Урок физики по теме "Постоянные магниты. Магнитное поле Земли". 8-й класс

Цель урока: ознакомить учащихся со свойствами постоянных магнитов и пояснить происхождение магнитного поля Земли.

Задачи урока:

• Образовательная: Познакомить со свойствами постоянных магнитов и их применением в технике; дать представление о магнитном поле Земли. 
• Развивающая: Развивать аналитическое мышление и творческую самостоятельность учащихся при работе в малых группах, умение проводить исследования и анализировать полученные результаты. 
• Воспитывающая: Воспитывать культуру общения, коммуникативные качества.

Оборудование к уроку: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация; полосовой магнит (2 шт.), подковообразный магнит, магнитная стрелка на подставке (или компас), стальные скрепки, медный провод, карандаш (2 шт.), ластик, стальной и железный стержни, глобус, железные опилки, наборы магнитов для парной работы учащихся.

Демонстрации: взаимодействие постоянных магнитов; спектры магнитных полей постоянных магнитов; магнитное поле Земли; устройство и действие компаса. 

Тип урока: комбинированный урок.

Ход урока

2. Актуализация знаний. (Слайд 2-4)

Выполнение тестовых заданий с выбором ответа. Анализ ошибочных решений.

Катушка с током представляет собой...
А)...витки провода, включаемые в электрическую цепь.
Б)...прибор, состоящий из витков провода, включаемых в электрическую цепь.
В)...каркас в виде катушки, на который намотан провод, соединенный с клеммами, подключаемыми к источнику тока.

2. Какие полюсы имеет катушка с током? Где они находятся?
А) Северный и южный; на концах катушки.
Б) Северный и южный; на середине катушки.
В) Западный и восточный; на концах катушки.

3.Какова форма магнитных линий магнитного поля катушки с током? Каково их направление?
А) Кривые, охватывающие катушку снаружи; от северного полюса к южному.
Б) Замкнутые кривые, охватывающие все витки катушки и проходящие сквозь ее отверстия; от северного полюса к южному.
В) Замкнутые кривые, проходящие внутри и снаружи катушки; от южного полюса к северному.

4. Электромагнит – это ...

А)... катушка с железным сердечником.
Б)... любая катушка с током.
В)... катушка, в которой можно изменять силу тока.

5. От чего зависит магнитное действие катушки с током?
А) От числа витков, силы тока и напряжения на ее концах.
Б) От силы тока, сопротивления провода и наличия или отсутствия железного сердечника внутри катушки.
В) От числа витков, силы тока и наличия или отсутствия железного сердечника.

6. Какое действие надо выполнить, чтобы электромагнит перестал притягивать к себе железные тела?
А) Изменить направление тока.
Б) Разомкнуть электрическую цепь.
В) Уменьшить силу тока.

3. Изучение нового материала

Демонстрационный эксперимент (слайд 5). Для опыта возьмем стальной и железный стержни и намотаем на них 20-30 витков изолированного провода. Пропустим по обмотке постоянный электрический ток. Поднося стержни к металлическим опилкам, обнаружим их магнитные свойства. После выключения электрического тока стержень из железа размагничивается, а стальной стержень сохраняет способность притягивать металлические тела. Таким образом, в природе существуют вещества, которые длительное время могут сохранять намагниченность.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами. (Слайд 6)

Любой кусок железа или стали становится магнитом, если по нему несколько раз провести в одном направлении концом постоянного магнита. Магниты могут иметь разнообразную форму и размеры. Делятся на искусственные и естественные магниты. Искусственные – сталь, никель, кобальт приобретают магнитные свойства в присутствии магнитного железняка. Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, на Украине, в Карелии, Курской области. (слайд 7)

Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. Вокруг этих токов существуют магнитные поля, которые и приводят к возникновению магнитных свойств вещества. (Слайд 8)

Во времена Ампера о строении атома еще ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов оставалась неизвестной. Теперь мы знаем, что в каждом атоме имеются отрицательно заряженные частицы – электроны. Движение электронов представляет собой круговой ток, порождающий магнитное поле.(Слайд 9)

В магнитах элементарные кольцевые токи ориентированы одинаково. Поэтому магнитные поля, образующиеся вокруг каждого такого тока, имеют одинаковое направление. Они усиливают друг друга, создавая поле вокруг и внутри магнита. (Слайд 10)

Экспериментально определим основные свойства постоянных магнитов. (Экспериментальные задания выполняются в парах. На основе проделанных опытов, учащиеся совместно с учителем формулируют основные свойства постоянных магнитов).

1. Положим магнит в коробочку с мелкими железными опилками. Если достать магнит, мы увидим, что опилки прилипают не ко всей поверхности магнита, а лишь к некоторым его частям. Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита. Таким образом, магнит имеет два полюса: северный (N) и южный (S). (Слайд 11)
2. Получить магнит с одним полюсом невозможно. Если магнит разделить на две части, то каждая из них окажется магнитом с двумя полюсами. Таким образом, магнитные полюсы существуют только парами. (Слайд 12)
3. Поднесем северный полюс магнитной стрелки сначала к северному полюсу магнита, затем к южному полюсу. От северного полюса магнита стрелка оттолкнется, а к южному полюсу – притянется. И наоборот, южный полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом. Таким образом, разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются. (Слайд 13)
4. Положим магнит на стол и накроем его листом картона. Посыпав его железными опилками, получим картину магнитного поля постоянного магнита. Магнитные линии магнитного поля магнита – замкнутые линии. (Слайд 14)
5. Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита. (Слайд 15) Аналогично получим магнитные линии магнитного поля двух магнитов, обращенных друг к другу одноименными и разноименными полюсами. (Слайд 16)
6. Расположим между двумя магнитами стеклянную пластинку. Взаимодействие между магнитами не нарушается. Таким образом, магниты оказывают свое действие через стекло, а также воду и тело человека. (Слайд 17)
7. При сильном нагревании магнитные свойства исчезают как у природных, так и у искусственных магнитов. (Слайд 18)

Магниты получили огромную популярность и в настоящее время используются в основных прикладных областях.

