Цель урока: выявление основных свойств магнитного поля и способов его изображения через эксперимент.
Задачи.
Образовательные:
- выявить существование магнитного поля в процессе решения поставленной ситуации;
- дать определение магнитного поля;
- исследовать зависимость величины магнитного поля магнита от расстояния до него;
- исследовать взаимодействие полюсов двух магнитов;
- выяснить свойства магнитного поля;
- познакомиться с изображением магнитного поля через силовые линии.
Развивающие:
- развитие логического мышления; умения анализировать, сравнивать, систематизировать информацию;
Воспитательные:
- формировать навыки работы в группах;
- формировать ответственность в выполнении учебной задачи.
Оборудование: компьютер, интерактивная доска, мультимедийный проектор, презентация в программе Smart notebook, магниты полосовые, кольцеобразные и дугообразные, железные опилки, магнитная стрелка, источник тока, соленоид, соединительные провода.
Ход урока
Ситуация. Много веков назад это было. В поисках овцы пастух зашёл в незнакомые места, в горы. Кругом лежали чёрные камни. Он с изумлением заметил, что его палку с железным наконечником камни притягивают к себе, словно её хватает и держит какая-то невидимая рука. Поражённый чудесной силой камней пастух принёс их в ближайший город – Магнесу. Здесь каждый мог убедиться в том, что рассказ пастуха не выдумка – удивительные камни притягивали к себе железные вещи! Более того, стоило потереть таким камнем лезвие ножа, и тот сам начинал притягивать железные предметы: гвозди, наконечники стрел. Будто из камня, принесённого с гор, в них перетекала какая-то сила, разумеется, таинственная.
Учитель. О каком камне идёт речь в предании? (О магните.) Как объяснить описанное явление? Какие ещё необычные свойства есть у камня?
Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.
Учитель. У вас на партах лежат магниты < Рисунок 1> . Я предлагаю взять магниты и поднести их друг к другу, не касаясь. Что вы наблюдаете? Как объясняете? Почему происходит взаимодействие магнитов? Выходит между магнитами есть нечто такое, что мы не видим и не можем потрогать руками. Тогда это называют особой формой материи – полем. Магнитным полем. Выясняем тему урока и ставим цель урока – изучение магнитного поля. Не просто понятия магнитного поля, а его свойств.
Записываем тему в тетради. Работаем с учебником, выявляем ключевые слова этой темы.
Рисунок 1
Опыт Эрстеда. Демонстрация < Рисунок 2>. Попытки объяснить опыт. Здесь мы видим один магнит (магнитная стрелка), выходит проводник с током тоже представляет собой магнит, т.е. вокруг проводника с током существует магнитное поле. Вспоминаем, что такое электрический ток. Даем понятие магнитного поля.
Рисунок 2
Магнитное поле – особая форма материи (силовое поле), которое образуется вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Оно связано с движущимися зарядами.
Учитель. Выясним причину магнетизма. Если магнит пытаться разделить на части, то любой самый маленький кусочек будет иметь северный и южный полюс. В результате рассуждений приходим к гипотезе Ампера.
Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов <Рисунок 3>, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. 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. При движении электронов возникает магнитное поле, которое и вызывает намагниченность железа и стали. В подтверждение своей теории Ампер провел ряд опытов, один из которых “Взаимодействие параллельных токов” <Рисунок 4>. В 1897г. гипотезу подтвердил английский учёный Томсон, а в 1910г. измерил токи американский учёный Милликен.
Рисунок 3
Рисунок 4
Вывод: движение электронов представляет собой круговой ток, а вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле.
Учитель. Записываем основные свойства магнитного поля <Рисунок 5>.
Рисунок 5
Исследование магнитного поля.
Демонстрация. Рамка с током поворачивается во внешнем магнитном поле (силовое действие). Можно заменить опыт – поднести постоянный магнит к катушке с током, подвешенной на гибких проводах.
Вывод: магнитное поле определяется по его действию на движущийся заряд
Учащиеся подносят магнит к магнитной стрелке.
Вывод: магнитное поле оказывает силовое действие.
Учащиеся выполняют эксперименты по определению полюсов магнита и их взаимодействию (п.1 - 4 инструкции для учащихся) < Рисунок 6>.
Рисунок 6
Учитель. Ответьте на вопросы:
Как взаимодействуют два магнита?
Выводы: < Рисунок 7>
Рисунок 7
Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.
На нейтральной линии отсутствует магнитное действие
Учитель. Как сделать магнитное поле видимым?
2. Учащиеся выполняют эксперименты по определению магнитного спектра (п. 5-9 инструкции для учащихся). Графическое изображение силовых линий магнитного поля (работа в группах) <Рисунок 8>.
