Урок физики в 10 классе по теме 'Электрическое поле. Напряженность электрического поля'

Конспект урока по теме: «Электрическое поле. Напряженность электрического поля» (10 класс)

с применением ИДП (интегративно - дифференцированного подхода), на три уровня сложности.

Тема раздела: «Основы электродинамики»

Тема урока: «Электрическое поле. Напряженность электрического поля».

Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока:

1. Образовательные: сформировать понятия эл. поля, напряженности и силовых линий эл. поля, раскрыть физический смысл этих понятий; усвоить разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий двух теорий: дальнодействия и близкодействия; систематизировать знания учащихся о законах, описывающих свойства электрического поля; оценить возможность применения полученных знаний при рассмотрении конкретных примеров проявления эл. поля.

2. Развивающие: развивать навыки решения экспериментальных и расчетных задач; совершенствовать умения самостоятельно работать с дополнительной литературой по предмету; развивать мышление и логику при работе с табличным материалом и интерактивными технологиями; развивать интерес к исследовательской работе по предмету.

3. Воспитательные: продолжить формирование интереса к изучению законов электродинамики; воспитывать культуру общения при работе в классном коллективе; развивать коммуникативные способности и творческую активность.

Методы проведения урока:

- работа по модульной технологии с применением ИДП;

- решение логических заданий;

- экспериментальная работа;

- работа с таблицами;

- решение задач;

- интерактивные презентации;

- самостоятельная работа и работа в парах.

Межпредметные связи:

- математика: оценка аналитических зависимостей, решение систем уравнений;

- история физики: знакомство с биографиями ученых, их научными достижениями, изучение научных статей;

- информатика: построение логических цепочек, применение алгоритмов, использование ПК и мультимедийного проектора.

Материально - техническое оснащение: мультимедийный пректор, оверхед - проектор, таблицы, карточки, портреты ученых, ПК.

План урока:

№ Этап урока Виды и формы работы

1. Организационный Приветствие, постановка целей и задач урока

2. Изучение нового материала Работа по модульной технологии с применением ИДП

3. Закрепление практических навыков Работа с таблицами, решение задач, эксперименты, логические выводы

4. Итоговый Подведение итогов, выставление оценок, домашнее задание

Ход урока:

УЭ0. Постановка цели.

ДМЦ: Усвоить разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий двух теорий: дальнодействия и близкодействия. Сформировать понятия эл. поля, напряженности и силовых линий эл. поля, раскрыть физический смысл этих понятий. Уметь применять формулы рассматриваемых физических величин при решении стандартных задач.

Интегральные когнитивные стили

Дифференциальные когнитивные стили

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала (ИТ, ИЭ, ИД)

Содержание учебного материала (ДТ, ДЭ, ДД)

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ1. Изложение истории борьбы концепций близко- и дальнодействия.

ЧДЦ: Ознакомиться с кратким содержанием концепций теорий близкодействия и дальнодействия, Усвоить разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий двух теорий.

1 -ый уровень:

Изучите содержание приложения №2. Проследите этапы развития и становления теории, кратко запишите их последовательность в тетрадь, запомните имена ученых, повлиявших на развитие взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

(2 балла)

ИТ: Постарайтесь выделить суть теории дальнодействия и близкодействия, оценить разницу во взглядах.

Расскажите об этом соседу по парте.

(3 балла)

ИД: Составьте блок-схему или план логического изложения (логическую цепочку) рассматриваемого материала.

(3 балла)

ИЭ: Ознакомьтесь с содержанием книг Микловича И.В. «Физика в стихах», Тихомировой С.А. «Физика в пословицах, загадках, сказках», «Физика в художественной литературе».

Сочините стихотворение, сказку, частушку и т. п. , в основе сюжета которых лежит изучаемая тема.

(3 балла)

2 -ой уровень:

Работайте с изучением содержания приложения №2. Проследите этапы развития и становления теории, кратко запишите их последовательность в тетрадь в виде опорного конспекта. Оцените разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

Ознакомьтесь с приложением №3.

(3 балла)

ИТ и ИД: По содержанию Приложения №2 составьте блок-схему или план логического изложения (логическую цепочку), раскрывающую суть теории дальнодействия и близкодействия,

оценивая при этом разницу во взглядах.

Проверьте выполнение этого задания у соседа по парте.

Выскажите свои соображения по вопросу «Биография Фарадея и Максвелла и значение их работ для дальнейшего развития науки»

(3 балла)

ИЭ: Ознакомьтесь с содержанием книги В.И.Елькина «Занимательная физика в вопросах и ответах», составьте ребусы, используя ключевые слова: электризация, близкодействие, электромагнитное поле и т.п.

(3 балла)

3 -ий уровень:

Работайте с изучением содержания приложения №2. Проследите этапы развития и становления теории. Оцените разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

Ознакомьтесь с приложением №4.

Ознакомьтесь с оглавлениями книг:

- Е.М. Лифшиц «Теория поля»;

- В.Г. Пайкес «Экзаменационные задачи по школьному курсу физики»;

- Е.И. Тамм «Основы теории электричества»;

- П.С. Кудрявцев «Фарадей»,

Определите по желанию объем информации для самостоятельного изучения.

(2 балла)

ИТ: Подготовьте сообщение о развитии взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий по разработанному плану. Обсудите с соседом по парте. Попытайтесь вовлечь его в дискуссию.

(3 балла)

ИД: Используя курс «История физики», электронный учебник «Открытая физика. Ч. 2», составьте схему - логическую цепочку цикла познания по теме «Электрическое поле»; выделите этапы развития физического знания, причины разделения взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий, гипотезы - модели, предлагаемые для разрешения противоречий.

(2 балла)

ИЭ: После изучения и осмысления материала инсценируйте спор двух ученых с различными взглядами на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

(3 балла)

Механическое действие тел друг на друга происходит или при непосредственном соприкосновении тел, или при наличии между ними какого-либо материального посред­ника. Так при ударе двух шаров осуществляется непосредственный контакт обоих взаимодействующих тел, а при буксировке одного автомобиля другим, действие первого автомобиля ко второму пере­дается через третье тело - трос. Во всех случаях, когда между двумя взаимодействующими телами нет контакта, можно обнару­жить такое «третье тело», которое, являясь посредником, передает действие от одного тела к другому, причем действие передается с ко­нечной скоростью. Иное дело - взаимодействие электрических зарядов. Заря­женные тела действуют друг на друга, хотя на первый взгляд нет никакого посредника между ними (воздух таким посредником быть не может, так как электрическое взаимодействие происходит и в вакууме).

В начале урока учитель отмечает, что на природу передачи электромагнитных взаимодействий существовало два взгляда, две теории пытались отстоять свою правоту в споре по этому вопросу. Борьба этих двух концепций сыграла огромную роль в развитии учения об электрических явлениях. В чем же заключалась суть этих теорий?

Вопрос о передаче воздействия одного заряда на другой являет­ся необходимым «мостиком» при переходе от понятия об электриче­ском заряде к электрическому полю. Для нужд электростатики нет необходимости в его рассмотрении: все наблюдаемые в электро­статике явления объяснимы и без введения понятия поля (на основе закона Кулона).

В 1785 г. был установлен закон Кулона. Закон Кулона поразительно напоминал закон всемирного тяготения Ньютона. Это позволяло применить к решению задач электростатики многие методы, разработанные к тому времени в механике, и было одной из причин того, что большинство ученых XVIII - первой половины XIX в. при объяснении электрических явлений придержива­лись теории дальнодействия. Считалось, что взаимодей­ствие электрических зарядов, о природе которых, кстати говоря, в то время ничего не было известно, осущест­вляется мгновенно через пустое пространство. Если один из зарядов изменяет свое местоположение (изме­няется расстояние между зарядами), то в соответствии с законом Кулона мгновенно изменяется сила, действу­ющая на другой заряд.

В теории дальнодействия отрицалась необходимость передающей взаимодействие промежу­точной среды. Допуская возможность передачи силовых воздействий без материального промежуточного агента, сторонники теории даль­нодействия тем самым допускали движение «само по себе», без уча­стия материи (в отрыве от нее).

Однако в электромагнитных явлениях реальность поля стано­вится несомненной, и их закономерности описывают при помощи полевых характеристик, вводимых в электростатике и магнитоста­тике. Поэтому все электро- и магнитостатические явления необ­ходимо описывать при помощи теории близкодействия. Сущность ее составляет предположение о том, что взаимодействие между уда­ленными друг от друга телами всегда осуществляется через проме­жуточные звенья (или среду), передающие взаимодействие от точки к точке в течение конечного времени.

Первоначальная наивная форма теории близкодействия основа­на на представлении о необходимости либо непосредственного кон­такта, либо реальной вещественной связи между взаимодействую­щими телами.

Сторонники дальнодействия считали также, что взаимодействие осуществляется мгновенно при любом расстоянии между телами. Это предположение не оправдалось, по­скольку впоследствии было установлено, что электромагнитные процессы распространяются с конечной скоростью (в вакууме с = 3 • 10⁸ м/с).

Для покоящихся зарядов (электростатика) само выражение «скорость передачи взаимодействия» лишено смысла, но для движущихся зарядов конечная скорость распространения взаимодействия означает, что при перемещении заряда А относительно В сила, действующая на заряд В, изменяется не сразу, а лишь спустя некоторое время после начала перемещения.

Таким образом, в науке выдвигались две противопо­ложные точки зрения относительно взаимодействий: дальнодействие, отрицающее участие каких бы то ни было промежуточных материальных посредников в осу­ществлении взаимодействий, и близкодействие, исходя­щее из представления о том, что взаимодействия переда­ются с помощью материальных посредников - полей.

