Урок на тему электрическое поле напряженность. Конспект урока на тему «Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Самостоятельная работа с книгой

Тема: Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Цель урока: продолжить формирование понятия «электрическое поле», ввести его основную характеристику; изучить принцип суперпозиции электрических полей.

Ход урока:

1.Оргмомент. Постановка цели и задач урока.
2.Проверка знаний:
Физический диктант
Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона
Как называется раздел физики, изучающий неподвижные заряженные тела? /электростатика/
Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? /электромагнитное/
Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? /электрический заряд/
Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? /Нет/
Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в систему? /Можно/
Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов? /Электризация/
Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? /Нет/
Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? /Да/
Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? /Нет/
Создаем ли мы при электризации электрический заряд? /Нет/
Может ли заряд существовать независимо от частицы? /Нет/
Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является /Нейтральным/
Как изменится сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц? /Увеличится/
Как изменится сила взаимодействия при перемещении зарядов в среду? /Уменьшится/
Как изменится сила взаимодействия с увеличением расстояния между зарядами в 3 раза? /Уменьшится в 9 раз/
Как называется величина, характеризующая электрические свойства среды? /Диэлектрической проницаемостью среды/
В каких единицах измеряется электрический заряд? /В кулонах/

3.Изучение нового материала

Электрическое поле
Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.
Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.
Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.
Пробный точечный заряд – такой заряд, который не искажает исследуемое пол
·е (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).

Свойства электрического поля:
Действует на заряды с некоторой силой.
Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, т.е. электростатическое не меняется со временем.

Электрическое поле – особый вид материи, движение которой не подчиняется законам механики Ньютона. У этого вида материи свои законы, свойства, которые нельзя спутать с чем-либо другим в окружающем мире.

Напряженность электрического поля

Физическая величина, равная отношению силы13 EMBED Equation.3 1415, с которой электрическое поле действует на пробный заряд q, к значению этого заряда, называется напряженностью электрического поля и обозначается 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415.
Единицей напряженности является 1Н/Кл или 1В/м.
Векторы напряженности электрического поля и кулоновской силы сонаправлены.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.
Линии напряженности (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определённой густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрицателен.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Принцип суперпозиции полей

Опыт показывает, что если на электрический заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.
Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций:
Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:

13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415

4. Закрепление материала
Решение задач из сб. задач под ред. Рымкевич №№ 696,697,698

Домашнее задание: §92,93,94
13PAGE 15

13PAGE 14215

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Приложенные файлы

Цель урока: познакомить учащихся с историей борьбы концепций близкодействия и действия на расстоянии; с недостатками теорий, ввести понятие напряженности электрического поля, формировать умение изображать электрические поля графическим способом; пользоваться принципом суперпозиции для расчета полей системы заряженных тел.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы

Вариант -1

1. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд? Почему? Поясните суть закона сохранения электрического заряда.

2. В воздухе расположены два тела, у которых равные отрицательные электрические заряды, тела отталкиваются друг от друга с силой 0,9 Н. Расстояние между зарядами 8 см. Вычислить массу избыточных электронов в каждом теле, а также их количество.

Решение. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (кг); N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (электронов)

Вариант-2

1 Почему при трении разнородные тела электризуются, а однородные не электризуются?

2 Три проводящих шарика, привели в соприкосновение, на первом шарике заряд 1,8·10-8Кл, второй – имел заряд – 0,3·10-8 Кл, третий шарик не имел заряда. Как распределился заряд между шариками? С какой силой будут взаимодействовать в вакууме два из них на расстоянии 5см один от другого?

Решение. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(Кл)

F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)

Изучение нового материала

1. Обсуждение вопроса о передаче воздействия одного заряда на другой. Заслушиваются выступления «сторонников» теории близкодействия (поле распространяется со скоростью света) и теории действия на расстоянии (все взаимодействия распространяются мгновенно). Выступления учащихся сопровождаются демонстрацией опытов по взаимодействию наэлектризованных тел. Учащиеся могут задавать вопросы сторонникам той или другой теории.

Учитель помогает учащимся делать правильные выводы, подводит учащихся к формированию понятия электрического поля.

2. Электрическое поле – Особая форма материи, существующая независимо от нас, наших знаний о нем.

3. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Самостоятельная работа с книгой.

1. Прочитайте в учебнике определение силовых линий электрического поля.

2. Рассмотрите внимательно рисунки 181 – 184, где приведены примеры линий напряженности различных заряженных тел и систем тел.

3. Ответьте на вопросы.

А) Каким образом отображается на рисунках модуль вектора напряженности? По какому внешнему признаку можно отличить поле с интенсивным действием?

Б) Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электрического поля?

В) Существуют ли обрывы в линиях напряженности?

Г) Как расположены линии электрического поля относительно поверхности заряженного тела?