Рисунок 8
| № опыта | Объект эксперимента | Результат – графическое изображение линий магнитного поля |
| 1 | Полосовой магнит | |
| 2 | Кольцевой магнит | |
| 3 | Дугообразный магнит |
Подводим итоги II части эксперимента.
Выводы: железные опилки выстраиваются вдоль линий магнитного поля.
Линии, вдоль которых располагаются железные опилки, называются силовыми линиями магнитного поля (магнитный спектр). Магнитная линия – воображаемая линия, вдоль которой выстраивались бы оси магнитных стрелок <Рисунок 9>.
Рисунок 9
Учитель. Какую форму имеют силовые линии магнитного поля? Как зависит густота силовых линий от расстояния до магнита?
Вывод: силовые линии всегда имеют форму замкнутых закругленных линий.
Учитель. На рисунке изображена магнитная линия, линия изогнутая, направление магнитной линии определяется направлением магнитной стрелки. Направление указывает северный полюс магнитной стрелки. Очень удобно изображать линии именно при помощи стрелок.
Инструкция.
I часть
- Положите полосовой магнит на стол.
- Поднесите к нему другой магнит сначала одним полюсом, а затем другим.
- Соедините два магнита противоположными полюсами. Сделайте вывод о взаимодействии полюсов магнита.
- Поднесите скрепку к полюсам магнита и к нейтральной линии. Сделайте вывод о силовом действии магнита.
II часть
- Поместите на полосовой магнит кусок плотной бумаги.
- Сверху аккуратно насыпьте металлические опилки. Аккуратно постучите по листочку. Зарисуйте картину силовых линий в таблице.
- Проделайте опыт с кольцевым магнитом. Зарисуйте силовые линии в таблице.
- Тоже повторите с дугообразным магнитом.
Подводим итоги II части эксперимента. Свойства магнитных линий <Рисунок 10> .
Рисунок 10
1. У магнитных линий нет ни начала, ни конца. Это линии замкнутые. Раз магнитные линии замкнуты, то не существует магнитных зарядов.
2. Это линии, которые не пересекаются, не прерываются, не свиваются каким-либо образом. При помощи магнитных линий мы можем характеризовать магнитное поле, представить себе не только его форму, но и говорить о силовом воздействии. Если изображать большую густоту таких линий, то в этом месте, в этой точке пространства, у нас силовое действие будет больше.
Учитель. Рассмотрим магнитное поле прямого тока (видео). Из опыта видим, что магнитные стрелки <Рисунок 11> устанавливаются вокруг проводника в зависимости от направления тока в нем.
Рисунок 11
Учитель. Рассмотрим силовые линии катушки с током. С понятием соленоид мы знакомы с 8 класса.
Соленоид - это катушка в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток <Рисунок 12>.
Рисунок 12
3. По расположению силовых линий различают однородное и неоднородное магнитное поле.
Если линии располагаются параллельно друг другу, их густота одинакова, то в этом случае говорят, что магнитное поле однородно. Если, наоборот, этого не выполняется, т.е. густота разная, линии искривлены, то такое поле будет называться неоднородным.
Примеры однородного магнитного поля – это поле, которое встречается внутри катушки с большим числом витков или внутри прямолинейного, полосового магнита. Магнитное поле вне полосового магнита или то, что мы сегодня наблюдали на уроке, это поле неоднородное. Заполняем таблицу <Рисунок 13>.
Рисунок 13
| Неоднородное магнитное поле | Однородное магнитное поле | |
| Расположение линий | Искривлены, их густота различна | Параллельны, их густота одинакова |
| Густота линий | неодинакова | Одинакова |
| Сила | неодинакова | одинакова |
Закрепление.
По рисунку определите тип магнитного поля < Рисунок 14>.
Рисунок 14
- Определите, в какой точке магнитное поле сильнее или слабее.
- Решите упр 35(2)
- Ответьте на вопросы.
Рефлексия <Рисунок 15> .
Рисунок 15
- О каком предмете шла речь в легенде?
- Что существует возле проводника с током?
- Перечислите основные свойства магнитного поля?
- Что я узнал сегодня нового?
- Что я уже знал до этого урока?
- Что я понял, чему научился?
- Какие задания вызвали наибольший интерес?
- Какие трудности испытывали?
Д/з. Параграф 43,44 упр. 33; 34(2) < Рисунок 16>
Рисунок 16
По желанию - сообщения о магнитах и магнитных явлениях.
Литература.
- Перышкин А.В. Физика. 9кл.: учебник для общеобразоват. учреждений.- М.: Дрофа, 2010.
- http://school-collection.edu.ru/
- Дж. Уокер. Физический фейерверк. – М.: Мир, 1988.