Далее обращаем внимание учащихся на хронологию развития взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий. и предлагаем ознакомиться с Приложением №2 «Хронология развития взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий» и Приложением №3 «Историческая справка» или биографии ученых - Фарадея и Максвелла.

Для учащихся 3 -го уровня можно предложить ознакомиться со статьями Максвелла о теории поля.

В заключении изучения УЭ1 учитель предлагает выполнить соответствующие задания и ответить на вопросы..

Для учащихся ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД предлагается следующий план изложения рассмотренного материала:

- Как решается вопрос о передаче взаимодействий эл. зарядов;

- Суть теории дальнодействия;

- Необходимость использования теории близкодействия;

- Оценка разницы во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

- Основные вехи жизненного пути Фарадея и Максвелла.

1 -ый уровень:

Изучите §91 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. и содержание приложения №1.

Оцените разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

Зафиксируйте суть каждой теории в тетради, учитывая кто из ученых поддерживал каждую из теорий.

(2 балла)

ДТ: Подготовьте сообщение о развитии взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий. Расскажите соседу по парте.

(3 балла)

ДД: Составьте ОК или тезисный план рассматриваемого материала.

(3 балла)

ДЭ: Ознакомьтесь с содержанием книг Микловича И.В. «Физика в стихах», Тихомировой С.А. «Физика в пословицах, загадках, сказках», «Физика в художественной литературе».

Выберете стихотворение. Поговорку, сказку или назовите художественное произведение, в которых описаны понятия, явления, физические процессы рассматриваемые на нашем уроке.

(3 балла)

2 -ой уровень:

Изучите §91 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. и содержание приложения №1. Ознакомьтесь с приложением №2 и №3.

Оцените разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

Запишите основные положения изученного материала в тетради в виде опорного конспекта.

(3 балла)

ДТ и ДД: Составьте тезисный план или таблицу по содержанию Приложения №1. Проверьте выполнение этого задания у соседа по парте.

Перескажите соседу по парте биографию Фарадея и Максвелла.

(3 балла)

ДЭ: Ознакомьтесь с содержанием книги В.И.Елькина «Занимательная физика в вопросах и ответах»,

решите кроссворды

( 3 балла)

3 - ий уровень:

Изучите §91 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. и содержание приложения №1 и №4.

Оцените разницу во взглядах на природу передачи электромагнитных взаимодействий.

Ознакомьтесь с оглавлениями книг:

- Е.М. Лифшиц «Теория поля»;

- В.Г. Пайкес «Экзаменационные задачи по школьному курсу физики»;

- Е.И. Тамм «Основы теории электричества»;

- П.С. Кудрявцев «Фарадей»,

Определите по желанию объем информации для самостоятельного изучения.

(2 балла)

ДТ: Подготовьте сообщение о развитии взглядов на природу передачи электромагнитных взаимодействий по разработанному плану. Обсудите с соседом по парте. Попытайтесь вовлечь его в дискуссию.

(3 балла)

ДД: Используя курс «История физики», электронный учебник «Открытая физика. Ч. 2», осмыслите и переработайте информацию, составьте конспект или тезисный план рассматриваемого материала.

(2 балла)

ДЭ: После изучения и осмысления материала составьте эссе на тему: «Единство и борьба противоположностей».

(3 балла)

УЭ2. Идея Фарадея. Существование электрического поля, его свойства.

ЧДЦ: Рассмотреть идею Фарадея. Экспериментально подтвердить существование эл. поля. Провести оценку скорости распространения электромагнитных взаимодействий.

Ввести понятие электрического поля. Рассмотреть свойства эл. поля.

1 -ый уровень:

- Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н.

Определение эл. поля, его основные свойства выучить и записать в тетрадь.

Обратить внимание на то, каким образом Фарадей смог оценить скорость распространения электромагнитных взаимодействий двух эл. зарядов.

(1 балл)

ИТ: Внимательно изучите идею Фарадея. Каким образом ему удалось доказать справедливость теории близкодействия?

Запишите определение эл. поля и его свойства в тетрадь.

Проведите опрос соседа по парте.

(2 балла)

ИЭ, ИД: Объяснить, какая теория лежит в основе наблюдаемого явления?

Происходит взаимодействие на расстоянии. Может дело в воздухе, кото­рый находится между телами?

Сделать вывод о причинах происходящего.

Сформулировать определение эл. поля.

(2 балла)

2 - ой уровень:

- Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Определение эл. поля, его основные свойства выучить и записать в тетрадь.

Обратить внимание на то, каким образом Фарадей смог оценить скорость распространения электромагнитных взаимодействий двух эл. зарядов.

(1 балл)

ИТ: Внимательно изучите идею Фарадея. Каким образом ему удалось доказать справедливость теории близкодействия?

Запишите определение эл. поля и его свойства в тетрадь. Подчеркните опорные слова.

О каких еще полях вам известно? На каких уроках вы с ними знакомились?

Проведите опрос соседа по парте.

(2 балла)

ИЭ, ИД: Объяснить, какая теория лежит в основе наблюдаемого явления?

Сделать вывод о причинах происходящего.

Сформулировать определение эл. поля.

(2 балла)

3 - ий уровень:

Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н.

Найдите в тексте формулировки определения эл. поля, его основных свойств и заучите их.

Обратите внимание на то, каким образом Фарадей смог оценить скорость распространения электромагнитных взаимодействий двух эл. зарядов.

Рассчитайте, за какое время радиосигнал достигнет поверхности Луны, если он послан с Земли.

(1 балл)

ИТ, ИД, ИЭ: Объяснить, какая теория лежит в основе наблюдаемого явления?

Сделать вывод о причинах происходящего.

Сформулировать определение эл. поля. Свойства поля запишите в тетрадь.

В каких формах может существовать материя? Выделить общее и существенное, объединяющее эти формы.

(2 балла)

После знакомства учащихся с историей борьбы двух теорий - дальнодействия и близкодействия учителю необходимо кратко рассказать о том, каким образом теория близкодействия одержала окончательную победу, особо отмечая роль М.Фарадея.

Одним из физиков XIX в., которому идея дальнодействия казалась неприемлемой, был М.Фарадей. Ему была чужда мысль о том, что тело может производить не­посредственное действие в тех местах, в которых оно не находится и которые отделены от него пустым про­странством. Согласно представлениям Фарадея, дейст­вие одного тела на другое может осуществляться либо непосредственным соприкосновением, либо передавать­ся через промежуточную среду. Роль «посредника» для взаимодействия электрически заряженных тел выпол­няет электрическое поле.

Оригинальность взглядов Фарадея отчасти свя­зана с особенностями его пути в науку. Сын кузнеца, он получил только начальное образование и уже в 13 лет начал трудовую жизнь. Работая переплетчиком, маль­чик увлекался чтением книг, особенно по естественным наукам - физике и химии. Он посещал общедоступные лекции видных ученых, проводил в домашних услови­ях опыты по физике и химии, а в 21 год начал работать ассистентом в лаборатории английского физика и хими­ка Г. Дэви. Уже через четыре года Фарадей стал вести самостоятельные научные исследования. Он не воспри­нял господствующей среди ученых того времени теории дальнодействия. Суть его взглядов на взаимодействие заряженных тел на современном научном языке можно сформулировать так: с каждым электрическим зарядом в окружающем пространстве связано электрическое поле; изменение местоположе­ния заряда вызывает в этом поле возмущение, которое распространяется с конечной скоростью; когда возму­щение достигает другого заряда, он «чувствует» измене­ние силы взаимодействия.

Итак, перемещение заряда «чувствуют» все окружающие его заряды, но не одновременно. Что сигнализирует заряду В об изме­нениях, происшедших с зарядом А? Что при этом изменяется в той точке, где расположен заряд В? Какой процесс протекает меж­ду зарядами А и В? Ответ на эти вопросы можно дать, прибегая к понятию электрического поля.

На введении понятия электрического поля следует остановиться подробнее.

То, что электрическое поле объек­тивно существует, что оно матери­ально, доказывается при рассмотре­нии явлений, происходящих при ус­коренном движении электрических зарядов.

Пока электрические заряды q₁ и q₂ неподвижны и находятся в точ­ках А и В, на заряд q₂ со сторо­ны заряда q₁ действует сила F, направленная вдоль прямой ВА (рис.1). Если в некоторый мо­мент времени t заряд q₁ начинает двигаться из точки А к точке С, то модуль и направление силы, действующей на заряд q₂, должны изме­ниться. Согласно закону Кулона эти изменения должны были бы проис­ходить мгновенно, т. е. в любой мо­мент времени кулоновская сила должна быть направлена вдоль прямой, соединяющей заряды.

Однако в действительности на­блюдается другая картина. Если в некоторый момент времени t заряд q₁ выходит из состояния покоя и дви­жется ускоренно, то изменение силы, действующей со стороны заряда q₁ на заряд q₂ наблюдается лишь через промежуток времени Δt, определяе­мый выражением Δt = l/с, где l - расстояние между зарядами, с = 3,0×10⁸ м/с - скорость света в ва­кууме.

Запаздывание изменений взаимодействия электрических заря­дов при их ускоренном движении до­казывает справедливость теории по­ля. С этой

Рис. 1

скоростью распространя­ются любые изменения в электри­ческом поле при ускоренном движе­нии электрических зарядов.

