Цели урока:
Образовательная. Закрепить понятия: электризация, электричества, проводники и непроводники электричества. На практике дать понятие двух видов заряда и рассмотреть виды их взаимодействия.
Воспитательная. Формировать умение устанавливать межличностные отношения, работать в группах, учить аргументировано высказыванию своих суждений.
Развивающая. Развивать критическое мышление.
Задачи:
1. Развивать навыки исследовательской работы, учить анализировать полученный результат эксперимента, делать выводы. Повторить научные методы исследования.
2. Развивать навыки работать работы в группе.
3. Учить видеть физические явления в жизни, научно объяснять их.
4. Учить работать с учебником, с дополнительной литературой.
Демонстрации к уроку:
1. Демонстрации для изучения электризации тел.
2. Демонстрации для изучения взаимодействия заряженных тел.
3. Электрометр.
4. Видеофрагменты.
5. Презентация (Электронное приложение 1)
Межпредметные связи:физика и литература.
План урока
(на доске)1.Сообщение учащегося о видах молний.2.Соощения учащегося о правилах поведения во время грозы.
3.Выступление учащихся по фильму Д. Гранина "Иду на грозу".
4.Выполнение экспериментальных заданий по карточкам.
5. Обсуждение результатов экспериментов по основным вопросам:
· электризация, способы электризации тел;
· два рода зарядов, взаимодействие зарядов;
· электрическое поле.
6. Объяснение. Статическое электричество, его использование и борьба с ним.
Ход урока
(Презентация 1)Слайд1.Наш урок я бы хотела начать с отрывка из стихотворения Елизаветы Кульман “Молния”:
- Со мною кто сравнится?
– Я! – Дуб сказал могучий,
Взмахнув вершиной гордой.
Из облаков зловещих
Летучею змеею
Вдруг Молния блеснула
И крепкий Дуб сломила,
Как бы дитя, играя,
Цветка согнуло стебель.
- Со мною кто сравнится?
– Я! – прозвучала Башня,
Чье золотое темя
Пожаром гордо блещет,
Когда не покрывают
Его, как флером, тучи.
Но небеса разверзлись
Для Молнии гремучей.
Летит драконом страшным
С зияющею пастью;
Мгновенье – и не стало
Главы у гордой Башни,
Лишь черными ручьями
Вниз по стенам стекает
Расплавленное злато.
Ученик 1.Слайд1 (см. презентацию). Молния – это величественное и грозное явление природы, невольно вызывающее у нас чувство страха. Долгое время человек не умел объяснять причин грозовых явлений. Люди считали грозу деянием богов, наказывающих человека за грехи. Природа молнии стала проясняться после исследований, проведенных в XVIII столетии русскими учеными М.В.Ломоносовым и Г. Рихманом и американским ученым Б.Франклином.Объяснение М.В.Ломоносова было таким. В земной атмосфере воздух находится в постоянном движении. Благодаря трению восходящих и нисходящих воздушных потоков друг о друга частички воздуха электризуются и, сталкиваясь с капельками воды в облаках, отдают им свой заряд. Таким образом, в облаках с течением времени скапливаются весьма большие заряды. Они-то и являются причиной молний.
Слайд2.Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер, поэтому мало кому из людей удается выжить после поражения их молнией.
Слайд 3.По виду молнии различаются на линейные, жемчужные, шаровые, внутриоблачные и наземные. Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.
Слай4.Линейные молнии Форма линейной молнии обычно похожа на разветвленные корни разросшегося в поднебесье дерева. Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см. Длительность существования молнии составляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с. Сила тока внутри канала молнии доходит до 200000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000°С.
Слайд5. Длина внутриоблачной молнии колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками. Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен.
Слай6.Процесс развития наземной молнии состоит из несколько стадий. На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.
Слай7.Жемчужная (четочная) молния очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Преимущественно разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид светящихся шаров, расположенных на расстоянии 7-12 м друг от друга, напоминая собой жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами. “В противоположность обычной длительности разряда молнии, измеряемой миллисекундами, свечение в этом случае длилось несколько десятых секунды, причем по одному и тому же каналу прошли три отдельных разряда, каждый из которых распался на ясные, отделенные друг от друга гранулы”.
Слайд8. Шаровая молния — феномен природного электричества, молния, имеющая шарообразную форму и непредсказуемую траекторию. На данный момент существует около 200 теорий происхождения шаровых молний.
Слайд9.Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии. Вспышку молнии мы видим практически как мгновенную вспышку и в тот же момент, когда происходит разряд. Что же касается звука, то он распространяется значительно медленнее. В воздухе его скорость равна 330 м/с. Поэтому мы слышим гром уже после того как сверкнула молния. Чем дальше от нас молния, тем длиннее пауза между вспышкой света и громом и слабее гром. Гром от очень далеких молний вообще не доходит – звуковая энергия расходится и поглощается по пути.
