Урок-семинар по теме "Движение заряженной частицы в однородном электростатистическом поле"

Разделы: Физика

Цель урока:

Повторение, систематизация и обобщение знаний по теме “Электростатика”, формирование умений и навыков решения задач повышенной сложности на движение заряженной частицы в силовом поле.

Развитие коммуникативных способностей учащихся: принимать участие в обсуждении способов решения задач; выслушивать мнение своих товарищей.

Задачи урока:

Образовательные: выявить уровень усвоения основных понятий и законов электростатики; познакомить учащихся с обобщенными методами решения задач повышенного уровня по этому разделу.

Воспитательные: показать значение причинно – следственных связей в изучении явлений природы.

Развитие мышления: проверить уровень самостоятельности мышления по применению знаний в различных ситуациях. Формировать умения различать задачи по сложности,  анализировать условия задачи, составлять план решения задачи.

Средства обучения: мультимедийное обеспечение, компьютерная презентация; таблицы, образцы решения задач, тестовые задания, справочный материал. Электроскоп, стеклянная и эбонитовая палочки, электростатические маятники.

Электронное пособие. Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий. 1С Образование, под редакцией Ханнанова Н.К. Дрофа, 2004.

Подготовительный этап

Задания учащимся:

  1. Повторить основные понятия и законы электростатики. Разработать алгоритм решения задач по этой теме.
  2. Составить таблицу сравнительной характеристики электрического и гравитационного полей.
  3. Повторить законы сохранения энергии, законы Ньютона, уравнение движения материальной точки.

Ход урока

I. Вступительное слово учителя.

Постановка цели и задачи урока. Создание психологического настроя.

За неделю до семинара вы получили задание повторить основные законы и понятия электростатики и составить сравнительную характеристику гравитационного, электростатического и магнитного полей. Посмотрим, как вы справились с заданием. <Приложение 1>

Сегодня на уроке мы рассмотрим основные типы задач на движение заряженной частицы в силовых полях и познакомимся с обобщенным планом решения задач повышенной сложности по этой теме.

II. Выявление знаний учащихся.

Экспресс-опрос. Выполнение тестового задания базового уровня по вариантам: часть А и В ЕГЭ по теме: “Электростатика”. <Приложение 2>

Проверка и обсуждение результатов.

Демонстрация опытов с заряженным электрометром и заряженной палочкой (задание А 2).

III. Основные типы задач.

Алгоритм решения задач на движение заряженной частицы в электрическом поле. Техническое применение: вакуумные лампы, электронно-лучевые трубки, ускорители заряженных частиц, кинескопы.

Просмотр и обсуждение презентации “Движение заряженной частицы в силовом поле” подготовленной учащимися 11-го класса.

<Приложение 3> Слайды 1 – 11.

IV. Самостоятельное решение задач – работа в группах. Уровень С.

Класс делится на группы по 4-5 человек, в каждой группе выбирается руководитель, который организует работу в группе, представляет отчет о работе. Каждая группа получает лист с задачами и заданиями к ним.

Задачи

  1. Две параллельные неподвижные диэлектрические пластины расположены вертикально и заряжены разноименно. Пластины находятся на расстоянии 2 см друг от друга. Напряженность поля в пространстве внутри пластин равна 4·105 В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом 10–10 Кл и массой 20 мг. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. Насколько уменьшится высота местонахождения шарика h к моменту его удара об одну из пластин?
  2. В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение 16 кВ, а расстояние от анода до экрана 30 см. Определите время, за которое электроны проходят это расстояние.
  3. Электрон влетает в электрическое поле между двумя разноименно заряженными пластинами конденсатора со скоростью V (V<<C) параллельно пластинам. Расстояние между пластинами d, длина пластин L(L>>d). Определить смещение электрона от первоначального направления при вылете из конденсатора, если разность потенциалов между пластинами U.
  4. В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, равна 10 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 300?
  5. Между плоскими заряженными пластинами длиной L создано электрическое поле с напряженностью Е. В это поле влетает электрон , скорость которого направлена под углом   к пластинам, и вылетает из него, не сталкиваясь с пластинами, под углом . Найти начальную скорость электрона.
  6. Отрицательно заряженная частица влетает со скоростью V0 под углом к параллельно направленным электрическому и магнитному полям. Определить сколько оборотов сделает частица до момента начала движения в направлении, обратном полям. Напряженность электрического поля Е, индукция магнитного поля В.
  7. Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии 1см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсатора 500 В. В пространстве между пластинами падает капля жидкости. Масса капли 4·10-6кг. При каком значении заряда капли ее скорость будет постоянной? Влиянием воздуха пренебречь.

