Электрическое поле

Обучающие:

1. Сформировать одно из основных понятий электродинамики – электрическое поле.
2. Сформировать представление о материи в двух формах: вещества и поля.
3. Показать способы обнаружения электрического поля.

Развивающие:

1. Развивать способности учащихся анализировать, сравнивать, выделять существенные признаки, делать выводы.
2. Развивать абстрактное и логическое мышление учащихся.

Воспитывающие:

1. На примере борьбы теорий близкодействия и дальнодействия показать сложность процесса познания.
2. Продолжить формировать мировоззрение на примере знаний о строении материи.
3. Воспитывать умение доказывать, отстаивать свою точку зрения.

• графопроектор;
• прибор для демонстрации спектров электрических полей;
• высоковольтный преобразователь “Разряд”;
• источник тока;
• соединительные провода;
• электрометр;
• мех, палочка из оргстекла;
• фигурки из бумаги;
• кусок ваты, провода;
• трансформатор;
• виток провода с лампой на 3,5В.

Учитель: Вспомните, что такое электрический заряд.
Ученик: Электрический заряд – свойство тел осуществлять электромагнитное взаимодействие друг с другом с силами, которые убывают с увеличением расстояния так же, как и силы всемирного тяготения, но превышают силы тяготения в несколько раз.
Учитель: Можно ли сказать: “Полетел свободный заряд.”
Ученик: Нет. Электрический заряд всегда находится на частице, свободных электрических зарядов не существует.
Учитель: Какие вам известны виды электрических зарядов, и как они взаимодействуют.
Ученик: В природе существуют частицы с положительными и отрицательными зарядами. Две положительно заряженные или две отрицательно заряженные частицы отталкиваются, положительно и отрицательно заряженные - притягиваются.
Учитель: Действительно, у зарядов все как в жизни у людей. Два энергичных активных человека не могут долгое время быть вместе, одинаковое отталкивается. Энергичный и спокойный уживаются хорошо, различное притягивается.
Учитель: В электростатике нам с вами известен закон Кулона для взаимодействия зарядов. Запишите и сформируйте этот закон.
Ученик: F = k|q1| |q2| / rІ (пишет на доске, проговаривает закон вслух).

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояний между ними. Если хотя бы один заряд увеличить, то увеличится сила взаимодействия, если расстояние между зарядами увеличить, сила уменьшится.

Учитель: Хорошо, основное из пройденного мы вспомнили. А вы не задумывались, каким образом один заряд действует на другой?

Опыт: Помещаю на отрицательный полюс высоковольтного преобразователя ватку. Она приобретает знак “минус”. Со стороны положительного полюса на ватку действует электрическая сила. Под действием ее вата перепрыгивает на положительный полюс, приобретает знак “плюс” и т. д.

Учитель: Как же один заряд действует на другой?. Как осуществляются электрические взаимодействия?. Закон Кулона на это не отвечает. Проблема…Отвлечемся от электрических взаимодействий. А как вы взаимодействуете друг с другом, как, например, Аня обратит на себя внимание Кати?
Ученик: Я могу взять её за руку, толкнуть, бросить записку, попросить кого-то её позвать, крикнуть, свистнуть.
Учитель: Во всех ваших действиях с точки зрения физики есть общее: кто это общее заметил?
Ученик: Взаимодействие осуществляется через промежуточные звенья (руки, плечи, записки), или через среду (звук распространяется в воздухе).
Учитель: Какой же следует вывод?
Ученик: Для взаимодействия тел необходим некий физический процесс в пространстве между взаимодействующими телами.
Учитель: Итак, с взаимодействием людей мы разобрались. А как же взаимодействуют электрические заряды? Что является промежуточными звеньями, средой, осуществляющей электрические взаимодействия?

Дидактический момент: изучение нового материала.
Приемы: объяснение с опорой на знания учащихся, элементы спора, элементы игры, изложение теории в стихах, демонстрационный эксперимент.
Учитель: По этому поводу в физике был долгий спор сторонников теорий близкодействия и дальнодействия. Сейчас мы станем сторонниками этих теорий и попытаемся поспорить..
(Делю класс и доску на две половины. С правой стороны доски пишу: “Теория близкодействия”. Здесь же нарисован кроссворд, рисунок 1).

(С левой стороны доски пишу: “Теория дальнодействия”. Здесь нарисован кроссворд, рисунок 2).

Учитель: Итак, правая часть класса – сторонники теории близкодействия. Договорились?
Левая часть – сторонники теории дальнодействия. Договорились?
(Перехожу в правую часть класса).

Учитель: Что ж, начинаем спорить. Я излагаю суть теории близкодействия, а вы мне помогите, угадайте слова, написанные на доске.

Мы – сторонники близкодействия
Утверждаем: для взаимодействия
Между телами должна быть среда.
Звенья для связи, а не пустота.
Процессы в среде той идут быстротечно,
Но не мгновенно. Их скорость конечна.
(Затем повторяю еще раз, без пауз, выделенные слова прошу произносить всех сторонников теории близкодействия).

Учитель: Приведите примеры, доказывающие вашу теорию.
Ученик: 1. Звук распространяется по воздуху или другой среде со скоростью 330 м/с.

2. Нажми на педаль тормоза, давление тормозной жидкости с конечной скоростью, передается к тормозным колодкам.
(Перехожу в левую часть класса )

Учитель: Сторонники теории дальнодействия. Я излагаю суть теории дальнодействия, а вы мне помогите, отгадайте слова, выписанные на доске.