Ученик 2.слайд 10.Ваши действия перед
грозой и во время ее должны быть следующими:
-не выходить из дома, закрыть окна, двери и
дымоходы, позаботиться, чтобы не было сквозняка,
который может привлечь шаровую молнию.
-во время грозы подальше держаться от
электропроводки, антенн, окон, дверей и всего
остального, связанного с внешней средой. не
располагаться у стены, рядом с которой растет
высокое дерево;
-радио и телевизоры отключить от сети, не
пользоваться электроприборами и телефоном
(особенно важно для сельской местности);
-если гроза застала вас в лесу, необходимо
укрыться на низкорослом участке. нельзя
укрываться под высокими деревьями, лучше
находиться на расстоянии 30 м от отдельного
высокого дерева. Обратите внимание - нет ли рядом
деревьев, ранее пораженных грозой, расщепленных.
лучше держаться в таком случае подальше от этого
места. Обилие пораженных молнией деревьев
свидетельствует, что грунт на данном участке
имеет высокую электропроводность, и удар молнии
в этот участок местности весьма вероятен;
-во время грозы нельзя находиться на воде и у воды
— купаться, ловить рыбу. необходимо подальше
отойти от берега;
-если вы застигнуты грозой на велосипеде или
мотоцикле, прекратите движение и переждите грозу
на расстоянии примерно 30 м от них;
-если гроза застала вас в автомобиле, не нужно его
покидать. необходимо закрыть окна и опустить
автомобильную антенну. двигаться во время грозы
на автомобиле не рекомендуется, т.к. гроза, как
правило, сопровождается ливнем, ухудшающим
видимость на дороге, а вспышка молнии может
ослепить и вызвать испуг и, как следствие, аварию;
-разряд молнии проходит по пути наименьшего
электрического сопротивления, так как между
высоким объектом и грозовым облаком расстояние,
а следовательно, и электрическое сопротивление,
меньше, то молния, как правило, ударяет в высокие
объекты. Например дерево при ударе молнии
расщепляется. Механизм этого следующий:
древесный сок и влага на участке прохождения
разряда мгновенно испаряются и расширяются, при
этом создаются огромные давления, которые и
разрывают древесину. аналогичный эффект,
сопровождающийся разлетом щепок, может иметь
место при ударе молнии в стену деревянного
строения. поэтому нахождение под высоким деревом
во время грозы опасно.
Слайд 11.Человек может быть поражен молнией не
только при прямом попадании, которое всегда
смертельно. Опасно шаговое напряжение,
возникающее при растекании в земле тока разряда
молнии. радиус поражающего действия шагового
напряжения может достигать 30 метров. Полностью
или частично закрытая электропроводная
поверхность образует так называемую камеру
фарадея, внутри которой не может образоваться
сколько-нибудь значительный и опасный для
человека потенциал, поэтому пассажиры внутри
автомобиля с цельнометаллическим кузовом,
трамвая, троллейбуса, вагона поезда находятся во
время грозы в безопасности, пока не выйдут наружу
или не начнут открывать окна. Например в
известную всему миру эйфелеву башню в париже при
грозе молнии ударяют почти всегда, но для
находящихся на смотровой площадке людей это не
представляет опасности, т.к. ажурная
металлическая решетка башни образует камеру
фарадея, являющуюся великолепной защитой от
поражения электрической молнией.
Но не только на уроках физики мы встречаемся с этим прекрасным природным явлением, но и в литературе. Например в книге Даниила Александровича Гранина " Иду на грозу".
Ученик 3(Презентация 2). Даниил Александрович Гранин Герой Социалистического труда, лауреат Государственных премий СССР и РФ, лауреат премии Генриха Гейне. Гранин поступил на электротехнический факультет Политехнического института, (закончил в 1940 г.) Энергетика, автоматика тогда были исполнены романтики, как позже атомная и ядерная физика. Эту романтику писатель перенесёт в свой роман, принесший ему известность, “Иду на грозу”. Многие профессора, у которых учился Д.Гранин, участвовали еще в создании плана ГОЭЛРО (электрификации). О них ходили легенды. Они были зачинателями отечественной электротехники, были чудаковаты, каждый позволял себе быть личностью, сообщать свои взгляды, они спорили друг с другом, спорили с принятыми теориями.
Этот образ талантливого учёного – самый притягательный образ романа о физиках, изучающих грозу, писатель воссоздаст в романе. Гранин писал об инженерах, научных работниках, ученых, о научном творчестве – все это было его темой, его окружением, его друзьями. Он любил этих людей – своих героев, хотя жизнь их была небогата событиями. Изобразить внутреннее напряжение творческого поиска было нелегко. Еще труднее было ввести читателя в курс исследования, чтобы читатель понял суть страстей и, главное, чтобы не прикладывать к роману схемы опытов и формулы.
Эпизод фильма Гранина " Иду на грозу".