Д) В каком случае электрическое поле можно считать однородным?

Е) Сравните картину силовых линий точечного заряда и равномерно заряженного шара.

Ж) Выясните, с помощью какой формулы и в каких допустимых пределах можно рассчитать напряженность поля проводящего шара.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §92 – 94.

Тип урока: проблемно-развивающий

Цель урока: Создавать условия для:

• формирование представлений об электрическом поле и его действии на тело; электрической силе и ее зависимости от расстояния между телами.
• развития коммуникативной компетентности через умения анализировать, сравнивать, делать выводы;
• воспитания толерантности и сознательного отношения к учению.

Оборудование:

• линейка деревянная,
• стеклянная и эбонитовая палочка,
• электростатические гильзы,
• портреты Д. Максвелла, О. Кулона.

Технология урока: диалог.

Формы обучения: фронтальная, групповая, индивидуальная, в парах.

Методы обучения: словесные, практические.

Ход урок

1. Организационный момент (1 мин.)

Опыт: ложится на спинку стула линейка так, чтобы была в равновесии. Берется эбонитовая заряженная палочка и поносится к линейке, не прикасаясь ее. Линейка выходит из состояния покоя.

2. Актуализация знаний.

• Как вы можете объяснить результаты опыта?
• Почему линейка движется?

При изучении механики мы узнали, что действия одного тела на другое происходит непосредственно при взаимодействии тел, а в данном опыте не наблюдаем контакта, но наблюдаем движение.

• Как же объяснить в этом случае взаимодействие тел?

Записываем опорные слова на доске сила, взаимодействие.

• Можно предположить о существовании вокруг заряженного тела пространство с особыми свойствами. Возникла проблема, которую нужно решить.

Запись на доске слева (знак?).

Обозначим цели нашего урока (учащиеся формулируют цель урока, а учитель конкретизирует). Для разрешения проблемы показывается опыт. К спокойно висящей гильзе приближается заряженное тело эбонитовая палочка, а затем стеклянная при этом меняется расстояние между гильзой и заряженным телом. Результаты опыта анализируют учащиеся.

Запись на доске:

• Отталкивание.
• Притяжение.

• От чего зависит сила, с которой электрические тела взаимодействуют?

Запись на доске. От расстояния.

• Как взаимодействуют? (учащиеся делают вывод: чем ближе расстояние между телами, тем сильнее силы взаимодействия и наоборот).

Посмотрев и проанализировав опыты мы изучили, как происходит взаимодействие заряженных тел, а посредством чего это взаимодействие происходит, мы пока еще не знаем.

Учитель: изучением взаимодействия заряженных тел занимались многие ученые, но особый вклад внесли М. Фарадей и Д.Максвелл, О. Кулон. В результате чего было установлено, что всякое заряженное тело окружено особым свойством материи, которое называется электрическим полем.

Так что же это за пространство с особыми свойствами, посредствам которого осуществляется взаимодействие между заряженными телами?

Запись на доске. Электрическое поле.

На доске появляется опорный конспект.

Работа с учебником, со справочной литературой (учащиеся дают определение электрического поля, особенности электрического поля).

3. Систематизация знаний.

Учитель: сегодня на уроке мы познакомились с особым видом материи, которая существует независимо от нас и наших знаний о нем. И это называется электрическим полем, которое существует вокруг заряженного тела и поле одного заряда действует на поле другого заряда с некоторой силой и эту силу называют электрической силой (работа с опорным конспектом).

Работа в группах, за одну минуту вы должны найти решение задачи, которое вам будет предложена.

• К-1. Как, используя электрическое поле около заряженной палочки, заставить кусочек ваты парить в воздухе? Показать опыт и дать ему объяснение.
• К-2. Показать действие электрического поля с помощью подручного материала и дать объяснение.
• К-3. Во время проведения генеральной уборки в доме полированные поверхности, стекла, мы протираем сухой тряпкой из синтетической ткани, а окрашенные масляной краской - сырой? Почему мы по разному "относимся" к уборке?

А далее вам нужно оценить вашу работу на уроке. Предлагаются листки проверки знаний. Где вы должны ответить на вопросы. Затем вы дадите проверить ваши ответы товарищу по парте, где он уже выставит вам оценку.

4. Стадия рефлексии.

Лист для проверки знаний

Тема: Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Цель: раскрытие материального характера электрического поля и формирование понятия напряжённости электрического поля

Задачи урока: ознакомить учащихся с силовой характеристикой электрического поля;

∙ формировать неформальные знания в истолковании понятия «напряженность электрического поля;

∙ воспитывать сознательное отношение к учебе и заинтересованность в изучении физики.