Мы - сторонники дальнодействия
Утверждаем: для взаимодействия
Необходима одна пустота,
А не какие-то звенья, среда.
Взаимодействие тел несомненно
В той пустоте происходит мгновенно.

(Затем повторяю еще раз, без пауз, выделенные слова прошу произносить всех сторонников теории дальнодействия)

Учитель: Приведите примеры, доказывающие вашу теорию?
Ученик: 1. Нажимаю на выключатель, свет включается мгновенно. 2. Электризую стержень о мех, подношу к электрометру, стрелка электрометра мгновенно отклоняется (показывает опыт с электрометром).
Учитель: Сделаем записи в тетради:

1. Электрическое взаимодействие осуществляется через среду, промежуточные звенья.
2. Электрическое взаимодействие передается с конечной скоростью.

1. Электрическое взаимодействие осуществляется через пустоту.
2. Электрическое взаимодействие передается мгновенно.

Учитель: Как быть? Кто же прав? Для разрешения спора нам нужна...?

Класс: Идея.

Учитель: Да, идея - редкая дичь в лесу слов. / В.Гюго/

Спор завершил генератор идей -
Английский ученый Майкл Фарадей.

Какова идея Фарадея? Откройте стр.102 параграф38, пункт 1.

Даю 3 минуты уловить гениальную идею Фарадея. (Класс читает, учитель изменяет положение приборов).

Ученик: Согласно идее Фарадея, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Учитель: Так кто же прав: сторонники теорий дальнодействия или близкодействия?

Ученик: Сторонники теории близкодействия.

Учитель: А что является промежуточным звеном, осуществляющим электрическое взаимодействие?

Учитель: Так почему же взаимодействует заряженная ватка с заряженным шаром на расстоянии, вспомните опыт?

Ученик: Электрическое поле заряженного шара действует на ватку.

Учитель: Электрическое поле... Сказать легко, а представить сложно. Наши органы чувств не способны видеть, фиксировать это поле. Так что же такое электрическое поле? (Формулировки пунктов 1) – 4) создаем совместно, ученики делают записи в тетрадь).

Электрическое поле: (запись в тетради). Устные комментарии учителя или учеников.

Учитель: Хотелось бы вам “увидеть” электрическое поле?

С помощью наших органов чувств это невозможно. Нам помогут мелкие частицы (манка), насыпанные в машинное масло и помещенные в сильное электрическое поле.

Опыт. ( Используется прибор для демонстрации спектров электрических полей).

Беру кювету с маслом и манкой, размешаю на графопроекторе, подвожу напряжение от “Разряда”к электродам. На электродах появились разноименные заряды. Что видим, как это объяснить?

Ученик: Вокруг электродов существует электрическое поле, крупинки манки наэлектризовались и под действием поля начали располагаться по определенным линиям, т.к. поле действует на крупинки с силой.

Учитель: Крупинки выстраиваются по силовым линиям электрического поля, отражая его “картину”. Там, где линии гуще - поле сильнее, реже - слабее. Линии тянутся друг к другу, значит, поля разноименные.

Поле двух пластин иное. Линии поля параллельны. Такое поле одинаково во всех точках и называется однородным.

Размещу в поле двух пластин металлическое кольцо,' внутри кольца крупинки не перестраиваются. Что это значит?

Ученик: Внутри металлического кольца электрического поля нет.

Учитель: Так что же мы сегодня узнали, что же осталось в головах? Проверим. На ваших столах - 5 карточек разных цветов. Я задаю вопрос, вы поднимаете ту карточку, на которой, с вашей точки зрения, верный ответ: цветной стороной - ко мне, текстом - к вам. По цвету я быстро сориентируюсь, кто же что усвоил. (Учитель фиксирует результат экспресс-опроса).

Вопрос 1. Сущность теории близко действия? (Красная карточка).

Вопрос 2. Сущность теории дальнодействия? (Синяя карточка).
Вопрос 3. Суть идеи Фарадея? (Зеленая карточка).
Вопрос 4. Что такое электрическое поле? (Белая карточка).

1. Красная карточка: тела взаимодействуют через промежуточные звенья с конечной
   скоростью.
2. Синяя карточка: тела взаимодействуют через пустоту мгновенно.
3. Зеленая карточка: электрическое взаимодействие происходит благодаря
   электрическому полю.
4. Белая карточка: вид материи, существующий в пространстве около заряженных тел. Поле независимо от нас, распространяет с конечной скоростью и действует с некоторой силой на заряд.

Итог: учитель проговаривает, сколько человек из класса правильно ответили на вопросы, называет верные цвета карточек. Молодцы!

Учитель: А сейчас – опыт под звонок.

Опыт: Включаю в сеть трансформатор. В его обмотках движутся заряды, вокруг которых, как вы знаете, создаётся электрическое поле. Беру виток провода и лампой. Виток не подключен к сети. Подношу к трансформатору. Почему лампа светится, ведь она не включена в электрическую сеть?

Ученик: Вокруг обмоток трансформатора существует электрическое поле, которое действует на заряды в витке силой, приводит заряды в движение, через лампу течет ток, лампа светится. Поле материально. Электрическое поле существует!

§37, вопросы стр.102, §38, вопросы стр. 104. ( Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений. – 8-е изд. – М.: Просв., 2000).

Прием: учет верных ответов учащихся за урок с последующим обобщением; выставление оценок.