Запаздывание изменений в элект­рическом поле на расстояниях в не­сколько метров обнаружить довольно трудно из-за большого значения ско­рости света. В космонавтике же эти запаздывания не только легко обна­ружить, но они создают определен­ные дополнительные трудности в уп­равлении космическими аппаратами. Так, при управлении луноходом команды, отправленные антеннами ра­диопередатчиков с пункта космичес­кой связи, достигали приемных ан­тенн лунохода лишь через 1,3 с после отправления, так как расстояние от Земли до Луны составляет примерно 400 000 км. При осуществлении по­садки на поверхность планеты Вене­ра автоматические космические стан­ции «Венера» получали команды с Земли спустя 3,5 мин после их от­правления, так как расстояние между Землей и Венерой превышало 60 млн. км.

Итак, согласно идеям Фарадея вокруг каждого электрического заря­да существует электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. Изменяется поле заряда - изменяется и его действие. Электростатическое поле и заряд всегда существуют вместе, и дать определение электрического поля так же трудно, как и дать определение заряда. Но поле можно обнаружить по его про­явлениям и, исследуя их, ввести характеристики поля.

О существовании Эл. поля учащиеся делают вывод на основе эксперимента.

Эксперимент 1( 1- ый уровень):

Подвесим на нитке легкую металлическую гильзу из фольги. Медленно при­близим к гильзе вертикально расположенную пластину пенопласта, предвари­тельно зарядив ее натиранием шерстью.

- Что происходит? (Контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали.)
Так происходит взаимодействие на расстоянии. Может дело в воздухе, кото­рый находится между телами?

Эксперимент 2 (2 -ой уровень):

Заряженные электроны помещают под колокол воздушного насоса. Воздух выкачивают. В безвоздушном пространстве электрон по-прежнему заряжен.

- Какой можно сделать вывод? (Во взаимодействии воздух не участвует.) Как же тогда осуществляется взаимодействие?

Эксперимент 3 (3 - й уровень):

Два легких одинаково наэлектризованных шарика взаимодействуют в воздухе (рис. 2а). При помещении одного из них внутрь заземленной сферы (рис. 2б) взаимодействие не наблюдается, хотя заряды шариков не изменились (металлический конденсатор экранирует внешнее поле).

Продемонстрировав дей­ствие электрического поля на заряд, помещенный в него, следует особо под­черкнуть, что электричес­кое поле не является аб­страктным образом, введен­ным для удобства описания электрических воздейст­вий, оно представляет со­бой объективную реальность, особую форму материи, обладающую определенными физи­ческими свойствами. Эта форма материи неизменно сосуществует с электрическим зарядом, независимо от наличия вблизи его других зарядов. При наличии в электрическом поле других зарядов оно осуществляет взаимодействие с ними.

Рис. 2

Итак, «Материя может существовать в двух формах: вещества и поля».

Можно предложить учени­кам выделить общее и существенное, объединяющее эти формы, - объективность существования и действие на наши органы чувств, т. е. их проявление - действие с какой-то силой на другие мате­риальные объекты, излучение и т. д.

Возникает естественный вопрос: «Как действует электрическое поле на наши органы чувств?»

В опытах, рассмотренных нами, элект­рическое поле действует на наши органы чувств опосредованно. Оно действует на электрические заряды, заряженные тела или ча­стицы, перемещение которых фиксируют наши органы чувств, или на приборы, показания которых, в свою очередь, фиксируем мы.

Электрическое поле существует реально; его свойства можно исследовать опытным путем. Но мы не можем сказать, из чего это поле состоит. Здесь мы дохо­дим до границы того, что известно науке. Дом состоит из кирпичей, плит и других материалов, которые в свою очередь состоят из молекул, моле­кулы - из атомов, атомы - из эле­ментарных частиц. Более же простых образований, чем элементарные час­тицы, мы не знаем. Так же обстоит дело и с электрическим полем, ни чего более простого, чем поле, мы не знаем. Поэтому о природе электрического поля мы можем сказать:

во-первых, поле материально, оно существует независимо от нас, от на­ших знаний о нем;

во-вторых, поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире.

Установление этих свойств и фор­мирует наши представления о том, что такое электрическое поле.

При изучении электрического по­ля мы сталкиваемся с особым видом материи, движение которой не подчи­няется законам механики Ньютона. С открытием электрического поля впервые за всю историю науки поя­вилась глубокая идея: существуют различные виды материи и каж­дому из них присущи свои законы.

Главное свойство электри­ческого поля - действие: его на элек­трические заряды с некоторой силой. По действию на заряд устанавли­вают существование поля, распреде­ление его в пространстве, изучают все его характеристики.

Электрическое поле неподвиж­ных зарядов называют электроста­тическим. Оно не меняется со вре­менем. Электростатическое поле со­здается только электрическими за­рядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ними связано.

1 -ый уровень:

- Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Прочитайте определение эл. поля, его основные свойства

(1 балл)

ДТ: Внимательно изучите идею Фарадея. Запишите определение эл. поля и его свойства в тетрадь.

Проведите опрос соседа по парте.

(2 балла)

ДЭ, ДД: Что происходит? (Контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали.)

Описать наблюдаемое явление. Сделать вывод о причинах происходящего.

Сформулировать определение эл. поля.

(2 балла)

2 - ой уровень:

- Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Знать определение эл. поля, его основные свойства

(1 балл)

ДТ: Внимательно изучите идею Фарадея. Запишите определение эл. поля и его свойства в тетрадь. Подчеркните опорные слова.

Подумайте, встречались ли вам эти опорные или аналогичные по смыслу слова при изучении других предметов?

Проведите опрос соседа по парте.

(2 балла)

ДЭ, ДД: Что происходит? Как осуществляется взаимодействие?

Описать наблюдаемое явление. Сформулировать определение эл. поля.

(2 балла)

3 - ий уровень:

Изучить § 92 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Найдите в тексте формулировки определения эл. поля, его основных свойств и заучите их.

Сделайте в тетради рисунок, позволяющий рассчитать скорость распространения электромагнитных сигналов.

(1 балл)

ДТ, ДЭ, ДД: Объясните эксперимент. Сделайте вывод о причинах происходящего.

Сформулируйте определение эл. поля. Свойства поля запишите в тетрадь.

Ответьте на вопрос: «Как действует электрическое поле на наши органы чувств? На другие материальные объекты, излучение и т.д.»

(2 балла)

УЭ3. Напряженность Эл. поля. Принцип суперпозиции полей.

ЧДЦ: Введение силовой характеристики эл. поля, указание способов ее определения и оценка единиц измерения. Раскрытие физического смысла данной физической величины. Формулировка принципа суперпозиции полей. Продолжение аналогии между эл. полем и полем тяготения.

1 -ый уровень:

ИТ, ИД, ИЭ: Изучите §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Составьте план изложения учебного материала, сравните свой вариант с предложенным.

(1 балл)

- Прочитайте определение напряженности эл. поля,

запомните основные формулы напряженности эл. поля.

(1 балл)

- Решите задачу.

(1 балл)

- Воспользуйтесь алгоритмом решения задач; примените его к решению данной задачи, расписав пошаговые действия, выполненные вами.

(1 балл)

- Ознакомьтесь с данными таблицы

« Характерные напряженности электростатического поля».

(1 балл)

2 - ой уровень:

ИТ, ИД, ИЭ: Найдите в тексте §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. формулировки определений напряженности Эл. поля, напряженности поля точечного заряда, принципа суперпозиции полей, однородного и неоднородного полей.

Выучите определения и

основные формулы напряженности эл. поля.

Обратите внимание на правило нахождения направления вектора напряженности, сделайте соответствующий рисунок в тетради.

(1 балл)

- Составьте схему - логическую цепочку или тезисный план изложения изученного учебного материала, обсудите его с соседом по парте.

(2 балла)

- Примените формулы к решению предложенной задачи, используя алгоритм.

(2 балла)

- Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте алгоритм решения задач такого типа. Сравните выделенные вами шаги с действиями алгоритма .

(1 балл)

- Ознакомьтесь с данными таблицы

« Характерные напряженности электростатического поля», сделайте выводы.

(1 балл)

- Проведите аналогию между полем тяготения и электростатическим полем,

сравните силы и величины, их определяющие; заполните таблицу, сравните выполнение задания с соседом по парте. Проконтролируйте себя, обратившись к материалам теории.

(2 балла)

3 - ий уровень:

ИТ, ИД, ИЭ: Ознакомьтесь с текстом §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Запомните формулировки определений напряженности эл. поля, напряженности поля точечного заряда, принципа суперпозиции полей, однородного и неоднородного полей.

(1 балл)

- Составьте план - схему изложения темы «Напряженность электри­ческого поля. Принцип суперпозиции электрических полей». Такой план-схема не должен состоять только из назывных предложений (названий рассматриваемых подтем, вопросов), он должен содер­жать вопросы, на которые следует ответить на каждом этапе изло­жения (рассуждений), или указания действий, которые необходимо выполнить.

Обсудите несколько вариантов в классе. Выбрав лучший, запишите его в тетрадь.

(2 балла)

- Обратите внимание на правило нахождения направления вектора напряженности. Разработайте несколько заданий, проверяющих усвоение принципа суперпозиции полей. Предложите выполнение заданий учащимся 1-го уровня, проверьте правильность выполнения.

(2 балла)

- Примените формулы к решению предложенной задачи, используя алгоритм.

(3 балла)

- Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте алгоритм решения задач такого типа. (1 балл)

- Воспользовавшись дополнительными источниками информации, оцените характерные напряженности электростатического поля, существующие в природе. Составьте таблицу, сравните с представленной.

