Цель:
- Научить учащихся решать задачи проблемного характера методом «мозгового штурма», рассчитывать силу Ампера, определять её направление по правилу левой руки, находить направление силовых линий магнитного поля вокруг проводника с током.
- Развитие знаний о свойствах магнитного поля, навыков логического мышления учащихся и речи учащихся. Развитие межпредметных связей и интереса к предмету.
- Воспитание внимательности, пространственных представлений, образного мышления.
«Способности, как и мускулы, растут при тренировке».
(Академик В. Обручев)
- По необозримым просторам пустыни идёт караван. В жёлтой мгле утонул горизонт. Кругом, куда ни глянь, - безжизненные пески. Путь каравана далёк и труден. Но люди уверенно продвигаются к своей цели. Их ведёт небольшая полоска намагниченного железа, плавающая на пробке в воде, в глиняном сосуде, который надёжно установлен в деревянной клетке между горбами белого верблюда, шагающего впереди. Стороны сосуда-путеводителя раскрашены в различные цвета. Время от времени человек, сидящий впереди, бросает взор на полоску железа: она чуть вздрагивает в такт шагам животного, но неизменно показывает одним концом на красный край кувшина, другим – на чёрный.
Вопрос: Как называется прибор, описанный выше? (компас)
Вопрос: В узкую щель между досками пола упала стальная игла. Как вынуть иглу, используя магнит, который не проходит в щель?
(Взять тонкую железную пластинку, которая проходит в щель, приложить к ней полюс магнита, то она временно станет магнитом. Вторым её концом, опущенным в щель, можно притянуть и вынуть иглу).
Вопрос: В известном романе Жуля Верна «Пятнадцатилетний капитан», скрывавшийся на судне злоумышленник Негеро, желая сбить корабль с правильного курса, незаметно подложил под судовой компас железный брусок. Злой умысел удался: корабль пошёл по неверному курсу. Почему?
(Железный брусок намагничивается из-за магнитного поля Земли, т.е. сам становится постоянным магнитом. Постоянный магнит действует на магнитную стрелку компаса).
№1 Исследовательская работа.
Исследовать, как изменяется сила магнитного действия электромагнита при изменении силы тока в цепи электромагнита. Исследовать, как при этом изменяется мощность электромагнита.
Приборы и материалы: источник тока, ключ, электромагнит, амперметр, вольтметр, ползунковый реостат, соединительные провода.
Вывод по итогам работы:
а) при увеличении силы тока в цепи сила магнитного поля тока возрастает;
б) при увеличении силы тока в цепи мощность электромагнита возрастает)
№2 С остальными учащимися работаем устно:
1) Изобразить магнитное поле полосового магнита при помощи силовых линий магнитного поля.
2) Изобразить поле одноимённых полюсов постоянных магнитов при помощи силовых линий магнитного поля.
№3 «Задание наоборот»: Для перечисленных физических понятий сформулировать вопрос и дать определение данного физического понятия.
(физические понятия: магнитное поле, магнит, компас, силовые линии, вихревое поле, электромагнит, полюса магнита).
Проверить результаты исследовательской работы.
№4. Проводник длиной 15см перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого 0,4 Тл. Сила тока в проводнике 8А. Найти работу, которая совершена при перемещении проводника на 2,5см по направлению действия силы Ампера.
№5. На проводник, помещённый в магнитное поле под углом 30 градусов к линиям магнитной индукции, действует сила 2Н. Найти силу тока в проводнике длиной 50см, если магнитная индукция 38мТл.
- Мы сами не ощущаем окружающего нас магнитного поля, но многие животные способны реагировать даже на малые его изменения. Так, например, лесные мыши могут ориентироваться в лесу по направлению магнитного поля. Доказали это следующим образом. Мышь, пойманную в парке, сразу же помещали в специальный герметичный контейнер, снабжённый двумя катушками электромагнита. Катушки электромагнита были расположены так, что, пропуская ток через них, можно было менять направление магнитного поля. Потом мышь переносили. Оказалось, что если во время переноса мыши катушки обесточены, то среднее направление движения мыши после освобождения совпадало с направлением к месту её поимки. Если же направление вектора индукции магнитного поля в контейнере меняли на обратное, то после освобождения мышь двигалась в противоположную сторону.
Вопрос: Как можно определить существование магнитного поля и направление индукции магнитного поля?
№6 Изучив направление силовых линий магнитного поля головы человека, укажите направление биотока в головном мозге.(направление тока находим по правилу буравчика).
№7. Дома вы готовили сообщения о применении электромагнитов в жизни, технике, о роли магнитного поля Земли в жизни человека, животных, птиц. (заслушать несколько сообщений).
№8. Какое физическое явление описывает А. Николаев в стихотворении
Магнитная бомба.
Магнитная бомба, летевшая в воду,
Застряла в песке, на мели,
Нас с командиром сапёрного взвода
Её посмотреть повели.
