Урок естествознания в 5-м классе по теме "Электрическая сила"

Цели:

• объяснить электрическое взаимодействие на основе электронной теории;
• выяснить способы электризации тел;
• рассказать принцип действия электрометра;
• развивать внимательность, аккуратность, мышление, грамотную речь.

Демонстрации: Электризация стержней из эбонита и стекла, обнаружение заряда на них с помощью бумажных листочков, взаимодействие заряженных бумажных «султанов». Электрофорная машина. Электрометр.

Тип урока: комбинированный с компьютерной поддержкой.

План урока

1. Организационный этап

Сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы “Силы” (слайд 1 – Приложение 1).

2. Подготовка учащихся к работе на основном этапе урока

а) Актуализация.

Вспомним:

1. Что характеризует физическая величина сила?
2. Чем могут отличаться друг от друга силы?
3. Какие различные по природе силы вы знаете?
4. Какие из этих сил мы уже изучили?
5. Какую силу называют силой тяжести?
6. Как всегда направлена сила тяжести?
7. Какова причина возникновения силы тяжести?
8. Как рассчитать силу тяжести, действующую на тебя?

Физикон и Химила затрудняются решить некоторые задачи, помогите им.

9. Счастливый жених, масса которого 55 кг, несёт на руках красавицу невесту, масса которой 110 кг. Какая сила тяжести действует на эту парочку? (1650 Н – вот сила, которую выдерживает пол. Пол – то выдержит, жениха жалко. Надорвётся бедняга). (слайд 2)
10. Масса красного воздушного шарика и мелкого ржавого гвоздика, который мечтает этот шарик когда – нибудь проткнуть, одинакова. Как отличаются силы тяжести, действующие на шарик и гвоздик? (Никак не отличаются. Один красный и воздушный, а другой мелкий и ржавый. Ну и что? Массы у них одинаковы? Одинаковы. Значит, одинаковы и действующие на обоих силы тяжести). (слайд 3)
11. Какую силу называют силой упругости?
12. Как направлена сила упругости?
13. Какова причина возникновения силы упругости?
14. Петя, слезая с дерева, зацепился за ветку, и повис на ней. Какая по величине должна возникнуть сила упругости в ветке, чтобы Петя не упал? Масса Пети – 40 кг. (400 Н). (слайд 5)
15. Что такое деформация?
16. Какие виды деформации вы знаете?
17. Какую силу называют силой трения?
18. Куда направлена сила трения?
19. Каковы причины возникновения силы трения?
20. Какие виды сил трения вы знаете?
21. Когда вратарь команды “Динамо” обиделся на тренера и ушёл домой, мяч, посланный с другого конца поля, не докатился трёх метров до линии пустых ворот. Что спасло команду “Динамо” от гола? (Сила трения качения. Она всегда болела за “Динамо”). (слайд 7)
22. Четырёхлетняя Маша долго старалась, но так и не смогла нарушить покой спящего папы и столкнуть его с кровати на пол. Какая сила мешала Маше? (Столкнуть папу на пол помешала сила, действующая между папой и простынёй, - сила трения покоя. Вовсе не инерция покоя папиной массы. С этой проблемой Маша бы постепенно справилась). (слайд 8)
23. А что мешает Физикону круглый год кататься на санках с горки? (Сила трения скольжения, которая к лету очень усиливается). (слайд 9)
24. Петя не хотел купаться и спрятался в кустах. Друзья вынули Петю из кустов и потащили по песку к речке. Куда направлена сила трения, действующая на Петино брыкающееся, но движущееся тело: к речке или в кусты? (В кусты. Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную той куда тащат). (слайд 10)
25. Когда Петя наябедничал на своих лучших друзей, друзья поймали его в школьном коридоре и стали дружно тереть носом о паркет. К счастью, вовремя подоспевшая учительница физики, потребовала объяснений. Ни Петя, ни его друзья не смогли объяснить учительнице причины возникновения силы трения при движении Петиного носа по паркету. А кто – нибудь из вас может? (Одной из причин силы трения, возникающей между носом и паркетом, являются шероховатость их обоих. Другая причина – взаимное притяжение молекул паркета и носа. Обе причины действуют тем сильнее, чем дружнее возят нос по паркету).(слайд 11)

– Итак, мы с вами вспомнили всё, что знаем о силе тяжести, силе трения, силе упругости. Сегодня нам предстоит познакомиться с электрической силой. Для того, чтобы изучить эту силу, нам нужно вспомнить строение атома. (слайд 12)