(1 балл)

Недостаточно утверждать, что электрическое поле существует. На­до ввести количественную характе­ристику поля. После этого электри­ческие поля можно будет сравни­вать друг с другом и продолжать изучать их свойства.

Электрическое поле обнару­живается по силам, действующим на заряд. Можно утверждать, что мы знаем о поле все, что нам нужно, если будем знать силу, действую­щую на любой заряд в любой точке поля.

Поэтому надо ввести такую ха­рактеристику поля, знание которой позволит определить эту силу.

Учащимся предлагается для ознакомления теория введения понятие силовой характеристики поля, ее аналитический вид, рассматриваются основные свойства, формулируется принцип суперпозиции полей.

Электростатическое поле действует на неподвижные электрические заряды. Опыт­ным путем (опыт с электростатическим маятником) было обнаружено, что при внесении различных зарядов q₁,q₂ , q₃ и т. д. в точку А поля, созданного зарядом Q (рис. 3),

Рис. 3

отношение силы F, действующей на внесенный заряд, к значению заряда остается неизменным,

т.е. F₁ / q₁ = F₂ / q₂ = … = F_n / q_n = const.

Эту величину назвали напряженностью электростатического поля и обозначили буквой Е. Напряженность поля равна отно­шению силы, с которой поле дей­ствует на точечный заряд, к этому заряду.

Напряженность электростатического поля Е = F / q - векторная величина, так как сила F- вектор, а заряд q- скаляр. Направление вектора Е совпадает с направлением силы F, действующей на внесенный в эту точку заряд q> 0.

Учитель обращает внимание на то, что необходимо учесть следующее:

а) Так как отношение F / q = Е в данной точке поля не зависит от значения заряда q, то напряженность является характеристикой поля, в котором находится данный заряд.

б) Вносимый в поле заряд q должен быть таким, чтобы его дей­ствием можно было пренебречь. Такой заряд обычно называют пробным. Внесение его в поле заряда Q практически не изменяет
это поле.

в) В других точках поле будет характеризоваться другой напряженностью Е.

Если во всех точках поля напряженность постоянна, то такое поле называется однородным. В общем случае поле неоднородно и Е ≠ const.

г) Если Е = F / q, то F= Еq, т. е. по известной напряженности можно определить силу F, действующую на электрический заряд, помещенный в данную точку электростатического поля. Это дает право считать напряженность поля Е силовой характеристикой электростатического поля.

При q> 0 F и Е совпадают по направлению. При q< 0 направления этих векторов про­тивоположны.

Вектор напряженности в любой точке электрического поля направ­лен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд (рис.4).

Рис. 4

Необходимо понимать, что формула Е = F / q является, по существу, определением напряженности поля и не меняет свой вид в разных системах единиц. Если же взять частный случай элек­тростатического поля точечного заряда, то по закону Кулона можно определить модуль силы F, действующей на заряд q в точке, нахо­дящейся на расстоянии r от заряда Q : F =k |Q|×|q|/ r², а значение напряженности в этом случае

\Е\=k|Q|/ r². В СИ \Е\ = |Q|4πε₀ / r² (в вакууме).

Напря­женность поля в единицах СИ можно выразить в ньютонах на кулон (Н/Кл).

Далее можно предложить учащимся поработать с таблицами.

Характерные напряженности электростатического поля

Источник

Напряжен-

Источник

Напряжен-

электростатического

ность поля,

электростатического

ность поля,

поля

Н/Кл

поля

Н/Кл

Фоновое излучение кос-

3 • 10 ^-6

Солнечный

10³

мического пространства

свет

Электропроводка

10 ^-2

Гроза

10⁴

Радиоволны

10 ^-1

Пробой воздуха

3 10⁶

Электрические часы

1,5

Мембрана клетки

10 ⁷

Стереосистема

10

Импульсный лазер

5 10¹¹

Гелий-неоновый лазер

100

Протон в атоме водорода

6 10¹¹

Атмосфера (ясная погода)

150

Поверхность пульсара

10¹⁴

Брызги воды в душе

800

Поверхность ядра урана

2 • 10²¹

Аналогия между полем тяготения и электростатическим полем:

1 -ый уровень:

ДТ, ДД, ДЭ: Изучите §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. , следуйте плану изложения учебного материала.

(1 балл)

- Прочитайте определение напряженности эл. поля,

запомните основные формулы напряженности эл. поля.

(1 балл)

- Решите задачу.

(1 балл)

- Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сравните выделенные вами шаги с действиями алгоритма решения задач такого типа.

(1 балл)

- Ознакомьтесь с данными таблицы « Характерные напряженности электростатического поля».

(1 балл)

2 - ой уровень:

ДТ, ДД, ДЭ: Найдите в тексте §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. формулировки определений напряженности Эл. поля, напряженности поля точечного заряда, принципа суперпозиции полей, однородного и неоднородного полей.

Выучите определения и

основные формулы напряженности эл. поля.

Обратите внимание на правило нахождения направления вектора напряженности, сделайте соответствующий рисунок в тетради.

(1 балл)

- Следуя плану изложения учебного

материала, расскажите соседу по парте, что вы узнали о силовой характеристике эл. поля.

(2 балла)

- Примените формулы к решению предложенной задачи, используя алгоритм.

(2 балла)

- Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте алгоритм решения задач такого типа. Сравните выделенные вами шаги с действиями алгоритма .

(1 балл)

- Ознакомьтесь с данными таблицы « Характерные напряженности электростатического поля», сделайте выводы.

(1 балл)

- Проведите аналогию между полем тяготения и электростатическим полем, сравните силы и величины, их определяющие; заполните таблицу, сравните выполнение задания с соседом по парте. Проконтролируйте себя, обратившись к материалам теории.

(2 балла)

3 - ий уровень:

ДТ, ДД, ДЭ: Ознакомьтесь с текстом §93 учебника «Физика-10» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. Запомните формулировки определений напряженности эл. поля, напряженности поля точечного заряда, принципа суперпозиции полей, однородного и неоднородного полей.

(1 балл)

- Изучите план - схему изложения темы «Напряженность электри­ческого поля. Принцип суперпозиции электрических полей». Такой план-схема не должен состоять только из назывных предложений (названий рассматриваемых подтем, вопросов), он должен содер­жать вопросы, на которые следует ответить на каждом этапе изло­жения (рассуждений), или указания действий, которые необходимо выполнить. Используя план - схему, перескажите изученный теоретический материал соседу по парте.

(2 балла)

- Обратите внимание на правило нахождения направления вектора напряженности. Подготовьте для соседа по парте задание - чертеж, проверяющее усвоение принципа суперпозиции полей, проверьте правильность выполнения.

(2 балла)

- Примените формулы к решению предложенной задачи, используя алгоритм.

(3 балла)

- Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте алгоритм решения задач такого типа. (1 балл)

- Проанализировать данные таблиц «Характерные напряженности электростатического поля» и «Аналогия между полем тяготения и электростатическим полем», сделать выводы.

(1 балл)

Наименование

Величины

В поле тяготения

В электростатич. поле

- Характеристика тела, от которой

зависит сила, действующая на него

- Величина, определяющая свойства поля

- Сила, действующая на тело или на заряд

Масса m

Ускорение свободного падения g

F = mg

Заряд q

Напряженность поля E

F = qE

Если на тело действует несколько сил, то согласно законам механики результирующая сила равна геомет­рической сумме сил: F= F₁+F₂+…•

На электрические заряды дей­ствуют силы со стороны электри­ческого поля. Если при наложении полей от нескольких зарядов эти по­ля не оказывают никакого влияния друг на друга, то результирующая сила со стороны всех полей должна быть равна геометрической сумме сил со стороны каждого поля. Опыт показывает, что именно так и про­исходит на самом деле. Это озна­чает, что напряженности полей скла­дываются геометрически.

В этом состоит принцип супер­позиции полей, который форму­лируется так: если в данной точке пространства различные заряжен­ные частицы создают электрические поля, напряженности которых Ё₁, Е₂, Ё₃ и т. д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна:

Е=Ё₁+Ё₂ + Ё₃ + ...E_n

Благодаря принципу суперпози­ции для нахождения напряженности поля системы заряженных частиц в любой точке достаточно знать вы­ражение для напряженности поля точечного заряда. Принцип суперпозиции электрических полей - опытный факт. При вычислении с помощью этого принципа напряжен­ностей и сил, действующих на заряженные тела (в дальнейшем будет показано, что и при вычислении потенциала), мы всегда получаем результаты, согласующиеся с опытом.

Проще всего продемонстрировать справедливость этого принципа для следующего частного случая: помещая пробный заряд до между двумя шарами с зарядами q₁=q₂ убеждаются, что посередине между ними находится положение равновесия пробного заряда. Если убрать один из шаров, можно наблюдать действие оставшегося шара.

Рис.5

С принципом суперпозиции учащихся целесообразно ознакомить при решении задач.

При решении задач на тему «Электростатика» рекомендуется:

-сделать рисунок, показать на нем заряды, проводники, ем­кости;

-изобразить направление силовых линий электрических полей (рис. 5), а также все силы, действующие на заряженные тела;

-определять силу взаимодействия между зародами по закону Кулона только в случае, если заряды можно считать точечными;

-для определения числовых значений зародов после соприкос­новения заряженных тел применять закон сохранения электриче­ских зародов;

-при действии на заряженное тело нескольких сил иди полей применять принцип суперпозиции;

-в случае равновесия системы заряженных тел использовать для каждого из них общие условия равновесия (ΣF_i ≠ 0 , ΣM_i ≠ 0 );

-при расчете перемещений, скоростей, ускорений и масс элек­трических зародов использовать формулы кинематики, второй за­кон Ньютона и закон сохранения энергии.

