Урок по теме Силовые линии электрического поля. Наложение электрических полей. Электрическое поле точечных зарядов.
2 11 класс академ
Силовые линии электрического поля. Наложение электрических полей. Электрическое поле точечных зарядов.
Цель урока: раскрыть материальный характер электрического поля: закрепить понятие напряжённости электрического поля; раскрыть понятие силовых линий, суперпозиции полей.
Задачи урока:
формирование понятия напряжённости электрического поля как силовой характеристики электрического поля; дать понятие о линиях напряжённости и графическое представление электрического поля;
научить учащихся применять формулу [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] в решении несложных задач на расчёт напряжённости, величины пробного заряда и силы, с которой электрическое поле действует на пробный заряд (q).
Оборудование: электрофорная машина, набор электрических султанов, электрометр, эбонитовая палочка, соединительные провода, кодоскоп.
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: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]; ).
е) Указать границы применимости закона Кулона (а) заряды должны быть неподвижными, б) точечными ).
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:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Уточняется, что напряжённость электрического поля является силовой характеристикой электрического поля.
б) потенциал
От домашнего задания делается плавный переход к новой теме.
II. Новая тема
1. 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:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Уточняется, что напряжённость электрического поля является силовой характеристикой электрического поля.
б) Напряжённость единичного заряда. (Согласно закону Кулона):
Напряженность, поля точечного заряда.
Напряженность поля неподвижного точечного заряда можно вычислить, используя закон Кулона.
Модуль напряженности поля неподвижного точечного заряда в данной точке прямо пропорционален величине этого заряда и обратно пропорционален квадрату расстояния от заряда до данной точки.
Коэффициент пропорциональности тот же, что и в законе Кулона. Вектор напряженности направлен от заряда, если заряд положительный, и к заряду, если он отрицательный.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]; – напряжённость единичного заряда.
в) Принцип суперпозиции (наложения) полей:
Принцип суперпозиции электрических полей: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Если в данной точке пространства существуют поля, создаваемые несколькими зарядами, то, напряженность в данной точке поля равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из этих зарядов. В этом состоит принцип суперпозиции (наложения) полей. При наложении полей от нескольких зарядов, эти поля не оказывают никакого влияния друг на друга, поэтому результирующая сила равна векторной сумме сил со стороны всех полей. Значит и суммарная напряженность находится как векторная сумма напряженностей всех полей.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
значит [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
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.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
I. Поле одиночного заряда: (демонстрация)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
а) поле одиночного положительного заряда: (графическое представление)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
б) Поле одиночного отрицательного заряда: (графическое представление)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
в) поле двух разноимённых зарядов(опыт)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
г) поле двух разноимённых зарядов (графическое представление)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
в) поле двух одноименных зарядов(опыт)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
г) поле двух одноимённых зарядов(графическое представление)
Непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с вектором напряженности, называются силовыми линиями электрического поля или линиями напряженности.
Густота линий больше там, где напряженность поля больше. Силовые линии электрического поля, созданного неподвижными зарядами не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным. Густота линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность больше. Силовые линии одного и того же поля не пересекаются.
4. Напряжённость – векторная величина
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.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
III. Работа по закреплению и контролю знаний
Физический диктант:
1. Закон сохранения электрического заряда (формула)
(Qобщ = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ])
2. Закон Кулона (формула)
([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]).
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 ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];). 7. Единица измерения напряжённости ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]). 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.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ответы учащихся собрать.
IV. На доске заготовлена, пока закрытая от учащихся, краткая запись задачи, которую необходимо решить.
Задача: На заряд [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Кл в некоторой точке электрического поля действует сила 0,015Н. Определить напряжённость поля в этой точке.
Дано: Решение:
q = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Кл [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]? Ответ: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
V. Домашнее задание
Заголовок 115