Примерные варианты заданий для групп.

Задание группе №1

1.Выбрать из предложенных задач задачу на движение заряженной частицы вдоль силовых линий однородного электрического поля. Используя предложенный алгоритм решения задач, провести анализ и предложить план решения этой задачи.

2.Ответить на вопросы:

  • Какие законы классической механики вы использовали?
  • В каких устройствах используется ускоряющее действие электрического поля?

Задание группе №2

1.Выбрать из предложенных задач задачу на движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, влетающей перпендикулярно силовым линиям поля.

Используя предложенный алгоритм решения задач, провести анализ и предложить план решения этой задачи.

2.Ответить на вопросы:

  • Какие формулы и законы кинематики вы использовали?
  • В каких устройствах используется отклоняющее действие электрического поля?

Задание группе № 3

1.Выбрать из предложенных задач задачу на движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях.

Используя предложенный алгоритм решения задач, провести анализ и предложить план решения этой задачи.

2.Ответить на вопросы:

  • Какие законы механики вы использовали для решения задачи?
  • В каких устройствах используется движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрических и магнитных полях?

Задание группе № 4

1.Выбрать из предложенных задач задачу на движение заряженной частицы под углом к силовым линиям поля.

Используя предложенный алгоритм решения задач, провести анализ и предложить план решения этой задачи.

2.Ответить на вопросы:

  • Какие законы и формулы вы использовали для решения задачи?
  • В каких устройствах используется ускоренное движение фотоэлектронов?

Задание группе №5.

1.Выбрать из предложенных задач задачу на движение заряженной частицы в электрическом поле с постоянной скоростью. Используя предложенный алгоритм решения задач, провести анализ и предложить план решения этой задачи.

2.Ответить на вопросы:

  • Какие законы классической механики вы использовали?
  • Какова цель опыта Иоффе – Милликена?

V. Заслушивание отчетов о работе групп по поиску решения предложенных задач.

Примерные варианты выполнения заданий. Слайды 12-14.

VI. Рефлексия. Помог ли предложенный алгоритм в решении задач повышенной сложности?

VII. Задание на дом: оформить решение предложенных задач.

Резюме.

Семинар по решению задач на движение заряженной частицы в электростатическом поле рекомендуется проводить как учебное занятие в профильных классах при подготовке к единому государственному экзамену. Использование информационно – коммуникационных технологий способствует развитию логического мышления: обобщать, систематизировать, выделять главное, применять полученные знания в новых ситуациях. Коллективное взаимодействие учащихся при выполнении заданий обеспечивает развитие всех составляющих коммуникативной компетенции с учетом индивидуальных особенностей и реальных возможностей учащихся.

Литература

  1. С.Е. Каменецкий В.П. Орехов Методика решения задач по физике в средней школе.
  2. Б.Ф. Абросимов. Физика. Способы и методы поиска решения задач.
  3. Н.И. Одинцова, Л.А.Прояненкова. Общие приемы подготовки к единому государственному экзамену. Журнал “Физика в школе” № 3, 2006 г.
  4. Тренировочные задания ЕГЭ 2003 – 2008 г.