Методическая разработка урока Электрический заряд.Закон кулона

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(ГБПОУ МТК)

Методическая разработка урока

по теме «ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ. ЗАКОН КУЛОНА»

Специальность15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок»

Автор: Мокрова Ирина

Иннокентьевна

Москва

2016

Тема урока : Электрический заряд. Закон Кулона

Цель урока: познакомить учащихся со значением, структурой и особенностями электродинамики как раздела физической науки, повторить основные понятия электростатики, углубляя и развивая изучаемые ранее; рассмотреть роль статического электричества в производстве и быту; формировать умение объяснять электрические явления на основе знаний об электрическом заряде и законе сохранения заряда, познакомить с историей открытия закона Кулона, сформулировать основной закон электростатики, формировать умение применять закон при решении качественных, вычислительных задач.

Ход урока

I.Актуализация знаний

Беседа по вопросам:

1. Из каких частиц состоит атом?

2. Чему равен заряд нейтрального атома?

3. Какой заряд приобретет атом, лишенный одного или нескольких электронов?

4. Как называется атом, лишенный нескольких электронов?

5. Какой заряд приобретет атом, если будет иметь избыточное количество электронов?

6. Как называется атом, имеющий недостаток электронов?

7. Как взаимодействуют два одноименно, разноименно заряженных тела?

8. Назовите единицы измерения заряда

I I. Изучение нового материала.

1. Знакомство с логической структурой раздела «Электродинамика»

2.Формирование основных понятий электростатики.

Электростатика - раздел теории электричества, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Электрический заряд - физическая величина, определяющая

силу электромагнитного взаимодействия, которая в 10³⁹ раз превышает силу гравитационного притяжения.

Виды зарядов. Существуют два вида электрических зарядов -положительный и отрицательный. Элементарный заряд (e) • Минимальным положительным зарядом обладает протон (+e),

минимальным отрицательным зарядом - электрон (- е)

Взаимодействие зарядов. Заряды одинаковых знаков отталкиваются, а с противоположными знаками - притягиваются друг к другу.

Точечный заряд - заряд, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием его взаимодействия на другие тела.

Дискретность заряда. Суммарный заряд равен сумме зарядов, входящих в состав атома, Q = N_*e.

Электризация тел - процесс получения электрически заряженных тел путем перехода электронов с одного вещества на другое как следствие различия их энергии связи.

Способы электризации: трение, соприкосновение, световое облучение.

Закон сохранения зарядов. Алгебраическая сумма зарядов в электрически замкнутой системе состояния постоянной.

q₁+q₂+q₃+…= const

Экспериментальное обоснование закона сохранения заряда:

Фронтальный эксперимент:

• положите на полоску бумаги полоску из полиэтилена. Погладьте их тыльной стороной ладони. Попробуйте развести их в разные стороны, а затем медленно сближайте. Что вы наблюдаете?

• подвесьте небольшую алюминиевую гильзу на шелковой нити к штативу и прикоснитесь наэлектризованной палочкой из плексигласа, потерев ее о бумагу. Как объяснить дальнейшее поведение гильзы?

• у каждого на парте есть небольшое количество мелко нарезанной бумаги . Потрите пластмассовую авторучку газетным листом бумаги и поднесите к мелким полоскам бумаги Что вы наблюдаете?

• потрите газетой надутый воздухом детский воздушный шар , поднесите его в стене класса и отпустите. Шар останется у стены и будет находится в таком положении долгое время.

Студенты ( по одному от каждой парты) с разноцветными шарами проходят по кабинету и украшают его стены, прикрепляя шары вышеизложенным способом.

