конспект
план-конспект урока по физике (9 класс)

Конспект урока по теме:

«Индукция магнитного поля».

Цель урока: ввести понятие индукции магнитного поля в соответствии с планом ответа о физической величине.

Образовательные задачи урока:

• сформировать правильное понимание вектора магнитной индукции, как силовой характеристики магнитного поля;
• ввести единицу магнитной индукции;
• сформировать правильное представление о направлении магнитной индукции и графическом изображении магнитных полей.

Развивающие задачи урока:

• установить взаимосвязь теории и эксперимента при изучении явлений;
• дальнейшее развитие умений и навыков анализировать и делать выводы;
• поддерживать интерес к предмету при постановке опытов.

Воспитательные задачи урока:

• воспитание чувства коммуникабельности, доброжелательности и умения слушать друг друга.

Приобретаемые учащимися навыки: сравнивать результаты опытов, наблюдать, анализировать, обобщать и делать выводы, объяснять физические явления, решать задачи, развивать устную речь.

Технические и программные средства обучения: интерактивная доска, персональный компьютер, мультимедийный проектор, программа презентаций Microsoft Power Point, презентация «Индукция магнитного поля», видеофрагменты «Магнитное поле Земли», «Магнитные бури».

Оборудование: рабочие листы, полосовые и дугообразные магниты, проводники, источник тока, ключ, штатив, железные опилки.

Ход урока:

1.Организационный момент.

2. Постановка вопроса с использованием видеофрагмента «Магнитное поле Земли».

Могущество современной науки поражает даже неискушенный ум: она расщепила атомное ядро, достигла дальних уголков Вселенной, открыла законы мироздания. Но хотим мы этого или нет, а дальнейшая судьба человечества зависит от магнитного взаимодействия Солнца и Земли.

Показ видеофрагмента. Обсуждаемые вопросы:

• Какова причина существования магнитного поля Земли?
• Как Солнце влияет на Землю?
• Какова роль магнитного поля Земли во взаимодействии с Солнцем?

Сегодня каждый человек должен иметь грамотное представление о сущности физических процессов, от которых зависит его жизнь.

3.Всесторонняя проверка знаний учащихся. Итак, давайте систематизируем те знания, которые имеем по теме: «Магнитное поле».

«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые». Хевеши.

Фронтальный опрос + индивидуальные ответы по описанию  и  демонстрации классических опытов по данной теме.

1. Что такое магнитное поле?
2. Чем порождается магнитное поле?
3. Кто впервые обнаружил магнитное поле вокруг проводника с током?
4. Продемонстрируйте опыт Эрстеда.
5. Как графически изображается магнитное поле?
6. Как с помощью железных опилок получить картину магнитных линий? Покажите это на опыте.
7. Что представляют собой магнитные линии прямого проводника, соленоида и постоянного магнита?
8. Как на опыте обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
9. Как определить направление этой силы?
10. Сформулируйте правило левой руки.

4.Проверка домашнего задания. Упражнение 36.

5.Актуализация знаний.

Как вы думаете, от чего зависит,  на сколько сильным будет взаимодействие постоянного магнита и проводника с током? Какие есть предположения?

«Без сомнения все наше знание начинается с опыта». (Иммануил Кант). Проверить на опыте.

Опыт: выясните, какой из предложенных вам магнитов, оказывает более сильное действие на железные предметы.

Таким образом, следует ввести величину, которая бы характеризовала магнитное поле и показывала, с какой силой оно действует на проводник с током, железные предметы и движущиеся заряженные частицы. Такая величина называется индукция магнитного поля.

Задачи урока: охарактеризовать индукцию магнитного поля по плану:

• Определение физической величины;
• Условное обозначение;
• Формула расчета;
• Направление;
• Единицы измерения.

6.Объяснение нового материала. По ходу урока ребята заполняют рабочие листы, в результате получают опорный конспект по данной теме.

Опыт: взаимодействие постоянного дугообразного магнита и проводника с током.

Цель: выяснить, от чего зависит сила взаимодействия?

Вывод: сила магн. взаимодействия зависит от магнитного поля, силы тока и длины проводника.

F/IL=const                        B=F/IL                        В - магнитная индукция

Вывод: Магнитная индукция – это силовая характеристика магн. поля. Чем больше модуль магнитной индукции в данной точке, тем с большей силой поле будет действовать на проводник с током или движущийся заряд.

Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля, модуль которой равен отношению модуля силы, с которой поле действует на расположенный перпендикулярно магн. линиям проводник с током, к силе тока и длине проводника.

Единицы измерения         1Тл=1Н/А*м , тесла. Единицы измерения названы в честь сербского электротехника Николы Тесла, фото которого представлено на слайде.

Магнитная индукция является векторной величиной. Вывод: Она направлена по касательной к магнитным линиям. Я напомню, направление магнитных линий определяется правилом правой руки. Направление магн. индукции указывает северный полюс магнитной стрелки. Тогда более точное определение магнитных линий можно дать такое: это линии, в каждой точке которых касательные совпадают с вектором магнитной индукции.

Так как магнитное поле возникает вокруг проводников с током разной конфигурации, несмотря на то, что магнитные линии  всегда замкнутые, они могут иметь разную конфигурацию. Поэтому магнитные поля классифицируют на однородные и неоднородные. Магнитные линии однородных полей расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и имеют одинаковое направление. На рисунках указать вектора магн. индукции, отметив, что они тоже должны иметь одинаковое направление и одинаковую длину.

Вывод: Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция одинакова и по величине и по направлению.

7.Проверка понимания учениками новых знаний.

Ответьте на вопросы:

1. Как называется силовая характеристика магнитного поля?
2. Как она обозначается?
3. По какой формуле вычисляется модуль магнитной индукции?
4. Можно ли сказать, что магн. индукция зависит от силы, с которой магн. поле действует на проводник с током, силы тока, длины проводника?
5. Как называется единица измерения магнитной индукции?
6. По рисункам в учебнике 120,121,122 (стр.159) установите, какие поля являются однородными, а какие нет.
7. Является ли однородным магнитное поле Земли?

8.Закрепление знаний учащихся

Выполните тренировочный тест:

    Вариант 1:

     1.Когда электрические заряды находятся в покое, то вокруг них обнаруживается ….

А.электрическое поле                        Б.магнитное поле

     2.Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?

        А.беспорядочно                        Б.по окружностям, охватывающим проводник

    3.Какой полюс магнитной стрелки указывает направление вектора магнитной индукции?

           А. северный                                        Б. южный

   4.Является ли однородным магнитное поле, изображенное на рисунке?        

          А.да                                                Б.нет

5.От чего зависит сила, с которой магнитное поле  действует  на проводник с током?                                

           А.площади поперечного сечения проводника        

           Б. магнитной индукции         

           В.силы тока

           Г.времени воздействия магнитного поля на проводник

           Д.длины проводника

  Вариант 2:

     1.Когда электрические заряды движутся, то вокруг них существует(ют)

        А.электрическое поле                        Б.магнитное поле

        В.электрическое и магнитное поля

    2.Что представляют собой магнитные линии катушки с током?

        А.замкнутые кривые                                Б.прямые линии

        В.беспорядочно расположенные линии

    3.В каких единицах измеряется индукция магнитного поля?

        А.Ньютон                Б.Ампер                В.Тесла

    4.Является ли однородным магнитное поле, изображенное на рисунке?

        А.да                                                Б.нет

    5.Как направлен вектор магнитной индукции?

        А.по касательной к магнитным линиям        Б.по касательной к проводнику с током

Проверьте соседа по парте: Вариант 1: 1-А,2-Б,3-А,4-А,5-БВД

                                 Вариант 2: 1-В,2-А,3-В,4-Б,5-А

9.Домашнее задание: §46,устно ответить на вопросы после параграфа, упр:37 (письменно).

10.Итоги урока.

• Что вы узнали нового? Чему научились?
• Что показалось особенно трудным?
• Какой материал вызвал наибольший интерес?

Поток заряженных частиц, летящих от Солнца, достигает Земли за 8 минут. Это приводит к изменению магнитного поля Земли, к так называемым магнитным бурям. В этот момент у людей возникает резкий скачок кровяного давления. В день вспышки на Солнце увеличивается число сердечно-сосудистых заболеваний. Происходят даже изменения в крови. В состав крови входят положительные и отрицательные ионы, а магнитное поле как раз воздействует на заряженные частицы. Изменяющееся магн. поле дезориентирует заряженные частицы крови, увеличивая ее вялость.

Приспособиться к неблагоприятным изменениям окружающей среды помогут мышечные нагрузки, занятия физкультурой и спортом. Происходит улучшение кровообращения, питания кислородом всех органов, повышение устойчивости организма к изменениям магнитосферы Земли.