Изучение § учебника учитель рекомендует завершить самостоятель­ной работой - составлением плана-схемы изложения изученного на этом уроке материала. Важно объяснить учащимся, что такой план-схема не должен состоять только из назывных предложений (названий рассматриваемых подтем, вопросов), он должен содер­жать вопросы, на которые следует ответить на каждом этапе изло­жения (рассуждений), или указания действий, которые необходимо выполнить.

После ознакомления учащихся с планом одного из учеников и обсуждения его со всем классом учитель может предложить на обсуждение учеников свой план.

Пример плана-схемы изложения темы «Напряженность электри­ческого поля. Принцип суперпозиции электрических полей»:

1. Электрическое поле (дать определение, указать, что поле всегда сосуществует с электрическим зарядом).

2. Основное свойство (проявление) электрического поля - действие на помещенный в него электрический заряд с определен­ной силой. Примеры.

3. Количественная характеристика электрического поля- мера этого свойства (указать, что характеристика силовая, зависит от модуля и знака заряда q₀, создающего поле, и не зависит от заряда q помещенного в поле).

4. Опыт с электростатическим маятником. Цель опыта: устано­вить зависимость силы F, действующей на пробный заряд q, от его модуля. Идея опыта: изменяем q, измеряем F. Вывод: F /q= соnst. Эту величину принимаем за силовую характеристику электриче­ского поля - напряженность Е.

5. «Прочитать» формулу Е =F/ q ; указать, что Е - вектор.

6. Получить выражение для Е через заряд q₀, создающий элек­трическое поле: Е=k|q₀|/ r² , указать q₀ - •••, r - •••

7. Определить направление Е точечного заряда (положитель­ного или отрицательного) в заданной точке.

8. Принцип суперпозиции. Сформулировать и записать Е для совокупности зарядов.

9. Определить направление Е двух точечных зарядов (ука­зав их знаки) в данной точке.

УЭ4. Силовые линии электрического поля. Напряженность поля заряженного шара и пластины. Теорема Гаусса.

ЧДЦ: Представление графической модели эл. поля, введение понятия силовой линии эл. поля. Характеристика силовых линий. Рассмотрение поля заряженного шара и равномерно заряженной пластины. Введение понятия плотности заряда. Знакомство с теоремой Гаусса.

1 - ый уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля, определитесь с правилами их изображения. Запомните свойства силовых линий.

(1 балл)

- Попытайтесь изобразить линии напряженности эл. поля заряженного шара и равномерно заряженной плоскости, сравните полученные изображения с теми, которые представлены в учебнике. Выучите формулы напряженности этих геометрических объектов и запишите их в тетрадь.

(1 балл)

- По представленному краткому содержанию учебного материала составьте план - вопросник для опроса соседа по парте.

(1 балл)

ИЭ: Изучив теорию, сделайте предположение о возможных конфигурациях силовых линий. Проведите предложенный эксперимент, пронаблюдайте картину распределения силовых линий поля точечного заряда, взаимодействия двух точечных зарядов, двух заряженных плоскостей. Полученные графические модели зарисуйте в тетради. Сравните с рисунком учебника и вашими предположениями.

(2 балла)

ИТ, ИД: Используя представленный теоретический материал, составьте краткий план его изложения.

(1 балл)

- Для соседа по парте подготовьте несколько тестовых вопросов, раскрывающих суть изученной теории.

(2 балла)

2 - ой уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля, выучите их, определитесь с правилами их изображения. Сформулируйте свойства силовых линий, запишите их в тетрадь.

(1 балл)

- Усвойте правила изображения линии напряженности эл. поля заряженного шара и равномерно заряженной плоскости. Выучите формулы напряженности этих геометрических объектов, формулы различных плотностей заряда и запишите их в тетрадь.

Оцените возможность получения спектров силовых линий поля точечного заряда, двух взаимодействующих зарядов, шара, двух заряженных плоскостей.

(1 балл)

- Используя доступные источники информации, изучите свойства напряженности поля электрического диполя и математический аппарат их описывающий. Составьте конспект данного теоретического материала .

(2 балла)

- Представленное краткое изложение материала переоформите в виде таблицы, диаграммы, схемы и т.п.

(1 балл)

ИД: Изучите порядок введения в теорию понятий линейной, поверхностной и объемной плотности заряда. Запишите формулы в тетрадь, запомните их. Используя сборники задач по физике ( Рымкевич А.П.; Марон А.Е.; Кирик Л.А.; Гольдфарб Н.И. и т. п. ), найдите задачи, в которых присутствуют эти величины, попытайтесь их решить.

(3 балла)

ИТ: Изучите картину распределения силовых линий электрического диполя и соответствующий математический аппарат, составьте краткий конспект данного учебного материала.

(2 балла)

ИЭ: Попробуйте разработать сценарий внеклассного мероприятия с применением фактов, постановкой экспериментов по теме «Электростатические явления» для учащихся 7-ых классов, которые только начинают изучать физику.

(2 балла)

3 - ий уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля, выучите его. Сформулируйте свойства силовых линий, запишите их в тетрадь.

(1 балл)

- Запомните, как изобразить линии напряженности эл. поля заряженного шара и равномерно заряженной плоскости Выучите формулы напряженности этих геометрических объектов.

(1 балл)

- Изучите картину распределения силовых линий электрического диполя и соответствующий математический аппарат.

(2 балла)

- Изучите теорему Гаусса. Используя представленный теоретический материал, составьте опорный конспект или блок - схему, позволяющую раскрыть суть изучаемого вопроса.

(3 балла)

ИД, ИЭ: Ознакомьтесь с ходом лаб. работы, придумайте свой план эксперимента, оформите его в виде алгоритма.

Постройте экспериментально картину распределения поля в пространстве вокруг заряженного тела и убедитесь, что наличие поля в данной точке пространства и наличие заряженного тела рядом с этой точкой не всегда совпадает. Делая вывод, предположите, с чем связаны причины несовпадения. Проверьте свою гипотезу по доступным источникам информации. Сделайте соответствующие рисунки.

(3 балла)

ИТ: Сформулируйте обобщенный алгоритм решения задач предложенного типа. Распишите пошаговые действия, выполненные вами при получении результата.

(3 балла)

Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Тем не менее распределение поля в пространстве можно сделать видимым. Необходимо показать учащимся, что делается это довольно просто. Учитель предлагает для ознакомления Приложение №7, в котором вводится понятие о силовых линиях эл. поля, формулируются свойства силовых линий, их графическое представление.

Поле напряженности является векторным. Чтобы наглядно пред­ставить это поле, необходимо в каждой точке пространства прове­сти вектор, длина которого в установленных единицах равна силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку. Такое представление очень удобно, поэтому для графи­ческого изображения электрического поля вводят понятие силовой линии - геометрическую модель поля.

Непре­рывные линии, касательные к кото­рым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с вектора­ми напряженности назы­вают силовыми линиями электриче­ского поля или линиями напряжен­ности.

При помощи силовых линий можно изобразить не только направление, но и модуль напряженности электрического поля. Для этого силовые линии проводят в пространстве с опреде­ленной густотой. В какой-либо области пространства плотность линий (число линий, пересекающих единицу площади, ориентиро­ванную перпендикулярно силовым линиям) можно принять за эта­лонную, тогда в области с напряженностью, в N раз большей, про­водят силовые линии в N раз гуще.

Действительно, в простейшем случае электростатического поля точечного заряда q₀ напряженности на расстоянии r₁ и г₂ от заряда q₀ соответственно равны:

E₁ = k| q₀| / r₁² E₂ = k| q₀| / r₂²

Если от заряда условно проведено N силовых линий, то число линий, проходящих через единицу площади на расстоянии r₁ и г₂, будет:

n₁ =N /4π r₁² n₂ =N /4π r₂²

Сравнивая все эти соотношения, приходят к выводу:

E₁ / E₂ = n₁ / n₂ .

Эти сведения учащиеся могут впоследствии использовать при изображении напряженности поля заряженных тел различной конфигурации и формы поверх­ности.

Однако, проводя силовые линии с определенной плотностью, следует подчеркнуть, что силовую линию можно провести через любую точку, а так как в каждой точке поля вектор напряженности имеет одно определенное направление, то силовые линии нигде не должны пересекаться.

Важно представлять силовые линии только как вспомогательные, воображаемые линии, позволяющие изобразить направление и модуль напряженности электрического поля в любой его области.

Картину силовых линий электрического поля можно продемон­стрировать при помощи «султанов», установленных на изолирующих штативах и заряженных от электрической машины. С помощью бу­мажных полосок, приклеенных одним концом к пластинам конден­сатора, можно продемонстрировать картину силовых линий элек­трического поля между этими пластинами .

Для демонстрации картины поля можно воспользоваться спе­циальным прибором - кюветой или ванночкой с комплектом раз­личных электродов, проецируя картину поля, полученного с по­мощью манной крупы, насыпанной на поверхность касторового масла в кювете, на экран .

Желательно продемонстрировать поля с равномерным (заря­женные пластины) и неравномерным (точечный заряд) распределе­нием силовых линий, введя понятие однородного электрического поля. По спектрам полученных полей ученики смогут определить, как изменяется напряженность электрического поля в рассматрива­емых конкретных случаях.

Эксперимент

Возьмем касторовое масло, нальем в тарелку, а сверху насыплем манной кру­пы. Поместим в тарелку электрод «+». (Можно от «Разряда -1» или от электрофорной машины.) Увидим спектр электрического поля, точечного заряда.