1. Как называются окружающие нас предметы?
2. Из чего состоят физические тела?
3. Из чего состоит вещество?
4. Как называются частицы, из которых состоит вещество?
5. Как называется самая мельчайшая частица вещества?
6. Из чего состоит атом?
7. Из каких частиц состоит ядро атома?
8. Как заряжен протон? (все показывают на пальцах)
9. Как заряжен нейтрон? (все показывают на пальцах)
10. Как заряжены электроны? (все показывают на пальцах)
11. Как заряжено ядро атома? (все показывают на пальцах)
12. Как заряжен атом в целом? (все показывают на пальцах)
13. Как образуется положительный ион?
14. Как образуется отрицательный ион?

Вопросы по слайду (слайд 13):

• Какая частица изображена на рисунке?
• В какую частицу она превратилась?
• Какая частица изображена на третьей картинке?

б) Мотивация. (слайд 14)

У меня в руках физическое тело палочка, она изготовлена из вещества стекло. Стекло состоит из атомов, которые нейтральны. Значит, и палочка тоже не имеет заряда. Я подношу сейчас палочку к мелким листочкам бумаги.

• Что мы наблюдаем?

Действительно, никакого взаимодействия нет.

Но я могу наэлектризовать палочку, т. е. сообщить ей электрический заряд. Возьму кусочек шёлка и потру палочку о шёлк. Теперь вновь подношу палочку к мелким листочкам бумаги.

• Что мы наблюдаем?

Мы видим, что листочки притянулись к палочке. Значит, на палочке сейчас есть заряд. Электрическая сила привела листочки в движение.

(Приготовьте спичечные коробки, откройте их, поднесите расчёску к листочкам. Расчешитесь, поднесите расчёску к листочкам.)

• Что же произошло?

3. Изучение нового материала

Открываем тетради, (слайд 15) записываем число, классная работа, тема урока: «Электрическая сила».

Наэлектризовать тело – значит, сообщить ему электрический заряд.

Я сообщала заряд палочке, натирая её о шёлк, вы расчёске, расчёсывая волосы.

Запоминаем и записываем, первый способ электризации тел - трением.

• Нам нужно с вами понять, почему же в результате трения тело электризуется?

Электроны в атомах стекла слабее связаны с ядрами, чем у атомов шёлка. При натирании стекла о шёлк электроны со стекла переходят на шёлк.

На стекле образовался недостаток электронов.

• Как заряжено стекло? (показывают на пальцах) Стекло заряжается положительно.

А на шёлке образовался избыток электронов.

• Как зарядился шёлк? (показывают на пальцах) А шёлк – отрицательно.
• Сколько тел зарядилось в результате электризации?

В результате электризации трением электризуются оба тела, зарядами противоположных знаков. (Записали в тетрадях)

Кроме стеклянной палочки у меня есть ещё палочка, изготовленная из вещества эбонит. Проведу с ней аналогичный опыт, но натирать её буду о шерсть. В этом случае электроны в частицах шерсти слабее связаны с ядром и в результате трения покидают шерсть. На шерсти - недостаток электронов.

• Как она заряжена? (+)
• С каким телом взаимодействовала шерсть?
• Значит, куда перешли электроны?
• Как зарядилась палочка? (-)
• Итак, какой способ электризации мы рассмотрели? (трением)

Собственное стихотворение читает Панина Лиана. «Электризация»

Друг друга тела притягивают как?
На опыте видели, что вот так:
Эбонитовую палочку потёрли о мех,
Бумажки притянулись – вот это успех!
Стеклянную палочку потрёшь о шёлк,
Если активно, то будет толк.
Запомни, мой друг, и применяй для дела:
При трении электризуются оба тела.

– А на слайде осталась ещё одна незаполненная стрелочка. Я думаю, посмотрев опыт, вы поможете мне назвать этот способ электризации.

У меня есть прибор, который называется электрометр. Он представляет собой металлический цилиндр, две стенки которого стеклянные. Внутри цилиндра проходит металлический стержень, к которому прикреплена легкая металлическая стрелка, способная вращаться. Стержень и стрелка касаются друг друга.

Натираю эбонитовую палочку о шерсть и касаюсь ей стержня.