3. Исторические сведения об обнаружении электрических свойств тел.(Заслушиваются

сообщения учащихся)

• Способность тел после натирания притягивать к себе мелкие предметы была известна в VI веке до нашей эры. Греческий философ Фалес Милецкий ( из г. Милета) обнаружил, что янтарь, потертый о мех , приобретает свойство притягиват пушинки, соломинки,. Легенда гласит, что дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном. Уронив его однажды в воду, она стала обтирать веретено шерстяным хитоном и заметила , что к веретену пристало несколько шерстинок , и , чем сильнее она вытирала веретено, тем больше прилипало шерстинок. Девушка рассказала об этом явлении отцу, и он не замедлил провести эксперимент с различными изделиями янтаря и обнаружил, что все они после натирания вели себя одинаково.

• Первые научные представления об электричестве были изложены придворным врачом английской королевы Елизаветы Уильямом Гильбертом(1544 -1603), который доказал, что способностью янтаря обладают стекло, сургуч, сера и притягивают не только соломинки, но и металлы, дерево, листья , камешки, комочки земли и воду. Именно Гильберту принадлежит введение в науку термина « электричество» , что значит «янтарь» от греческого слова «электрон».

• Губернатор немецкого города Магдебурга Отто Герике проводил любопытные опыты по электризации тел . Он изготовил из серы большой шар. Для этого он наполнил расплавленной серой стеклянный полый шар и разбил стеклянную оболочку шара после затвердевания серы. Натирая рукой шар из серы, он наблюдал притяжение к нему легких предметов, а также заметил, что пушинки *: кусочки бумаги, коснувшись шара, отскакивали от него. Ему также удалось заставить пушинку, коснувшуюся шара, плавать над наэлектризованным телом.

• Американский физик и политический деятель Бенжамин Франклин в 1778 г изменил понятие «стеклянное» электричество на положительное , а «смоляное» назвал отрицательным. Так появились положительно и отрицательно заряженные тела.

4. Воспроизведение опытов Гильберта с помощью простых приспособлений.

• Эксперимент 1.Положим на круглую опору ( можно использовать небольшую полиэтиленовую бутылку, наполненную водой или электрическую лампу накаливания на опоре) деревянную линейку. Потрем кусочком меха эбонитовую палочку и поднесем ее к деревянной линейке. Наблюдаем, что линейка пришла в движение, притягиваясь к эбонитовой палочке.

• Эксперимент 2. Заменим деревянную линейку на металлическую . Снова приблизим наэлектризованную эбонитовую палочку и наблюдаем движение металлической линейки.

• Эксперимент 3. Установим на опоре пластмассовую линейку и повторим предыдущий опыт. Наблюдаем процесс притяжения линейки к эбонитовой палочке .

• Эксперимент 4.Возьмем полиэтиленовую бутылку из - под лимонада, сделаем в ней небольшое отверстие и нальем слегка подкрашенную жидкость . Наэлектризуем

пластмассовую линейку и откроем отверстие, сделанное в нижней части бутылки и предварительно закрытое кусочком пластилина. Поднесем линейку к струйке воды. Объясните , почему струя воды притягивается к линейке?

4. Практическое значение электризации тел (Сообщение учащихся в форме доклада или презентации).

• На самых различных производствах с успехом применяют статическое электричество. Например, при электроокраске деталей движущиеся на контейнере окрашиваемые детали , например, корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд , и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски снижается.

• Искусственный мех, бархат, плюш, замша изготавливаются методом электроворсирования.

Эксперимент по демонстрации изготовления ворса

• Установим на штативе пластины плоского конденсатора в горизонтальном положении. Обкладки конденсатора соединим с полюсами электрофорной машины, а на нижнюю пластину конденсатора насыпаем мелко нарезанные листочки станиоля ( можно использовать новогоднюю мишуру). Заряжаем конденсатор с помощью электрофорной машины и одновременно протягиваем между его пластинами полоску бумаги, смазанную клеем. Листочки станиоля при своем движении к верхней пластине встречают бумагу и прилипают к ней.