Урок: изучение нового материала

Оборудование: лёгкая металлическая гильза из фольги, палочка из оргстекла, султанчики на подставке, электрофорная машина, шарик на шёлковой нитке, пластины конденсатора, презентация, флеш-анимация

Ход урока

Повторение изученного

Сформулируйте закон Кулона

В чём физический смысл коэффициента k ?

Определите границы применимости закона Кулона?

Физический диктант. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. (взаимопроверка )

Изучение нового материала

1.Можно ли создать электрический заряд?

2. Создаём ли мы при электризации электрический заряд?

3. Может ли заряд существовать отдельно от частицы?

4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является…..

5. Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц…..

6. При помещении заряда в среду, сила взаимодействия между ними….

7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия……

8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется…

9. В каких единицах измеряется электрический заряд?

(1, Да; 2. Нет; 3. Нет; 4. Нейтральными; 5. Увеличивается; 6. Уменьшается; 7. Уменьшится в 9 раз; 8. Диэлектрическая проницаемость; 9. В кулонах )

Изучение нового материала

Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. (слайд 1 )Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путём осуществляется действие одного заряда на другой.

Эксперимент 1 (с гильзой)Медленно подносим к подвешенной на нитке лёгкой металлической гильзе из фольги вертикально расположенную пластинку из плексигласа, предварительно зарядив её натиранием шерстью.

-Что происходит?(контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали)

Эксперимент 2 (электрофорная машина, пластины сферического конденсатора, теннисный шарик подвешенный на шёлковой нити) Зарядив пластины, наблюдаем движение шарика между ними. Почему?

Так происходит взаимодействие на расстоянии. Может дело в воздухе, который находится между телами?

Эксперимент 3 (просмотр видеофрагмента, флеш-анимация)Откачивая воздух, наблюдаем, что листочки электроскопа по- прежнему отталкиваются друг от друга.

Какой можно сделать вывод? ( воздух не участвует во взаимодействии)

Как же тогда осуществляется взаимодействие?

Фарадей даёт следующее объяснение:

Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. (слайд 2)

Чтобы характеризовать Э.П. нужно ввести величины.

Первая характеристика Поля – НАПРЯЖЁННОСТЬ.

Обратимся всё- таки вновь к закону Кулона (слайд 3 )

Рассмотрим действие поля на заряд, внесённый в поле пробного заряда.

……………………………………………

Таким образом, если посмотреть на отношение, то мы получим величине, которая и будет характеризовать действие поля в данной точке.

Обозначается буквой Е.

Напряж ённость Э.П.

Напряж ённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля) Она показывает с какой силой поле действует на заряд, помещ(нный в это поле .

Подставляя в формулу выражение для силы, получим выражение для напряжённости поля точечного заряда

Как можно характеризовать поле, созданное несколькими зарядами?

Надо воспользоваьться векторным сложением сил, действующих на заряд, внесённый в поле и получим результирующую напряжённость Э.П. Такой случай называют – ПРИНЦИПОМ СУПЕРПОЗИЦИИ

(слайд 6)

Эксперимент 4. Опыты по демонстрации спектров электрических полей.(1.Опыты с султанами, установленными на изолирующих штативах и заряженных от электрофолрной машины. 2. Опыты с пластинами конденсатора, к которым приклеены одним концом бумажные полоски.)

Электрическое поле удобно изображать графическими линиями – СИЛОВЫЕ ЛИНИИ . СИЛОВЫЕ ЛИНИИ – это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу(слайды 9,10,11 )

Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами

Самым интересным случаем, является Э.П. созданное между двумя длинными заряженными пластинами. То между ними создаётся однородное Э.П.

Объяснение принципа суперпозиции, с помощью графического представления (слайды11,12,13 )

III. Закрепление знаний, умений, навыков

Вопросы для повторения

∙ Разбор вопросов:

а) Как следует понимать, что в данной точке существует электрическое поле?

б) Как следует понимать, что напряженность в точке А больще напряженности в точке В?

в) Как следует понимать, что напряженность в данной точке поля равна 6 Н/кл?

г) Какую величину можно определить, если известна напряженность в данной точке поля?

∙ 2. Разбор качественных задач

800. Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноимен-ные или разноименные ? (Разноименные. При одноименных точечных зарядах напряженность будет равна нулю.)

801. Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? (При включении тока высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, вследствие чего перья птицы топорщатся и расходятся (как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электро-статической машиной). Это пугает птицу, она слетает с провода.)

∙ Разбор расчётных задач [Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2003.]:

698. В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке. (200 В/м)

699. Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл? (24 мкН)

Подведение итогов урока.

Литература:

Учебник Физика 10, Б. Кронгар, В. Кем,Н. Койшибаев, издательство «Мектеп»2010

[Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. – М.: Просвещение, 1972.]:

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2003

В.А.Волков. В помощь школьному учителю.