• Что мы видим? (Стрелка отклонилась) Тем самым она сообщила нам, что на палочке есть заряд.
• Как бы вы назвали способ, которым я сообщила электрический заряд? (соприкосновение) (Записали в тетрадь)

Электроны с палочки перешли на стержень электрометра. И стержень, и стрелка зарядились отрицательно. А, как известно в науке, и мы с вами убедились в этом, - одноимённые (одного знака) заряды отталкиваются. А разноимённые притягиваются.

Запишите это в тетрадь. (слайд 16) (Оставляем слайд, пока показывается опыт).

Проверим как вы это запомнили: Подняли вверх правую руку, её кулак заряжен положительно.

Подняли вверх левую руку, её кулак заряжен отрицательно. Покажите как они провзаимодействуют. (Разные комбинации)

– Проведем ещё один опыт, подтверждающий как взаимодействуют различные заряды. (Демонстрация опыта взаимодействия султанов, заряженных одноимённо и разноимённо от электрофорной машины.)

– Запишите в тетрадь, какие бывают виды электрических зарядов. (слайд 17)

4. Рефлексия

Вновь задание от Физикона: (слайд 18)

• Вам нужно по характеру взаимодействия зарядов определить знак неизвестного заряда.

– Многие из вас за две недели до урока получили творческие задания о статическом электричестве. Посмотрим как вы справились с ними. (слайд 19)

Послушаем:

1. Котову Алину. Легенда об открытии электризации. (Приложение 2)

   Древние греки очень любили украшения и мелкие поделки из янтаря, названного ими за его цвет и блеск «электрон» – что значит «солнечный камень». Отсюда произошло, правда много позже, и самое слово электричество.

   Способность янтаря электризоваться была известна давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности Фалес Милетский. Вот как об этом рассказывает легенда.

   Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то, уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно все еще влажно, она принялась вытирать его еще сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натерты шерстяной материей, притягивают легкие предметы, подобно тому, как магнит притягивает железо.

2. Козлову Юлю (Проект) Наблюдение электризации. Ангел в небе. (Приложение 3)
3. Хорошкова Сашу (Проект) Наблюдение электризации. (Приложение 4)
4. Титову Настю (Проект) Наблюдение электризации. (Приложение 5)
5. Герман Владислава. Электризация в промышленности. (Приложение 6)

   Когда я знакомился с вредными проявлениями электризации в промышленности, то меня заинтересовал вопрос: есть ли способы и средства для борьбы с ней? Приведу сначала примеры, показывающие какие проблемы создаёт электризация в промышленности:

   • В текстильном производстве электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков. Заряженную ткань трудно раскраивать. Такая ткань, кроме того, сильно загрязняется вследствие притяжения к ней частичек пыли.
   • На одном из целлюлозно-бумажных комбинатов некоторое время не могли установить причину частых обрывов быстро движущейся бумажной ленты. Были приглашены ученые. Они выяснили, что причина заключалась в электризации ленты при трении ее о валки. Такая «самопроизвольная» электризация весьма опасна, так как может стать причиной пожара.
   • В результате электризации приводных ремней и лент транспортеров, проскочившая от наэлектризованного тела искра может вызвать взрыв и пожар.
   • При производстве изделий из пластмасс,чем больше скорость технологического процесса, тем значительнее электризация. Накопление зарядов продолжается до тех пор, пока не произойдет искровой разряд. Причиной взрыва может стать человек, так как электризуется и тело оператора.
   • В авиации:
     – При трении о воздух электризуется самолет. Поэтому после посадки к самолету нельзя сразу же приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолет «разряжают»: опускают на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета, и разряд происходит между землей и концом троса.
     – А ещё при перекачке горючего из бензозаправщика в баки самолета происходит электризация шлангов. Чтобы не произошло искрового разряда и взрыва, повышают электропроводность бензина, добавляя в него соединения хрома.

   И, наконец, о способах предупреждения электризации на производстве – это

   • тщательное заземление станков, машин;
   • применение токопроводящих пластиков для полов;
   • увлажнение воздуха;
   • ионизация воздуха;
   • использование различного рода «нейтрализаторов».

   Вывод, к которому я пришёл: неприятности статическое электричество доставляет людям, забывающим о технике безопасности.

6. Тимофееву Наташу. Электризация в быту. (Приложение 7)

   Подбирая материал по теме: « Статическое электричество», я столкнулась с тем, что синтетические материалы обладают способностью накапливать электрические заряды. И очень часто в быту приходится решать проблемы, связанные с этим.

   Приведу несколько примеров.

