Урок физики в 8 классе Закон Кулона. Элементарный заряд

Тема: Взаимодействие неподвижных зарядов. Закон Кулона. Элементарный электрический заряд.
Цели:
Образовательная:
Рассмотреть, как происходит взаимодействие точечных зарядов.
Добиться понимания учащимися закона Кулона, его физического смысла и границ применения.
Сравнить электростатические и гравитационные силы.
Воспитательная:
формирование научного мировоззрения учащихся.
Формировать интерес к изучению физики.
Развивающая:
развитие умений наблюдать, анализировать, сравнивать и делать выводы.
развивать навыки решения задач на применение закона Кулона.
Оборудование: учебник 8 класс «Физика и астрономия», ПК, проектор, экран, доска, компьютерная презентация, раздаточный материал.План урока:
Организационный момент (3 минуты).
Актуализация имеющихся знаний (10 минут).
Физминутка (1мин)
Изучение нового материала (14 минут).
Решение задач (15 минут).
Домашнее задание, подведение итогов (2 минуты).
Ход урока.
Эпиграф к уроку «Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью. Л.Н.Толстой» (слайд 1)
Организационный момент. Деление класса на группы, выбор «капитанов».
Актуализация знаний
- На прошлом уроке вы познакомились с явлением электризации тел. Это явление и как следствие взаимодействие тел мы встречаем ежедневно. Приходится учитывать это явление и даже иногда бороться с ним.
Сейчас мы рассмотрим ситуации из жизни. Обсудив в группах, дайте объяснение.
( За правильные ответы в группах распределяются фишки.) (слайд2-5)
Почему на бензоколонках не разрешают наливать бензин в пластиковые канистры, а в железные разрешают?
(При переливании бензин электризуется, может возникнуть искра, и бензин вспыхнет. Пластик - это диэлектрик, а железо – проводник. Канистра из железа является заземлением.)Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит?
(При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом)
Для заземления цистерны бензовоза к ней прикрепляют стальную цепь, нижний конец которой несколькими звеньями касается земли. Зачем прикрепляют цепь? Почему такой цепи нет у железнодорожной цистерны?
(Потому, что железнодорожная цистерна заземлена через колеса рельса )Газета ’’Известия’’22 марта 1969 поместила следующий репортаж своих спецкорреспондентов Г.Дейниченко и Б.Федосова;
В Швеции сейчас наблюдается любопытное явление, здороваешься за руку, и вдруг тебя бьёт ток, взялся за какой-то металлический предмет опять удар. Всё объясняется просто. Воздух в Скандинавии сейчас настолько сух, что статическое электричество не уходит от организма, а накапливается в нём в больших количествах. От сверхмерной наэлектризованности люди становятся более раздражительными и повышенно возбудимыми. Насколько с точки зрения физики обоснованы выводы авторов?
(статическое электричество может образовываться на теле человека, причиной этого явления является шёлковая синтетическая одежда и обувь, сухость воздуха способствует удержанию зарядов на теле человека. Статическое электричество оказывает определенное влияние на нервную систему человека.)Перед выполнением следующего задания, вспомним понятие «взаимодействие». Ладошки рук будут символизировать заряды. Нужно поставить их перед собой и если «заряды» будут притягиваться, нужно хлопнуть в ладоши, а если отталкиваться, то развести ладони в разные стороны.
Вопросы в виде тестов (слайд 6-15 )1. Силы, действующие на заряды, правильно указаны на рисунке

Ш. только А
К. только Б
Д. только В
А. Б и В
Ю. А и В
2. В каком случае взаимодействие зарядов указано правильно?