Одного философа спросили: «Что самое главное в жизни: богатство или слава?» Мудрец ответил: «Ни богатство, ни слава не делают человека счастливым. Здоровье – один из важнейших источников счастья и радости». Чего а и вам желаю!

Конспект урока в 9 классе

Тема урока: Явление самоиндукция.

Цель: Формирование понятия явления самоиндукции, его проявлении в цепях электрического тока. Применение самоиндукции в электротехнических устройствах.

Задачи:

Образовательные: Повторить знание учащихся о явление электромагнитной индукции, углубить их; на этой основе изучить явление самоиндукции.

Воспитательные: Воспитать интерес к предмету, трудолюбие и умение внимательно оценивать ответы товарищей. Показать значение причинно- следственных связей в познаваемости явлений.

Развивающие: Развитие физического мышления учащихся, расширение понятийного аппарата учащихся, формирование умений анализировать информацию, делать выводы из наблюдений и опытов.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Ход урока.

Организационный момент.

Актуализация опорных знаний.

- Что называют явлением электромагнитной индукции?

-Какая гипотеза Фарадея привела к открытию электромагнитной индукции?

-Как Фарадей открыл явление электромагнитной индукции?

-При каких условиях возникает индукционный ток в катушке?

- Отчего зависит направление индукционного тока?

-Чем объясняется отталкивание алюминиевого кольца при введение в него магнита и притяжение к магниту при его удалении из кольца?

- Почему разрезанное алюминиевое кольцо не взаимодействует с движущимся магнитом?

- Сформулируйте правило Ленца.

-Как с помощью правила Ленца определить направление индукционного тока в проводнике?

3 . Мотивация.

Вы уже знаете, что основы электродинамики были заложены Андре Мари Ампером в 1820 году. Его работы вдохновили многих инженеров на конструирование различных устройств, с многими из которых вы знакомились в восьмом классе. Среди них электродвигатель, изобретённый Борисом Семёновичем Якоби, телеграф Самюэля Морзе, а также электромагнит, усовершенствованием которого занимался Джозеф Генри. (слайд 2)

Удивительно, но уже тогда он смог разработать магниты, способные поднимать массу до полутора тонн при собственной массе магнита около 10 кг. Так вот, создавая различные электромагниты, в 1832 году Генри обнаружил новое явление в электромагнетизме — явление самоиндукции, которое, как оказалось, являлось частным случаем проявления электромагнитной индукции.

Познакомимся с этим явлением поближе. Для этого соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, двух одинаковых лампочек, катушки с сердечником и резистора, с электрическим сопротивлением, равным сопротивлению обмотки катушки. (слайд 3)

4.Изучение нового материала.

Если мы замкнём цепь, то заметим, что лампочка, соединённая последовательно с реостатом, загорается практически моментально. А вот лампочка, соединённая последовательно с электромагнитом, с заметным опозданием (в реальном времени около одной секунды). Следовательно, при замыкании цепи электрический ток в катушке постепенно нарастает от нуля до некоторой постоянной величины.

— Почему же так происходит?

Давайте разбираться. Итак, при замыкании цепи в катушке возникает магнитное поле. При увеличении силы тока начинает увеличиваться индукция магнитного поля катушки, и магнитный поток, пронизывающий её витки. (слайд 4)

Получается, что проходящий через катушку переменный магнитный поток создаётся не внешними причинами, а в связи с изменением тока в самом устройстве. Мы уже знаем, при изменении магнитного потока в витках катушки возникает индукционный ток. При этом, согласно правилу Ленца, возникающий индукционный ток будет препятствовать увеличению силы тока в цепи катушки. Когда же ток в катушке достигает постоянной величины, изменение магнитного потока прекращается и индукционный ток исчезает.

Явление возникновения индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней называется самоиндукцией. При этом возникающий индукционный ток называется током самоиндукции.

Таким образом, чем больше будет сила тока самоиндукции, тем большее противодействие он оказывает изменению силы тока, созданного источником. Поэтому ток в ветви с катушкой возрастает медленнее, чем в ветви с реостатом.

В 1853 году Уильямом Томсоном для оценивания способности катушки противодействовать изменению силы тока в ней, была введена специальная физическая величина, называемая коэффициентом самоиндукции (или просто индуктивностью). Обозначается она большой латинской буквой L, а единицей индуктивности в СИ является генри (Гн).

В старших классах будет показано, что индуктивность катушки зависит от:

·                   её размеров и формы;

·                   количества витков;

·                   наличия или отсутствия сердечника.

