Урок-исследование "Точечный заряд в электрическом поле"
Конспект урока – исследования «Точечный заряд в электрическом поле»
Тип урока: систематизация и закрепление знаний по пройденному материалу
Цели:
Выделить основные структурные элементы знаний по теме: "Закон Кулона", «Характеристики электрического поля»
Продолжить формирование приемов исследовательской деятельности – анализа, синтеза, сравнения, систематизации, работы в группе.
Закрепить ранее изученный материал и решать задачи.
Задачи:
Образовательные:
углубление знаний по электростатике;
организация повторения и систематизации основных формул, понятий, способов и методов решения задач;
Развивающие:
установление связей внутри физических понятий, теорий, законов; выделение существенных признаков изучаемых явлений, понятий;
стимулирование у учащихся познавательного интереса, творческих способностей, самостоятельности;
Воспитательные:
формирование
умения использовать свой интеллект;
аккуратности и точности при проведении эксперимента;
умения работать с физическим оборудованием, обрабатывать результаты эксперимента;
соблюдение правил техники безопасности;
Оборудование:
электрофорная машина, электрические султаны, соединительные провода, оргстекло, бумага, компьютер, мультимедийный проектор, вата, линейка, весы лабораторные с разновесами. Приложение – электронная презентация
План урока:
1. Организационный момент, постановка целей и задач урока, повторение правил техники безопасности. 2 мин
2. Актуализация знаний. 7 мин
Повторение и систематизация знаний о физических величинах (Устный опрос)
3.Проведение эксперимента и решение исследовательских задач. 30 мин.
4.Подведение итогов исследования. 3 мин.
5. Подведение итогов урока, выставление оценок, домашнее задание. 2 мин.
Ход урока:
-
Организационный момент, цели и задачи урока, правила техники безопасности.
Слайды 1-3 Приложения
-
Актуализация знаний.
Слайды 4 -11 Приложения.
Что называют точечным электрическим зарядом?
В каких единицах измеряется электрические заряды?
Как взаимодействуют одноименные и разноименные электрические заряды?
Как формулируется закон Кулона для взаимодействия зарядов в вакууме?
Дать понятие силовой характеристики электрического поля - напряженности
В чем заключается принцип суперпозиции?
Дать понятие энергетической характеристики электрического поля - потенциала
III. Основная часть урока.
Мини – исследование, для этого создаются
а) группа « Наноэкспериментаторы»
б) группа «Масс-определители
в) группа «Точный расчет»
Опыт 1 - «летающая ватка» с целью определения величины точечного заряда, количества заряженных частиц на ней, напряженности поля заряженной пластины
Слайд 12 Приложения.
Трудности расчета - определение зарядов заряженного тела – ватки и пластины.
определение напряженности заряженной пластины
Работа
группы а) Fk
q1
Е
Е
Fт
q2
+ + + + +
Fk= Fт
=mg
В нашем случае q2 =
50q1 Определим
заряд q2.
После преобразований:
Подставив значения, получим: q1=
Работа группы б)
Заполнить таблицу, используя результаты измерений:
Таблица 1
m(кг) |
R(м) |
k(Нм2/Кл2) |
q1(Кл) |
q2(Кл) |
p(Кл) |
N |
Е(Н/Кл) |
|
0,2 |
9109 |
|
|
1,6 10-16 |
|
|
Слайд13 Приложения
Определяем массу ватки с зарядом q1. Для этого использовать метод рядов.
Минимальное значение разновесов равно 10 мг или 1010-6 кг. Уравновешиваем некоторое количество ватки и делим на 10 равных частей. 1 часть имеет массу ватки, использованной в опыте
Таблица 2
-
Mоб(кг)
n
m(кг)
1010-6
10
110-6
Слайд 14 Приложения
Таким образом мы определяем заряды q1 и q2.
Подсчитаем число протонов на ватке. Для этого заряд q1 делим на заряд протона.
N= q1/1,6 10-1
По формуле Гаусса подсчитаем напряженность заряженной пластины
-поверхностная плотность заряда
пластины
S = ab
Площадь рабочей части пластины составляет 0,1 0,05=0,005 м2 = 510-3 м2
Результаты помещаем в таблицу 3
Таблица 3
q2(Кл) |
S(м2) |
(Кл/м/м) |
Е(Н/Кл) |
|
510-3 |
|
|
Слайд 15 Приложения
Возвращаемся к таблице 1 и заполняем пустые ячейки.
Выводы по эксперименту:
а) Использовав методы дифференцирования и сравнения, определили:
1. массу ватки m
2. заряд ватки q1
3. заряд пластины q2
б) определили число избыточных протонов N на заряженном теле
в) по формуле Гаусса нашли значение напряженности заряженной пластины Е
см. Приложение Слайд 16
Опыт 2 - «прыгающая ватка» с целью определения скорости и ускорения ватки в электрическом поле
Слайд 17 Приложения
Работа группы а)
Трудности расчета- определение времени полета ватки в электрическом поле.
Для определения времени полета воспользуемся вышеиспользованным методом дифференцирования. Для этого подсчитаем время 7-10 прыжков, вычитаем время, необходимое
на перезарядку и находим время 1 прыжка t=tоб/n
Измерим расстояние S между кондукторами электрофорной машины.