Учитель. Мы постоянно находимся в океане электрических разрядов, создаваемых многочисленными машинами, станками и самим человеком (например, когда мы ходим, причесываемся). Эти разряды, конечно, не так мощны, как природные молнии, поэтому мы обычно не замечаем их, если не считать легких уколов, которые мы иногда испытываем, коснувшись рукой металлического предмета или другого человека. Но ведь такие разряды существуют и могут так же, как и большие молнии, вызывать пожары и взрывы, приводить к значительным убыткам, повреждениям и увечьям, если мы не будем знать, отчего они возникают и как от них защищаться.
На сегодняшнем уроке мы не только закрепим знания, которые получили при изучении темы “Электризация тел”, но и рассмотрим ряд других вопросов. Например, как бороться на производстве и в быту со статическими зарядами? Нельзя ли заставить их работать на пользу людям?
Приступаем к выполнению экспериментальных карточек - заданий. Необходимое оборудование и задания находятся на ваших столах (учащиеся работают в группах). На выполнение каждого экспериментов, вам отводится 5 минут. (Приложение 1)
Какие выводы можно сделать проведенных опытов?
· В природе существуют два вида
электрических зарядов.
· Одноименные заряды взаимно отталкиваются, а
разноименные – притягиваются.
· Одно и то же тело при электризации может
зарядиться в одном случае положительно, а в
другом – отрицательно, в зависимости от вещества
тела, с которым оно соприкасается.
· В пространстве, где находится
электрический заряд, существует электрическое
поле, и его действие вблизи заряженных тел
сильное, а вдали от них – слабее.
· Можно “защититься” от действия
электрического поля металлическим экраном.
Обсуждение результатов.
Учащиеся в определенной последовательности, соответствующей плану, кратко(1–3 мин) рассказывают о своих экспериментах и дают ответы на вопросы, предложенные в карточке-задании. Учитель комментирует, поправляет, дополняет (примерные комментарии даны ранее по тексту). Названия экспериментов учащиеся записывают в тетрадь для последующего отчета в письменной форме.
Использование статического электричества и борьба с ним.
Мы сегодня экспериментально изучили явление накопления электрических зарядов, т.е. статическое электричество. Оно может служить человеку:· в лечебных целях – используется так
называемый статический душ, положительно
воздействующий на организм, для лечения органов
дыхания используются специальные
электроаэрозоли;
· для очистки воздуха от пыли, сажи, кислотных
и щелочных паров с помощью электростатических
фильтров;
· для быстрого размножения чертежей, графиков,
текстов в электрокопировальных устройствах (в
частности ксероксах), для быстрой и прочной
окраски тканей в красильнях;
· для копчения рыбы на рыбокомбинатах – в
специальных электрокамерах, где движется
конвейер с рыбой, заряженной положительным
зарядом, а электроды заряжены отрицательно.
Копчение таким методом происходит в десятки раз
быстрее, чем без электрического поля.
Статическое электричество может причинять
вред как на производстве, так и в быту, так что
зачастую с ним приходится бороться. Так, при
трении о воздух самолет электризуется, поэтому
после посадки к нему нельзя сразу же приставлять
металлический трап: может возникнуть разряд,
который вызовет пожар. Сначала самолет
разряжают, для чего опускают на землю
металлический трос, соединенный с обшивкой
самолета, и разряд происходит в землю.
Микроразряды возникают, когда человек ходит по
полу, покрытому полимерным покрытием, или
снимает синтетическую одежду. Чтобы
нейтрализовать вредное действие статического
электричества: на производстве заземляют станки
и машины, увлажняют воздух, используют
специальные нейтрализаторы зарядов;
дома увлажняют помещения, используют
специальные добавки к воде при мытье полов,
антистатик для одежды.
Итак, как видите, сейчас на уроке по представлению электростатики у нас выделились основные главные жители города: отрицательный заряд, положительный заряд, электрическое поле.
Для закрепления материала, послушаем выступление ребят.
Отрицательный заряд:
Мы наш урок посвятили электростатике родной
Итак, мы поле представляли,
А это главный наш герой!
Поле:
А я всегда таинственно и всемогуще!
Я электрическое поле и вездесуще!
Отрицательный заряд:
Не понимаю в чем ваша таинственность?
Поле:
В чем? Но это же смешно
Мы ничего про то не знаем,
Состав, условие, откуда я пошло
Зато все в школе изучают
И свойство поля и заряженность его!
Положительный заряд:
И что же?
Поле:
Я существую постоянно и день, и ночь
Заряженные тела я окружаю
На каждое тело я действую предельно точно
И в действии этом себя проявляю.
Все – Поле – это пространство, в котором, поверьте нам, друзья, проявляется действие сил электрических на заряженные тела.
Подведем итог урока, выставление оценок .Домашнее задание: написать отчет по данной теме, в котором сделать выводы по всем экспериментам, проведенным на данном уроке (названия всех экспериментов заранее написаны учителем на доске).