• Магнитные носители информации: жесткие диски, дискеты. (Слайд 19)
• Кредитные, банковские карты имеют магнитную полоску на одной стороне, которая кодирует необходимую информацию. (Слайд 20)
• Обычные телевизоры и компьютерные мониторы (Слайд 21)
• Громкоговорители и микрофоны используют постоянный магнит для преобразования электрической энергии в механическую энергию (Слайд 22)
• Компас - является намагниченным указателем, который может свободно вращаться и ориентируется на направление магнитного поля
• Игрушки
• Ювелирные украшения (Слайд 23)
• Медицинские учреждения используют методы магнитного резонанса  для сканирования различных органов в организме человека и для хирургических целей. (Слайд 24)

Наш земной шар – это огромный космический магнит. Впервые эту мысль высказал английский физик Уильям Гильберт. Он изготовил шарообразный магнит и исследовал его с помощью маленькой магнитной стрелки. (Слайд 25)

Внешние, расплавленные, слои ядра Земли находятся в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля, формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли. Магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении, то есть вдоль его магнитных линий. На этом и основано применение компаса.

Компас -  прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Предположительно, компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням. В конце XII - начале XIII вв. арабские мореплаватели завезли компас в Европу. (Слайд 26)

Как и обычный магнит, земной шар имеет два магнитных полюса: северный и южный. Так как разноименные полюсы магнитов притягиваются, то северный полюс магнитной стрелки указывает направление на Южный магнитный полюс Земли. Этот полюс удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км. Северный магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса. Таким образом, магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Это приводит к тому, что направление стрелки компаса не совпадает с направлением географического меридиана, и она лишь приблизительно показывает направление на север. (Слайд 27)

Магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля "помнит" о смене полюсов. Анализ таких "воспоминаний" показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад. (Слайд 28)

На поверхности Земли имеются территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине. Такие области называются областями магнитной аномалии. Одна из таких территорий – Курская магнитная аномалия. (Слайд 29)

Иногда на Земле возникает кратковременное изменение магнитного поля Земли, так называемые магнитные бури. Наблюдения показывают, что они связаны с солнечной активностью. С поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки частиц: электронов и протонов. Они летят во всех направлениях, в том числе и к Земле. Магнитное поле, создаваемое этими частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю. (Слайд 30)

Магнитные бури оказывают сильное влияние на все живое на Земле. Изучением влияния различных факторов погодных условий на организм здорового и больного человека занимается специальная дисциплина - биометрология. Магнитные бури вносят разлад в работу сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системы, а также изменяют вязкость крови. (Слайд 31)

При взаимодействии заряженных частиц с магнитным полем Земли наблюдается их отклонение от первоначального направления в районы магнитных полюсов. В этих регионах Земли частицы влетают в верхние слои атмосферы, вызывая их ионизацию. Это приводит к возникновению красивейших явлений природы – полярных сияний. (Слайд 32)

Земное магнитное поле надежно защищает поверхность Земли от космического излучения, действие которого на живые организмы разрушительно. Не будь у Земли магнитного поля, защищающего ее от солнечной радиации, наша планета превратилась бы в выжженную пустыню, а живые существа погибли бы. (Слайд 33)

Перелетные птицы обладают способностью видеть магнитное поле Земли. Они ориентируются в любой местности и находят дорогу домой по линиям магнитного поля. (Слайд 34)

4. Закрепление изученного материала

1. В известном романе Жюля Верна “Пятнадцатилетний капитан” скрывавшийся на судне злоумышленник Негоро, желая сбить корабль с правильного курса, незаметно подложил под судовой компас железный брусок. Злой умысел удался: корабль пошел по неверному пути. Почему? (железный брусок притягивал к себе магнитную стрелку компаса, который при этом давал неверные показания.) (Слайд 35)
2. Почему удобно пользоваться намагниченной отверткой? (она лучше удерживает железные шурупы) (Слайд 36)
3. Укажите полюсы магнитов, учитывая, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный его полюс. (Слайд 37)

5. Домашнее задание

Параграфы 59, 60 прочитать.

Подготовить сообщение на выбранную тему:

1. “Компас, история его открытия”;
2. “Значение магнитного поля Земли для жизни на нашей планете” (Слайд 38)

Список использованной литературы и интернет источников

1. Лукашик В.И. Сборник задач по физике 7-9 класс: пособие для учащихся общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2005
2. Марон А.Е., Марон Е.А. Сборник качественных задач по физике: для 7-9 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2006
3. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – 12-е изд., стереотип. – М.: Дрофа,2009
4. Чеботарева А.В. Тесты по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина “Физика. 8 кл”. – М.: Издательство “Экзамен”, 2010
5. http://class-fizika.narod.ru/
6. http://files.school-collection.edu.ru/
7. http://ru.wikipedia.org/
8. http://images.yandex.ru/