Работа групп б) , в)
По формулам
скорость и ускорение ватки в электрическом
поле
Слайд 18 Приложения
Результаты заносим в таблицу 4
Таблица 4
S (м) |
n |
tоб(с) |
T(с) |
V(м/с) |
а(м/с/с) |
|
|
|
|
|
|
Слайд 19 Приложения
Выводы по эксперименту:
а) Использовав методы дифференцирования и исключения, определили:
скорость и ускорение ватки в электрическом поле
IV. Подведение итогов исследования, рефлексия
-
Что нового узнали на уроке?
-
Все ли получилось так, как задумывалось?
-
Какие элементы вам понравились?
-
Было ли вам комфортно на уроке?
-
С каким настроением вы заканчиваете урок?
Слайд 20 Приложения
Решать задачи можно вечно,
Исследованья бесконечны.
Спасибо всем вам за урок,
А главное, чтоб он был впрок
V. Подведение итогов урока, выставление оценок, домашнее задание
Слайд 21 Приложения
Список использованной литературы:
1. Учебник Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика 10 изд.Просвещение
2. Сборник задач по физике П.А.Рымкевич
3. Справочник по физике Б.М Яворский
Ссылки на источники в сети Интернет
http://minkgt.ucoz.ru/
http://class-fizika.narod.ru/10_1.htm
Методические рекомендации по использованию презентации:
Количество слайдов – 21
Среда (редактор), в которой выполнена презентация- MicrosoftOfficePowerPoint
Цель использования презентации и задачи, решение которых реализуется с помощью презентации:
Цель: выделение основных структурных элементов урока;
стимулирование у учащихся познавательного интереса;
акцентирование наглядности материала
Задачи: организация повторения и систематизации основных формул и понятий:
выделение основных этапов урока;
обработка результатов эксперимента;
Рекомендации по подготовке и проведению экспериментов.
-
Классное помещение должно быть сухим!
-
Для электризации воспользоваться пластинкой оргстекла
-
Электризацию проводить лучше всего бумагой. На стекле образуются положительные заряды
-
Экспериментально подобрать размер и массу ватки, в нашем случае она составила 0,1 части от минимального разновеса лабораторных весов
-
Опыт с летающей ваткой обычно получается хорошо, высота полета ватки в нашем случае была 20-22 см.
-
Ватку в данном эксперименте можно считать точечным зарядом, т.к. ее размерами можно пренебречь, расстояние от ватки до пластины в десятки раз больше размеров ватки, такого рода задачи есть в сборниках Степановой и Рымкевича.ымкевичаР
-
Опыт с прыгающей ваткой надо отрепетировать, для этого надо подобрать нужное расстояние между кондукторами (5 - 8 см) и заряд конденсаторов электрофорной машины
-
Заряд пластины мы взяли в 50 раз больше заряда ватки, исходя из рабочей части пластины, для этого мы разместили 100 кусков ватки на пластине и учли, что рабочая площадь пластины в 2 раза меньше всей площади, поскольку стекло оказывается диполем при взаимодействии с рукой и только половина всего заряда участвует во взаимодействии с летающей ваткой.
-
Для получения расчетных данных эти параметры вполне пригодны, т.к. ученики ведут приблизительную проверку закона Кулона и определения заряда ватки.
-
В свое время сам Кулон не смог определить заряд шара в крутильных весах и поэтому такой подход к эксперименту считаю допустимым.
-
Напряженность поля пластины придется считать по формуле Гаусса, которая не входит в школьную программу
-
Практическая ценность экспериментов и расчетов в том, что ученик может осознать результаты в микро-и наноединицах
Суворов Николай Никодимович
с. Русские Шои Куженерского района Республики Мари Эл
МБОУ «Русскошойская средняя общеобразовательная школа»
Физика
Учебник: Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений (классический курс) Просвещение 2010 г.
Урок – исследование «Точечный заряд в электрическом поле»
10 класс
Продолжительность урока 45 минут
Использование информационных технологий – мультимедийная презентация
- Международный вебинар «Интернет-технологии предоставления услуг в сфере туризма»
- Международный вебинар «Решение задач речевого развития детей в программе “Социокультурные истоки”: работаем в соответствии с ФГОС ДО и ФОП ДО»
- Вебинар «Основные правила и способы информирования инвалидов, в том числе граждан, имеющих нарушение функции слуха, зрения, умственного развития, о порядке предоставления услуг на объекте, об их правах и обязанностях при получении услуг»
- Вебинар «ФОП ДО: развитие социальных отношений дошкольников в сюжетно-ролевой игре»
- Международный вебинар «Автоматизация учёта предоставления услуг на предприятиях сферы туризма»
- Вебинар «Стресс и ребенок: обучение способам адекватного реагирования на стрессовые ситуации, игры и упражнения на развитие умения управлять эмоциями, конструктивно разрешать конфликты»
Интересный по форме и содержанию урок, доступный для проведения в большинстве школ эксперимент.
Предложенная разработка соответствует заявленной теме. В чёткой логической последовательности изложены все этапы изучения темы. Предложенный автором опыт работы может быть с успехом применён в классах профильного обучения и в классах, где физика изучается на базовом уровне, но педагог в системе работает над формированием исследовательских навыков.
Методическая разработка соответствует заявленной автором цели и Требованиям к материалам, загружаемым в библиотеку Портала. Встречаются пунктуационные ошибки и также ошибки форматирования текста, которые легко устранимы.