О. только А
Е. только Б
У. только В
Ж. Б и В
Л. А и В
Известно, что натиранием о шерсть заряжаются палочки из резины, серы, эбонита, пластмассы, капрона. Заряжается ли при этом шерсть?
Л. Да, т.к. в электризации трением всегда участвуют два тела и при этом электризуются оба;
М. хотя в электризации трением участвуют два тела, в опытах всегда используются только палочки. Поэтому можно считать, что заряжаются только палочки.
4. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд?
О. Нельзя создать или уничтожить электрический заряд.
В.Создать можно, уничтожить нельзя.
Э.Создать нельзя, уничтожить можно.
5. Водяная капля с электрическим зарядом +2.10-8 Кл соединилась с другой каплей, обладающей зарядом +2.10-8 Кл. Заряд образовавшейся капли равен
Н.+4.10-8 Кл
К. +2.10-8 Кл
А. 0
Ф. -2.10-8 Кл
Г. -4.10-8 Кл
Ответы «КУЛОН» (слайд 16)
- Итак, у нас получилась фамилия ученого, который открыл закон взаимодействия зарядов. Вывел формулу по которой мы сможем рассчитывать величину этой силы. А кто он был? Как он открыл свой закон? Какое устройство использовал для своих опытов? (просмотр видеоролика о Ш.Кулоне и его открытии)
3. Физминутка. (слайд 17)
Пусть Солнце сияет для нас высоко (дети поднимают руки вверх)
И плещутся волны у нас под ногами (опускают руки вниз и встряхивают)
Шагаем по жизни с улыбкой, легко (шагают на месте)
И рады тому, что живем в Казахстане. (показывают знак «здорово», подняв большой палец руки)
4. Изучение темы.
- Ребята, откройте тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Элементарный электрический заряд». (Слайд 18)
- Итак, Кулон определял силу взаимодействия заряженных сфер по углу закручивания нити в зависимости от расстояния между ними. Как вы слышали из видеоролика, он использовал небольшие заряды (точечные). (слайд 19)
Точечный заряд – заряд, сосредоточенный на теле, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует.
- В результате многочисленных измерений силы взаимодействия двух неподвижных точеных зарядов в вакууме Кулон установил закон, названный впоследствии его именем.
Закон Кулона: Два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с силой, прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

(слайд 20)
где:
q 1,q 2 - величина зарядов [Кл]
r- расстояние между зарядами [м]
k – коэффициент пропорциональности [Н•м2/Кл2]
F- сила Кулона (кулоновская сила) [Н]
ε – диэлектрическая проницаемость среды
- В Международной системе единиц (СИ) за единицу электрического заряда принят 1 кулон (1 Кл).
1 кулон – это точечный заряд, который действует в вакууме на равный ему точечный заряд, расположенный на расстоянии, равном 1 м, силой 9•109 Н.
Опытным путем было установлено, что коэффициент пропорциональности k в СИ имеет вид: (слайд 21)

- Давайте посмотрим силу Кулона в действии (просмотр видеоролика)
- Заряд, находящийся на теле может делиться(передаваться от одного тела к другому), но только строго наполовину.
- А какой самый маленький заряд в природе? Такой заряд называются элементарным и обозначают буквой е. Впервые величину элементарного заряда рассчитали независимо друг от друга американский физик Р.Милликен и русский ученый А.Ф.Иоффе. (слайд 22)
е = 1,6 · 10-19 Кл
Задание. «Возможно или нет?» выбрать верные записи для нахождения заряда на теле (слайд 23)
3,2 е
2е
1,5е
2,75е
3е
5,5е
5е
Ответ: возможны только варианты 2, 5, 7.
Закрепление. Решение задач. (слайд 24)
Задача по рисунку. Определите силу Кулона для одинаковых по размеру заряженных шариков. Что будет происходить с шариками?

Дано:Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 1м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(1 м)2 = 9*1010Н
F - ? Кл2
Ответ: 9*1010Н, будут притягиваться друг к другу.
2. Эти шарики привели в соприкосновение и развели на прежнее расстояние. Чему стала равна сила Кулона? Какой вывод можно сделать?
qобщ = +2 Кл + (-5 Кл) = -3 кл – общий заряд двух шариков. После разделения
q1= q2 = qобщ/2 = -1,5 Кл
F = 9*109 Н м2 * -1,5Кл*(-1,5)Кл/(1 м)2 = 20,25*109Н = 2*1010Н
Кл2 Ответ: 2*1010Н, будут отталкиваться друг от друга
3. Расстояие между шариками уменьшили в 2 раза(увеличили в 2 раза). Как изменилась сила Кулона?
(работа с формулой устно, затем доказать решением) По вариантам.
Дано:Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 0,5 м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(0,5 м)2 = 36*1010Н
F - ? Кл2
Ответ: 36*1010Н
Дано:Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 2 м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(2 м)2 = 2,25*1010Н
F - ? Кл2
Ответ: 2,25*1010Н
4.Решение устных задач.
Величину каждого заряда увеличили в 3 раза. Как изменилась сила Кулона?(увеличилась в 9 раз)
Расстояние увеличили в 3 раза, 5 раз. Как изменилась сила Кулона?(уменьшилась в 9 раз, в 25 раз)
Величину одного заряда увеличили в 2 раза, другого в 8 раз, расстояние между ними увеличили в 4 раза. Как при этом изменилась сила Кулона? (не изменилась)
Величину каждого заряда увеличили в 9 раз и погрузили их в воду. Как изменилась сила Кулона. (не изменилась)
Составьте свою задачу для нахождения силы Кулона и задайте ее другой команде.
Подведение итогов урока. Подсчет фишек, выставление оценок.
Домашнее задание §30,31, Упр14 №4,5
Рефлексия
На фишке нарисуйте смайлик, согласно своему настроению после нашего урока.