Рис. 6

Силовые линии электрического поля не замкнуты, они начинаются на положительных зарядах и окан­чиваются на отрицательных. Си­ловые линии непрерывны и не пере­секаются, так как пересечение озна­чало бы отсутствие определенного направления напряженности элек­трического поля в данной точке. Они начинаются или оканчиваются на заряженных телах, а затем рас­ходятся в разные стороны. Поэтому густота силовых линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность поля также больше. (Рис. 6)

Свойства силовых линий:

- силовые линии указывают направление напряженности эл. поля: в любой точке напряженность поля направлена по касательной к силовой линии;

- линии напряженности электростатического поля начина­ются на положительном заряде, а заканчиваются на отрицательном;

- линии напряженности не пересекаются;

- густотой линий напряженности характеризуют напряженность поля;

- число линий, выходящих из заряда или входящих в него пропорционально величине заряда;

- силовые линии и эквипотенциальные поверхности ортогональны (перпендикулярны) друг другу в каждой точке пространства.

Для уч-ся 3 уровня можно предложить выполнение лабораторной работы:

Цель работы: построить экспериментально картину распределения поля, в пространстве вокруг заряженного тела и убедиться, что наличие поля в данной точке пространства и наличие заряженного тела рядом с этой точкой простран­ства не всегда совпадает.

Оборудование: две пластмассовые линейки, пенопласт размером примерно 0,5 х 0,5 см на нитке, держатель, игла, кусок поролона, шарик от пинг-понга или пластмассовый шарик примерно того же размера, фольга, лист бумаги.

Ход работы

1. Изготовьте индикаторы электрического поля трех видов (рис. 7).

Первый - из кусочка пенопласта, подвешенного на нити. Второй индикатор можно изготовить, вырезав из фольги небольшую стрелку и аккуратно положив ее на тупой конец иглы, воткнутой вертикально в поролон. Для устойчивости концы стрелки нужно слегка опустить, а в центре, у кончика иглы, пальцами сделать не­большое углубление. Убедитесь, что стрелка легко вращается вокруг своей оси.

Действие этого индикатора основано на поляризации металла вблизи заря­женного тела.

Стрелка приобретает заряд, противоположного заряду тела знака, и притяги­вается к телу.

Третий индикатор можно выполнить из сухой легкой бумаги аналогично второ­му, поскольку диалектики тоже могут поляризоваться под действием внешнего поля.

2. Изготовьте заряженный металлический шар. Для этого оберните шарик от пинг-понга фольгой. Можно так же покрыть его графитом (грифелем мягкого простого карандаша). Положите его на кусок поролона или другого изолятора, чтобы он не мог перемещаться. Зарядите его, потерев пластиковый корпус ручки о шерсть и перенеся заряд с ручки на «металлизированный» шар.

3.Обнося первый индикатор вокруг заряженного шара на равном расстоянии от его «экватора» зарисуйте направление иглы, действующей на положительный проб­ный заряд, находившийся на пенопластовом индикаторе, подвешенном на нити.

4.Перемещайте индикатор вокруг шара на большем удалении от его центра, оставаясь в плоскости «экватора». Изобразите векторы сил, показывающие их соотношение при первом и втором обходе. Проведите несколько силовых линий электрического поля

«Металлизированный» шар

Заряжений шарик из пенопласта

Поролон Держатель

Рис. 7

5.С помощью второго и третьего индикаторов убедитесь, что они поворачи­ваются при перемещении их вокруг шара вдоль направления силовых линий элек­трического поля.

6.Повернув шар на поролоне, с помощью индикатора убедитесь, что картина расположения векторов напряженности поля остается симметричной в «эквато­риальной» плоскости.

7.Снимите фольгу с пластмассового шарика, зарядите только одну «точку» шарика в «экваториальной» плоскости. Исследуйте картину электрического поля в этом случае. Зарисуйте ее в тетрадь.

8.Оберните фольгой линейку, положите ее на изолятор, как показано на ри­сунке и зарядите, после чего исследуйте картину поля вдоль линейки. Зарисуйте силовые линии электрического поля.

9. С помощью второго или третьего индикатора проследите, как стрелка реа­гирует на пронесение мимо нее заряженной пластмассовой ручки. Запишите наблюдения. Как меняется поведение стрелки, если между индикатором и заряжен­ной ручкой поместить лист бумаги, кусок целлулоида, плоский лист фольги, зер­кальце? Опишите наблюдения.

10.Попросите кого-нибудь подержать заряженную ручку за непрозрачным экраном из бумаги или ткани и с помощью индикатора обнаружьте, в какой точке пространства по другую сторону экрана электрическое поле имеет максималь­ную напряженность.

Оформите выводы.

Далее следует рассмотреть графически и аналитически электрические поля конкретных геометрических объектов (рис.8.1).

1-ый уровень:

Рас­смотрим электрическое поле заря­женного проводящего шара радиу­сом r. Заряд q равномерно распре­делен по поверхности шара. Сило­вые линии электрического поля, как вытекает из соображений сим­метрии, направлены вдоль продол­жений радиусов шара.

Силовые ли­нии вне шара распределены в про­странстве точно так же, как и си­ловые линии точечного заряда. Если совпадают кар­тины силовых линий, то можно ожидать, что совпадают и напря­женности полей. Поэтому на рас­стоянии r ≥ R от центра шара на­пряженность поля определяется той же формулой , что и напряженность поля точечного заряда, помещенного в центре сферы: Е=k|q₀|/ r² . Внутри проводящего шара (r < R) напряженность поля равна нулю. График зависимости Е( r) представлен на рис 8.2.

Рис. 8.1

Если заряд не является точечным, то он может распреде­ляться по объему заряженного тела, по поверхности, а также по некоторой линии. В первом случае распределение характеризу­ется объемной плотностью заряда

ρ =Q/V,

где Q - заряд, а V - объем, по которому этот заряд распреде­лен.

Во втором случае распределение заряда описывают по­верхностной плотностью заряда σ = Q/Ѕ,

где (Q - заряд а S- площадь, по которой этот заряд распреде­лен.

В третьем случае говорят о линейной плотности заряда λ = Q/ l,

где Q - заряд, а l - длина линии, по которой этот заряд распре­делен.

Три введенные величины описывают равномерное распре­деление заряда.

Бесконечная равномерно за­ряженная плоскость создает по обе стороны поле, одинаковое по модулю и направлению. Такое поле называют однородным. Модуль напряженности этого поля Е = |σ| /2ε₀ где σ - поверхностная плотность заряда.

2-ой уровень:

Простейшей системой с нулевым суммарным зарядом являет­ся электрический диполь (два полюса).

Электрический диполь - система, состоя­щая из двух равных по модулю разноимен­ных точечных зарядов.

Плечо диполя - отрезок прямой длиной l, соединяющий заряды.

В качестве диполя можно рассматривать лю­бую полярную молекулу - НС1, СuС1₂ и др.

Найдем напряженность поля, созданного дипо­лем в точке А , находящейся на одинаковом рас­стоянии В от зарядов (рис. 9а).

Известны заряды +Q, -Q, плечо диполя l, а также расстояние ОА = г. Это расстояние изме­ряется по перпендикуляру, проведенному из сере­дины плеча диполя.

Напряженность Е₁ поля в точке А, созданного положительным зарядом направлена радиально от него. Напряженность Е₂ поля, созданного от­рицательным зарядом в этой точке, направлена радиально к нему.

Напряженности Е₁ и Е₂ равны друг другу: Е₁₌Е₂₌ kQ/ R², где k=1/4πε₀

Из теоремы ПифагораR²= r² + (l/2)².

Тогда Е₁₌Е₂₌ kQ/[ r²+(l/2)²] (1)

По принципу суперпозиции E=E₁+E₂. Суммарная напряженность поля направлена параллельно оси диполя по оси X: Е_х = Е_1х + Е_2х, (2) где Е_1х, Е_2х - проекции напряженностей на ось X. Из рисунка 9а видно, что Е_1х = Е_2х = Е₁ соsά (3). Из ΔМАО находим соsά= (l/2)/R=(l/2)/√r²+(l/2)². (4)

Подставляя выражения (1) и (4) сначала в (3) и затем в (2), находим напряженность поля диполя:

Е= k•[Ql/(r²+(l/ 2)²)^{3/ 2}] . (5)

Рис. 9

Так как r>>l, то в знаменателе формулы (4) можно пренебречь l по сравнению с r . Тогда на большом расстоянии от диполя E≈Ql /r³. Как видно, напряженность не равна нулю, поэтому полученное выражение можно переписать в виде E≈[kQ /r²] ( l /r),

где kQ /r²- напряженность поля, созданного точеч­ным зарядом Q. Множитель 1/r характеризует малость результирующей напряженности диполя по сравнению с напряженностью поля точечного заряда.

Поле диполя мало из-за компенсации полей разноименных зарядов. На большом расстоянии от диполя напряженность убывает по закону 1/г³, т. е. гораздо быстрее, чем по закону 1/г², справед­ливому для точечного заряда.

Электростатическое поле, подобное полю дипо­ля, создает вокруг себя рыба-слон (рис.10).

Она обнаруживает окружающие объекты по изменению напряженности созданного ею поля.

Электрический диполь является важной физи­ческой моделью, так как электронейтральные макроскопические тела можно рассматривать как совокупность диполей. Электростатическое поле, созданное такими телами, оказывается коротко­действующим, т. е. быстро убывающим с расстоя­нием. Электростатическое поле сосредоточено внутри макроскопического тела и вблизи его по­верхности.

