивается во втором случае 5. К стержню положительного заряженного электроскопа поднесли, не касаясь его, стеклянную палочку. Листочки электроскопа опали, образуя гораздо меньший угол. Такой эффект возможен, если палочка 1) заряжена положительно 2) заряжена отрицательно 3) имеет заряд любого знака 4) не заряжена
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 5. Легкий незаряженный шарик подвешен на нити. К нему поднесли (без соприкосновения) сначала положительно заряженный стержень, а затем – отрицательный. Шарик 1) притягивается к стержням в обоих случаях 2) отталкивается в обоих случаях 3) не испытывает ни притяжения, ни отталкивания в обоих случаях 4) притягивается к стержню в первом случае, отталкивается во втором случае 5. К стержню положительного заряженного электроскопа поднесли, не касаясь его, стеклянную палочку. Листочки электроскопа опали, образуя гораздо меньший угол. Такой эффект возможен, если палочка 1) заряжена положительно 2) заряжена отрицательно 3) имеет заряд любого знака 4) не заряжена
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 6. Атом имеет : 1. Положительный заряд. 2. Отрицательный заряд. 3. Заряд электрически нейтрален. 4. Заряд может быть любым 6. Если в каком-либо теле число электронов больше, чем число протонов, то в целом тело: 1 . Заряжено отрицательно 2. Заряжено положительно 3. Электрически нейтрально 4. Заряд может быть любым
ВАРИАНТ 1 ВАРИАНТ 2 6. Атом имеет : 1. Положительный заряд. 2. Отрицательный заряд. 3. Заряд электрически нейтрален. 4. Заряд может быть любым 6. Если в каком-либо теле число электронов больше, чем число протонов, то в целом тело: 1 . Заряжено отрицательно 2. Заряжено положительно 3. Электрически нейтрально 4. Заряд может быть любым
Время истекло 1. Время, отведенное на выполнение работы истекло. 2. Проверьте наличие фамилии и номера варианта 3. Сдали свои работы 4. Спасибо, за ваш труд 5. Правильные ответы разберем на следующем уроке
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ §85 – 88 Выучить формулы и определения
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
электронный урок по теме "Закон Кулона"
конспект урока с приложениями в виде презентаций...
Разработка урока Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. 10 класс. Решение задач по теме "Закон Кулона"
Методическая разработка урока по теме "Решение задач по теме "Закон Кулона"...
Разработка урока по теме "Закон Кулона"
Повторительно-обобщающий урок по теме «Закон Кулона. Электрическое поле и его напряженность" с использованием ИКТ, элементов группового обучения....
Методические рекомендации по проведению урока решения задач по теме "Закон Кулона"
Методические рекомендации по проведению урока физики " Решение задач по теме "Закон Кулона"" разработаны при изучения темы "Электростатика" раздела "Электродинамика" для учащихся I к...
Урок по теме "Закон Кулона. Решение задач"
Технологическая карта урока физики в 10 классе по теме: "Закон Кулона. Решение Задач"....
Конспект урока "Решение задач на закон Кулона"
Конспект урока составлен с помощью интернет ресурсов. Хотелось применить и показать дифференцированный подход в обучении....