   Разряды электричества возникают :

   • когда человек ходит по полимерным покрытиям полов современной квартиры, синтетическим коврам;
   • сидит на мебели, изготовленной из синтетических материалов;
   • или снимает с себя одежду, с добавлением синтетических нитей.

   Изучая литературу по данной теме, я выяснила, что в домашних условиях устранить заряды статического электричества довольно легко,

   • повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60-70 % (для этого можно использовать электрические увлажнители).
   • электризация устраняется, если к воде, которой протирают пластиковые полы, добавить гидрофильные вещества, например хлористый кальций, а также если протирать электризующиеся поверхности глицерином.
   • химическая про­мышленность сейчас выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды.
   • при стирке белья, чтобы избавиться от статического электричества, добавлять средство “ЛЕНОР”.
7. Черных Вадима. Влияние электрических полей на организм человека. (Приложение 8)

   Когда я начал готовится по проблеме изучения статического электричества, то меня заинтересовал вопрос, а как оно влияет на организм человека.

   Я выяснил, что в результате исследований, проведенных учёными, было установлено, что разрядный ток силой до 20 мкА не вызывает заметных физиологических сдвигов в организме человека даже при длительном воздействии. Следовательно, разряды, возникающие в быту и при большинстве технологических процессов в результате соприкосновения наэлектризованного человеческого тела с заземленной поверхностью, не опасны для здоровья.

   Следует отметить, что электризация синтетического белья, возникающая во время носки, оказывается даже полезной. Например, известно, что поливинилхлоридное белье помогает при лечении некоторых болезней.

   Сильные электрические поля используются, в медицине при создании электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные или другие биологические вещества, распыленные в электростатическом поле и обладающие целым рядом свойств, выгодно отличающих их от обычных аэрозолей: капельки электроаэрозоля: сильнее измельчаются, меньше слипаются, при определенных условиях они глубже проникают в легкие (вплоть до мельчайших легочных ячеек – альвеол;), создавая в них запасы постепенно всасывающихся лекарственных или биологически активных веществ.

8. Нестерову Наташу. Смешение веществ. (Приложение 9)

   Читая книгу «Физика – юным», я увидела, что одним из примеров полезного применения статической электризации, является смешение веществ. Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого – отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно.

   Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь друг к другу, образуют однородное тесто. Что повышает производительность труда и выход хлебобулочной продукции.

   Основанная на этом явлении технология удобна: потоком заряженных частиц можно управлять, изменяя электрическое поле, а весь процесс легко автоматизировать.

9. Афанасьеву Алину. Маляр без кисточки. (Приложение 10)

   Статическое электричество может быть верным помощником человека, если изучить его закономерности и правильно их использовать. Например, его можно применять для окраски различных деталей.

   Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицы краски заряжают отрицательно, и эти частицы устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный.

   Действительно,

   • так как одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга – отсюда равномерность окрашивающего слоя.
   • частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие – отсюда плотность окраски.
   • расход краски снижается, так как она осаждается только на детали.

   Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяется не только для окраски деталей на автомобильных заводах, но и для нанесения жаропрочных покрытий на детали, для покрытия деталей изоляционным слоем, для нанесения глазури на керамику, эмали на металлы и др.

10. Евдокимова Антона. Электроневод. (Приложение 11)

    Действие электроневода основано на реакции рыбы на сильное электрическое поле. В море с носа и кормы корабля опускаются отрицательно заряженные металлические тросы. На раструб рыбонасоса, который опускается с центральной части корабля, подаётся положительный заряд. Попадая в электрическое поле, рыба устремляется к рыбонасосу, течение воды заставляет ее войти в раструб насоса, двигаясь по которому, рыба попадает на разделочный стол. Установлено, что электрические поля на рыбу вредного воздействия не оказывают.

    Применение электроневода позволило освободить от лова мно­гих людей, увеличило количество пойманной рыбы.

• Что нового мы сегодня узнали на уроке?

4.Информация о домашнем задании.

(слайд 20)

Стр. 59-61 (перессказать), лаб. раб. стр. 60-61 (выполнить).

Опережающее задание: подготовить сообщение о магнитном взаимодействии.

Презентация – Приложение 1, проекты учащихся – Приложение 2, Приложение 3, Приложение 4, Приложение 5, Приложение 6, Приложение 7, Приложение 8, Приложение 9, Приложение 10, Приложение 11, фотоальбом – Приложение 12 .