Теперь посмотрим, что происходит при размыкании цепи. Для этого соберём цепь, состоящую из источника постоянного тока, ключа, катушки и лампочки. Параллельно катушке подключим ещё одну лампочку, обладающую большим сопротивлением (например, неоновую). (слайд 5)

При замыкании цепи лампа, соединённая последовательно с катушкой, загорается, а неоновая нет, так как напряжение, необходимое для её зажигания, намного больше чем то, которое подаётся от нашего источника тока. (слайд 6)

А теперь разомкнём цепь. (слайд 7)

Видим, что лампа накаливания гаснет, зато неоновая даёт кратковременную яркую вспышку. Это говорит о том, что уменьшение тока в цепи создаёт такой сильный ток самоиндукции, противодействующий уменьшению тока в катушке, что напряжение на ней оказывается достаточным для зажигания лампы.

Объясняется наблюдаемое явление всё тем же правилом Ленца: при размыкании цепи вместе с током исчезает и его магнитное поле, что вызывает в катушке появление тока самоиндукции, направление которого совпадает с направлением тока, создаваемого источником, и усиливает его. (слайд 8)

Чтобы в этом убедиться, проведём такой опыт. В цепь постоянного тока параллельно катушке подключим гальванометр. При замыкании цепи через гальванометр пойдёт ток и стрелка гальванометра отклонится (в нашем случае вправо). Разомкнём цепь и поставим около стрелки «задержку». (слайд 9)

Теперь, когда мы вновь замкнём цепь, эта задержка не даст стрелке гальванометра отклониться вправо. Разомкнув цепь, мы заметим, как стрелка гальванометра отклониться влево, обнаруживая текущий по цепи ток, который не сразу исчезает в катушке, а постепенно. Этот опыт показывает, что действительно, ток самоиндукции в катушке имеет тоже направление, что и ток, текущий в ней до отключения источника.

Появление сильного тока самоиндукции при размыкании цепи говорит о том, что магнитное поле катушки с током обладает определённым запасом энергии. Но откуда она берётся?

Чтобы ответить на этот вопрос давайте проведём небольшой опыт. Итак, у нас есть электрическая цепь, в которой с лампочкой последовательно подключена катушка большой индуктивности. Через ключ мы можем замыкать эту цепь либо на источник тока, либо на резистор. С помощью амперметра будем следить за током в цепи. Для начала замкнём нашу цепь на источник тока: амперметр фиксирует появление в цепи тока постоянной силы. (слайд 10)

Теперь быстро переключим ключ, замыкая катушку на резистор: амперметр фиксирует ток, который со временем убывает. В течение этого времени всё ещё происходит перенос заряда в цепи катушки и резистора, то есть совершается работа —убывание тока вызывает явление самоиндукции. (слайд 11)

Эта работа и равна энергии магнитного поля катушки с током, так как именно энергия характеризует способность тел совершать работу. Энергию магнитного поля можно рассчитать по формуле:

— А что, ток самоиндукции возникает лишь в катушках?

Конечно же нет. Его возникновение возможно в любых проводниках. Однако, в катушках с малым числом витков (а тем более в прямых проводниках), то есть в элементах цепи, обладающих малой индуктивностью, ток самоиндукции совсем небольшой, и поэтому не оказывает какого-либо значимого влияния на процессы в цепи.

5. Закрепление .

1. Какое явление изучалось на проделанном опыте . 
2. В чём заключается явление самоиндукции? 
3. Может ли возникнуть ток самоиндукции в прямом проводнике с током? Если нет, то объясните почему; если да, то при каком условии. 
4. За счёт уменьшения какой энергии совершалась работа по созданию индукционного тока при размыкании цепи?

А теперь давайте с вами решим одну несложную задачу.

(слайд 12)

В заключении отметим, что явление самоиндукции имеет место в любых случаях изменения силы тока в цепи, содержащей индуктивность, или изменения самой индуктивности. Вообще, данное явление подобно явлению инерции в механике. Вы знаете, что, например, автомобиль не может мгновенно набрать скорость, как не может и мгновенно остановиться, как бы велика не была тормозящая сила. Точно так же, за счёт самоиндукции при замыкании цепи, сила тока не сразу достигает своего максимального значения, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы не прекращаем ток сразу — самоиндукция будет поддерживать его некоторое время, даже не смотря на большое сопротивление цепи.

6. Рефлексия. Домашнее задание: п. 41, вопросы