Электростатическое поле рыбы-слона

Рис. 10

3-ий уровень:

Введем еще одну физическую вели­чину, характеризующую электриче­ское поле,- поток вектора напря­женности. С помощью этой величины мы сможем рассчитать напряжен­ности электрических полей, источни­ками которых являются не только точечные заряды, но и заряды, рас­пределенные непрерывно по некото­рым поверхностям - плоскости, сфе­ре, цилиндру и т. д.

Элементарным потоком вектора напряженности через малую площад­ку называется произведение модуля вектора Е на площадь площадки ΔS и косинус угла между вектором Е и нормалью к площадке п₀

ΔФ = Е ΔS cosά. (1). Рис.11.

Заметим, что если поверхность замк­нутая, то выбирается внешняя нор­маль к ней.

Полный поток через поверхность равен сумме элементарных потоков через все ее участки:

Ф = ΣΔФ = ΣЕΔS cosά. (2)

Чтобы вычислить значение пол­ного потока, оказывается полезным ввести еще одно вспомогательное по­нятие - телесный угол.

Мерой телесного угла Ώ служит отношение площади поверх­ности шарового сегмента S₀ к квадра­ту радиуса:

Ώ = S₀ /r² (3)

Единицей телесного угла является стерадиан (сокращенно: ср) - это телесный угол с вершиной в цент­ре сферы, вырезающий на поверх­ности сферы элемент,

Рис. 11 площадь кото­рого равна квадрату радиуса. Итак, Ώ = 1 ср, если S₀ = г².

Нетрудно убедиться, что полный телесный угол вокруг точки равен 4л ср. В самом деле, поверхность сферы равна 4лг², следовательно, Ώ полн = 4лг² / r² = 4л ср.

Вернемся к вы­ражению для элементарного потока (1). Пусть электрическое поле соз­дается точечным зарядом q, тогда модуль вектора напряженности Е =q /(4лг²). Подставив в (1), по­лучим:

ΔФ = Е ΔS cosά = q /4лε₀ • ΔS cosά/г².

Как видно из рисунка 12 ΔS cosά= ΔS₀, при этом площадка площадью ΔS₀ перпендикулярна ра­диусу. Тогда

ΔФ = q /4лε₀ • ΔS ₀/г² = q /4лε₀ • Δ Ώ. (4)

Теперь уже нетрудно получить выражение для полного потока век­тора Е через произвольную замкну­тую поверхность: Ф = ΣΔФ = Σ q /4лε₀ Δ Ώ. = q /4лε₀ ΣΔ Ώ.= q /4лε₀•4π = q /ε_0.

Таким образом, если точечный за­ряд расположен внутри произволь­ной замкнутой поверхности, то пол­ный поток вектора напряженности через эту поверхность равен: Ф = q /ε₀ (5)

Этот результат не за­висит ни от формы поверхности, ни от того, где внутри поверхности рас­положен заряд.

Осталось рассмотреть случай, когда заряд находится вне замкнутой поверхности. Нетрудно убедиться, что поток в этом случае равен нулю. В самом деле (см. рис.12), эле­ментарные потоки ΔФ₁ и ΔФ₂ через площадки ΔS ₁ и ΔS ₂ по модулю рав­ны, ибо они вписаны в один и тот же телесный угол Δ Ώ (см. 4). Однако знаки этих потоков противоположны, так как угол а₁ острый и cosά ₁>0, а угол ά ₂ тупой и cosά ₂<0.

Итак, сумма этих двух элементар­ных потоков равна нулю. То же будет справедливо и для всех других участ­ков замкнутой поверхности. Следо­вательно, если заряд расположен вне замкнутой поверхности, то поток век­тора напряженности от этого источ­ника равен нулю.

Если же внутри поверхности рас­положен не один точечный заряд, а их совокупность или если заряд распределен по некоторой поверхно­сти или в некотором объеме, то выражение (5) легко обобщается (на основе принципа суперпозиции): Ф = 1/ ε₀ •Σ q_внутр. (6)

Рис.12

Это и есть теорема Гаусса: поток вектора напряженности через произ­вольную замкнутую поверхность ра­вен алгебраической сумме зарядов, расположенных внутри этой поверх­ности, деленной на электрическую по­стоянную.

Используя теорему Гаусса, мож­но вычислить напряженность элект­рического поля вокруг заряженного тела при условии наличия какой-либо симметрии, например симметрии от­носительно центра, плоскости или оси.

Напряженность поля заряженной плоскости. Применим теорему Гаусса для определения напряженности электрического поля заряженной плоскости. Если плоскость бесконеч­на и заряжена равномерно, т. е. по­верхностная плотность заряда

σ = Q/S одинакова в любом ее месте, то линии напряженности элект­рического поля в любой точке пер­пендикулярны этой плоскости. Такое же направление они сохраняют и на любом расстоянии от плоскости, т. е. поле заряженной плоскости одно­родное.

Для нахождения напряженности электрического поля заряженной плоскости мысленно выделим в про­странстве цилиндр, ось которого пер­пендикулярна заряженной плоско­сти, а основания параллельны ей и одно из оснований проходит через интересующую нас точку поля. Ци­линдр вырезает из заряженной плос­кости участок площадью S, и такую же площадь имеют основания ци­линдра, расположенные по разные стороны от плоскости (рис.13).

Согласно теореме Гаусса поток Ф вектора напряженности электриче­ского поля через поверхность цилинд­ра связан с электрическим зарядом внутри цилиндра выражением Ф = Q/ε₀ = σS/ε₀.

С другой стороны, так как линии напряженности пересекают лишь ос­нования цилиндра, поток вектора напряженности можно выразить через напряженность электричес­кого поля у обоих оснований ци­линдра:

Ф = 2ЕS.

В самом деле, поток через боко­вую поверхность цилиндра (см. рис.), согласно (2), равен нулю, поскольку а = 90° и cosά =0.

Из двух выражений для потока вектора напряженности получим:

2ЕS = σS/ε₀, откуда Е = σ/2ε_0. (7)

Рис.13

Напряженность электрического поля между разноименно заряжен­ными пластинами. Если размеры пластин значительно превосходят расстояние между ними, то электри­ческое поле каждой из пластин мож­но считать близким к полю беско­нечной равномерно заряженной плоскости. Так как линии напряженности электрического поля разноименно заряженных пластин между ними направлены в одну сторону, то напряженность поля между пла­стинами равна:

Е = Е₁+Е₂ = σ/2ε₀+ σ/2ε₀ = σ/ε₀ (8)

Так как σ =Q/S, где Q - заряд одной пластины, S - ее площадь, то Е = Q/Sε₀. (9)

Во внешнем пространстве линии напряженности электрического поля разноименно заряженных пластин имеют противоположные направле­ния, поэтому вне этих пластин ре­зультирующая напряженность элек­трического поля практически рав­на нулю.

Выражения (7) и (9) спра­ведливы для больших заряженных пластин, когда напряженность опре­деляется в точке, расположенной далеко от их краев.

Заключительное слово учителя: Сейчас трудно поверить, что 250 лет назад человече­ство практически ничего не знало об электричестве, кроме нескольких забавных фактов, известных еще из глубокой древности: натертый шерстью янтарь или стекло притягивают легкие обрывки бумаги. Изучение электрических явлений началось в первой половине XVIII в., и к концу этого столетия об электричестве было уже известно достаточно много. В насто­ящее время электростатика - это уже классическая область физики с хорошо разработанным математичес­ким аппаратом, идеи которой оказали большое влияние практически на все разделы физики.

Сегодня на уроке мы познакомились с теорией электрического поля. Но необходимо помнить слова Э.Резерфорда: «Ценность любой рабочей теории основана на той совокупности экспериментальных фактов, которые она может объяснить, и на ее способности предложить новые направления исследований».

1 - ый уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля, определитесь с правилами их изображения. Запомните свойства силовых линий.

(1 балл)

- Рассмотрите эл. поле заряженного шара и равномерно заряженной плоскости, выучите формулы напряженности этих геометрических объектов и запишите их в тетрадь. Сделайте пояснительные рисунки.

(1 балл)

- Используя краткое содержание учебного материала, перескажите теорию соседу по парте.

(1 балл)

ДЭ: Проведите предложенный эксперимент, пронаблюдайте картину распределения силовых линий поля точечного заряда, взаимодействия двух точечных зарядов, двух заряженных плоскостей. Полученные графические модели зарисуйте в тетради. Сравните с рисунком учебника.

(2 балла)

ДТ, ДД: Ознакомившись с теоретическим материалом, составьте краткий план его изложения.

(1 балл)

- Расскажите соседу по парте.

(2 балла)

2 - ой уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля, определитесь с правилами их изображения. Выучите определение. Перечислите свойства силовых линий, запишите их в тетрадь.

(1 балл)

- Рассмотрите эл. поле заряженного шара и равномерно заряженной плоскости, выучите формулы напряженности этих геометрических объектов, формулы различных плотностей заряда и запишите их в тетрадь. Изобразите в тетради спектры силовых линий поля точечного заряда, двух взаимодействующих зарядов, шара, двух заряженных плоскостей.

(1 балл)

- Используя доступные источники информации, изучите теорию нахождения напряженности электрического диполя. Попробуйте подобрать простейшие задачи на нахождение напряженности эл. диполя в доступных сборниках задач по физике и решить их.

(2 балла)

- Представленное краткое изложение материала переоформите в виде таблицы, диаграммы, схемы и т.п.