• Для очистки воздуха используются электрофильтры. При изготовлении тканей в текстильной промышленности волокна заряжаются и отталкиваются друг от друга, прилипают к металлическим частям машины, путаются, вследствие этого учащаются обрывы.

• В типографиях при работе ротационных машин бумага электризуется, что приводит к ее свертыванию и браку при печатании. При перевозке горючих жидкостей в автоцистернах жидкости взбалтываются и электризуются, чтобы избежать возникновения искр и пожара, к корпусу автомашины прикрепляют металлическую цепь , которая при движении волочится по земле и отводит заряды в землю.

6.Способы борьбы со статическим электричеством

• В домашних условиях устранит заряды статического электричества довольно легко , повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60 -70%. Электризация устраняется, если к воде добавить гидрофильные вещества, напримв{ хлорид кальции, а также если протирать электризующиеся поверхности глицерином. Химическая промышленность сейчас выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды.

• На производстве, в местах скопления электрических зарядов устанавливаются специальные металлические щетки , которые заземляются. Заряды, возникающие н; деталях и узлах машин и станков , через эти щетки отводятся в землю.

• Можно бороться с электрическим зарядами с помощью специальных приборов -ионизаторов.

II. Изучение нового материала.

1. Знакомство с устройством и принципом действия крутильных весов.

2. Формулировка закона Кулона. Следует обратить внимание на точечность зарядов, для которых справедлив закон Кулона, на аналогию с законом всемирного тяготения.

3. Основные особенности кулоновских сил:

а) направлены вдоль прямой , соединяющей заряженные тела;

б) равны по модулю, противоположны по направлению, приложены к разным телам.

4. Формулирование понятия о единице заряда (1 кулон), которая устанавливается с помощью единицы силы тока (1 ампер).

1Кл = 1А*с

III. Углубление знаний, умений.

Решение задач

1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящихся на расстоянии 3 см друг от друга?

2. На каком расстоянии друг от друга заряды 1мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9мн?

3. Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мн, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд?

4. Два одинаковых шарика, расположенных на расстоянии 10 см друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды и взаимодействуют с силой 0,23мн. Найти число избыточных электронов на каждом шарике.

5. Два одинаковых металлических шарика, заряженные одинаковыми зарядами q и 4q, находятся на расстоянии г друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое расстояние надо их развести, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

6.Самостоятельная работа

ЗАПОЛНИТЕ ПРОПУСКИ В ТЕКСТЕ

1. Атом состоит из положительно заряженного ........ вокруг которого движутся..

2. Ядро состоит из ........ и ............

3. Протоны имеют ......... заряд, а электроны ............

4. У электрически нейтрального атома заряд ядра ...... ..заряду электронов.

5. Атом, потерявший один или несколько электронов, называется ........ ионом.

6. Атом, присоединивший один или несколько электронов, называется .. ..ионом

7. при электризации происходит переход,,,,,,,,,,,, с одного вещества на другое.

8. Минимальным положительным зарядом обладает…………., минимальным положительным зарядом обладает,,,,,,,,,,,,,.

РЕШИТЕ ЗАДАЧИ

1 вариант

1.С какой силой взаимодействуют два заряда по 12 нКл каждый , находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга.

2.На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мк КЛ и 6 нКл взаимодействуют с силой 12 мН.

2. Вариант

1.С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл , находящиеся на

расстоянии 2 см друг от друга.

2.Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга , имеют одинаковые положительные заряды и взаимодействуют с силой 3 мН. Определите заряды шариков.

Литература

1. 1.Физика для профессий и специальностей технического профиля. Дмитриева В.Ф. М.Образовательно-издательский центр «Академия», 2012. 448 с.

2. Физика: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования - 14-е изд., стер. Дмитриева В.Ф М.: Издательский центр «Академия», 2012. 464 с.

3. Буров В.А., Иванов А.И., Свиридов В.И. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 9-й класс. - М.: Просвещение, 1986.

4. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. - М.: Просвещение, 1985.