Магнитная бомба, когда и промажет,
Опасную силу таит:
На нож, на часы реагирует даже
Её смертоносный магнит.
У кромки воды, у сухого уреза,
На грани опасной межи
Нам всем предложили оставить железо:
Часы, зажигалки, ножи…
Всё это оставить не трудно нисколько,
И нож, и часы я достал.
Но восемь оставшихся с фронта осколков,
Как выбросить этот металл?
Под взглядами долго топтаться неловко,
Стою у людей на виду.
Ну как объясню им свою остановку,
Какую причину найду?
И всё объясняю понятной причиной,
Что просто привык на войне.
С коварно молчащей бомбой и миной
Беседовать наедине.
Не помню, как шёл к ней
В молчании долгом
Но память навек сохранит,
Как остро я чувствовал каждым осколком,
Как тянет проклятый магнит.
№9. На рисунке представлен случай взаимодействия магнитного поля двух разноимённых полюсов магнита с током в проводнике, расположенном перпендикулярно плоскости чертежа. Сформулируйте задачу и решите её.
- Три каравеллы Х.Колумба отправились в неведомые дали на рассвете 3 августа 1492года. Уже через месяц многие матросы желали только одного – возвращения домой. Неизведанный океан грозил гибелью. Между тем корабли покинули последний из Канарских островов; что было впереди, никто не знал. В корабельной книге «Санта Марии», которой командовал Колумб, 9 сентября была сделана запись: «Адмирал принял решение отсчитывать доли пути меньшие, чем проходили в действительности, в том случае, если бы плавание оказалось длительным, чтобы людьми не овладел страх и растерянность». А через четыре дня после этого вдруг начал «шалить» компас. Вместо того чтобы показывать на север с небольшим смещением к востоку, магнитная стрелка отклонилась к северо-западу. Весть о необычном поведении компаса, которому моряки уже привыкли доверять, распространилась среди матросов. И без того возбуждённые суеверные люди готовы были поднять бунт, потребовать немедленного возвращения домой. Оценив опасность, адмирал пошёл на необычную меру. Таясь от команды, он передвинул катушку компаса с угловыми делениями так, что склонение стрелки снова стало обычным.
Вопрос: Объясните «шальное» поведение компаса.
Домашняя работа: Решить задачи
| F,мН | l,см | B,мТл | I,А | угол |
| 0,2 | 20 | ? | 5 | 30 |
| 4 | ? | 5 | 2 | 60 |
Сообщения учащихся:
«Электромагнитный тральщик».
В период второй мировой войны очень большую роль играли магнитные мины. Их обычно сбрасывали на парашюте с самолёта в различных местах моря. После падения в воду парашют автоматически отделялся от мины, и она погружалась на дно, где и «поджидала» корабль. Корпус современного корабля делают из стали. Все эти части корабля намагничиваются под действием магнитного поля Земли, и корабль, по существу, становится огромным плавучим магнитом. На расстоянии 10-15 метров от корабля чувствительная магнитная стрелка мины отклонится на некоторый угол. Магнитная стрелка связывается со специальным реле, которое срабатывает под воздействием магнитного поля, в результате чего мина всплывает и взрывается вблизи корпуса корабля. Электромагнитный тральщик-корабль, предназначенный для очистки прибрежных районов от магнитных мин. Мину можно обезвредить, т.е. заставить взорваться тогда, когда корабль находится от неё на значительном расстоянии.
«Постоянный магнит».
«Любящий камень» такое поэтическое название дали китайцы магниту. Любящий камень – говорят китайцы, притягивает железо, как нежная мать привлекает своих детей. Жидкости и газы тоже испытывают на себе действие постоянного магнита, только в весьма слабой степени. Если наполнить кислородом мыльный пузырь и поместить его между полюсами сильного электромагнита, пузырь заметно вытягивается от одного полюса к другому, растягиваемый невидимыми магнитными силами.
На металлургических заводах можно видеть электромагнитные подъёмные краны, переносящие огромные грузы. Массивные железные глыбы или части машин в десятки тонн с удобством переносятся электромагнитными подъёмными кранами без прикрепления.
Силой электромагнитов пользуются иногда и фокусники. Используя силу мощного электромагнита, они делают «беспомощными» силачей, которые не могут поднять, казалось-бы небольшой металлический ящик. Неожиданное применение нашёл себе сильный магнит для тренировок тяжелоатлетов. Электромагнит подвешивается на некоторой высоте под потолком. Атлет держит в руках железный утюг и стремится побороть магнитное притяжение электромагнитного аппарата. В зависимости от тока, который регулируется тренером, притяжение бывает различным.
Ещё любопытнее та полезная служба, которую несёт магнит в сельском хозяйстве. Если семена засорённых культурных растений обсыпать железным порошком, то крупинки железа плотно облепят семена шероховатых семян сорняков. Попадая затем в поле действия сильного электромагнита, смесь семян автоматически разделяется на чистые семена и на сорную примесь.