(1 балл)

ДД: Познакомьтесь с понятиями линейной, поверхностной и объемной плотности заряда. Запишите формулы в тетрадь. Используя сборники задач по физике( Рымкевич А.П.; Марон А.Е.; Кирик Л.А.; Гольдфарб Н.И. и т. п. ), найдите задачи, в которых присутствуют эти величины, попытайтесь их решить.

(3 балла)

ДТ: Изучите картину распределения силовых линий электрического диполя и соответствующий математический аппарат, составьте краткий конспект данного учебного материала.

(2 балла)

ДЭ: Подготовьте сообщение о разнообразных проявлениях электростатических полей .

(2 балла)

3 - ий уровень:

- Найдите в тексте § 94 определение силовых линий эл. поля. Выучите определение. Перечислите свойства силовых линий, запишите их в тетрадь.

(1 балл)

- Рассмотреть эл. поле заряженного шара и равномерно заряженной плоскости, выучить формулы напряженности этих геометрических объектов. Сделать пояснительные рисунки.

(1 балл)

- Изучите картину распределения силовых линий электрического диполя и соответствующий математический аппарат.

(2 балла)

- Изучите теорему Гаусса.

Постарайтесь представить рассмотренную учебную информацию любым способом, отличным от текстового (в виде схемы, таблицы и т.п.)

(3 балла)

ДД, ДЭ: Ознакомьтесь с ходом лаб. работы, распишите кратко пошаговые действия.

Постройте экспериментально картину распределения поля в пространстве вокруг заряженного тела и убедитесь, что наличие поля в данной точке пространства и наличие заряженного тела рядом с этой точкой не всегда совпадает. Сделайте в тетради соответствующие рисунки.

Обсудите полученные выводы в классе.

(3 балла)

ДТ: Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте обобщенный алгоритм решения задач такого типа.

(3 балла)

УЭ5. Выходной контроль

ЧДЦ: проверить усвоение учебных элементов.

ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД

1 - ый уровень: Ответьте на вопросы:

1. Какая из теорий (дальнодействия или близкодействия ) лежит в основе теории электрического поля?

2. Кто из ученых подтвердил экспериментально существование эл. поля? Что легло в основу утверждения?

3. Перечислите свойства эл. поля.

4. Что является силовой характеристикой поля?

5. Сформулируйте принцип суперпозиции полей.

6. Опишите свойства графической модели эл. поля.

Выберете из предложенных верный ответ:

1. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие электрическое поле? Выберите правильное утверждение.

А. Физическая величина, характеризующая способность поля совершать работу по переносу электрического заряда в 1 Кл из одной точки поля в другую.

Б. Вид материи, главное свойство которой - действие с неко­торой силой на тела, обладающие электрическим зарядом.

В. Вид материи, главное свойство которой - действие с неко­торой силой на тела, обладающие массой.

2. Во сколько раз изменяется напряженность поля точечного заря­да при увеличении расстояния в 3 раза? Выберите правильный
ответ.

А. Увеличивается в 3 раза. Б. Увеличивается в 9 раз. В. Уменьшается в 9 раз.

3. Какое из приведенных ниже выражений характеризует напря­женность электрического поля в данной точке, удаленной на
расстояние г от заряженного тела? Выберите правильный ответ.

А. Е q Б. k |q₀| / ε r

4. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие на­пряженность электрического поля? Выберите правильное ут­верждение.

А. Физическая величина, равная силе, действующей на не­подвижный единичный положительный точечный заряд. Б. Физическая величина, характеризующая способность тела к электрическим взаимодействиям.

В. Физическая величина, характеризующая способность поля совершать работу по переносу электрического заряда в 1 Кл из одной точки поля в другую.

5. Как изменится напряженность электрического поля в некоторой точке от точечного заряда при увеличении заряда в 4 раза? Вы­
берите правильный ответ.

А. Увеличится в 2 раза. Б. Увеличится в 4 раза. В. Увеличится в 16 раз.

6. Какая из приведенных ниже формул является определением напряженности электрического поля?

А. Е = F / q Б. Е = (1/ 4 πε₀ ) q / r²

2 - ой уровень: Ответьте на вопросы:

1. В каких двух видах может существовать материя?

2. Каковы сильные и слабые стороны теорий близкодействия и дальнодействия?

3. Какие величины определяют наличие в пространстве и состояние электрического поля?

4. Расскажите все о формуле Е =F/ q и следствиях, из нее вытекающих.

5. Решите задачу: два точечных заряда q₁ = - 4,8 мкКл и q₂ = - 9,6 мкКл расположены в среде с диэлектрической проницаемостью ε = 2,5 в точках А и Б, расстояние между которыми r = 75 cм . Определить напряженность поля в точке С, расположенной на расстоянии r₁ = 40 см от первого заряда и напряженность в точке D, удаленной от первого заряда на расстояние х= 45 см, а от второго заряда на расстояние у =60 см (рис.14). (Ответ: Е_C =218 кН/Кл; Е_D =161 кН/Кл) Рис.14

6. Во всех ли случаях траектория заряженной частицы совпадает с силовой линией?

7. Охарактеризуйте поле заряженного шара внутри и снаружи.

8. Для чего введены величины плотности заряда? Что они характеризуют?

9. Напряженность электрического диполя. Где может применяться этот теоретический материал?

3 - ий уровень: Ответьте на вопросы:

1. Какую роль сыграла идея Фарадея в разрешении противоречий двух противоборствующих теорий?

2. Раскройте философский смысл понятия поля .

3. Проведите сравнительную характеристику гравитационного и электрического полей.

4. Раскройте физический смысл величины напряженности при выполнении следующих заданий ( см. Приложение №5)

…………………………………………………………………..

10. Какую роль играет симметрия в теореме Гаусса?

ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД

Проверьте свои ответы по коду и оцените:

- за каждый правильный ответ на вопросы 1 -го уровня:

По 1 баллу.

( Коды ответов: 1.Б; 2.В; 3.Б; 4.А; 5.Б; 6.А.)

- за каждый правильный ответ на вопросы 2 - го уровня:

- 1 балл; за верное решение задачи - 2 балла.

- за каждый правильный ответ 3 - го уровня:

- 2 балла.

Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля.

УЭ6. Подведение итогов.

ЧДЦ: заполнение листа контроля. Оценка знаний.

Лист контроля (ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД)

ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД

Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

1 уровень:

15-23 балла - «зачет»;

≤15 баллов - «незачет».

2 уровень:

19-28 баллов - «хорошо»;

9 - 18 баллов - «зачет»;

≤9 баллов - «незачет».

3 уровень:

21-32 баллов - «отлично»;

13-20 баллов - «хорошо»;

12 баллов - «зачет».

Сдайте лист контроля учителю.

Ур. сложности

1 - й

2 - ой

3 - й

Учебный элемент

задания

итого

баллов

задания

итого баллов

задания

итог

1

2

3

4

5

23

1

2

3

4

5

6

28

1

2

3

4

5

6

32

УЭ1.

2

3

2

УЭ2.

1

1

1

2

УЭ3.

1

1

1

1

1

1

2

2

1

1

2

1

2

2

3

1

1

УЭ4.

1

1

1

1

1

2

1

1

1

2

3

УЭ5.

Мах 12

Мах 10

Мах 10

Оценка:

Дифференцированное домашнее задание:

1 - ый уровень:

«Зачет»: §§ 91 - 94 (учебник Мякишева Г.Я.)

«Незачет»: решить задачи: 1) Металлическому шару радиусом 30 см сообщен заряд 6 нКл. Определите напряженность Эл. поля на поверхности шара и внутри него. (Ответ:600 Н/Кл; 0)

2) Два заряда 6 10^{- 7} и - 2 10^{- 7} Кл расположены в керосине на расстоянии 0,4 м друг от друга. Определить напряженность поля в точке, расположенной на середине отрезка прямой, соединяющей центры зарядов. (Ответ: 9 10⁴ Н/Кл).

2 - ой уровень:

«Хорошо»: подготовьте реферат по теме: «Электричество в живых организмах»

«Зачет»: Решить задачу: В вершинах равностороннего треугольника со стороной а находятся заряды +q, +q и - q . Найти напряженность поля в центре треугольника. (Ответ: Е = k6q / a² )

«Незачет»: § 91 - 94 (учебник Мякишева Г.Я.), задачи из Модуля 2 для 1-го уровня.

3 - ий уровень:

«Отлично»: Изучите статьи Ю.Хлопова «Драма идей в познании природы» и М.Прохорова «Электрический заряд. Напряжение. Ток. Электрическое поле. Магнитное поле. Электромагнитное поле. Электромагнитное излучение.» ( Библиотечка «Квант»).

«Хорошо»: Решите задачи: 1) Четыре одинаковых заряда по 40 мкКл расположены в вершинах квадрата со стороной а= 2 м. Какова будет напряженность поля на расстоянии 2а от центра квадрата на продолжении диагонали? (Ответ: 0,1 МВ/м);

2) Сплошная металлическая сфера радиусом 20 см несет равномерно распределенный заряд с поверхностной плотностью 10^-9Кл/м². Определить напряженность электрического поля в точках на расстоянии 16 см от центра сферы; на поверхности сферы; на расстоянии 36 см от центра сферы. Построить график зависимо­сти напряженности поля от расстояния. (Ответ: Е₁ =0, Е₂ =113 В/м)

«Зачет»: См. Дом. Задание для Модуля 2, 2 -ой уровень

«Незачет»: §91 -94 (учебник Г.Я. Мякишева) и задачи из Модуля 2 для 1-го уровня.

Запишите в дневник домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке.