Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Невинномысский химический колледж»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

Тема «Электрическое поле»

дисциплина ОД.04.01 «Физика»

группа ТНВ - 11, специальность 240107.52 «Химическая технология неорганических веществ»

Преподаватель ПЦК физико-математических

дисциплин В.А. Гонашвили

Невинномысск 2010 г.

Аннотация

Изучение электрического поля представляет собой первую ступень на пути изучения электромагнитного поля. В дальнейшем будут рассмотрены магнитное и вихревое электрическое поле. Электростатическое поле является самым простым из указанных полей, и на его примере легче всего усваиваются важнейшие характеристики силового поля. Объем учебного материала, который должны усвоить студенты большой, поэтому изучение электрического поля построено так, чтобы можно было контролировать усвоение важных понятий и успеть дать новые понятия.

Содержание

Введение 4 с

Основная часть 5 - 20 с

-Планирование изучения темы 5 с

-Требования к знаниям и умениям 5 с

-Воспитательные и развивающие

возможности учебного материала 6 с

-Технологическая карта занятия 7 - 8 с

-Ход занятия 9 - 20 с

Заключение 21 с

Список использованных источников 22 с

Введение

Значение изучения данной темы определяется тем, что обучающиеся впервые начинают углубленно изучать второй вид материи - поле. В отличии от первоначального изучения на качественном уровне в средней школе, на первом курсе колледжа предусмотрено изучение его количественных характеристик.

На втором курсе обучения в колледже студенты изучают электротехнику, на старших курсах - охрану труда. Знание ключевых понятий и законов темы «Электрическое поле» также необходимо студентам для усвоения этих дисциплин.

В процессе изучения электростатики студенты знакомятся с особенностями электрического взаимодействия неподвижных заряженных частиц, в результате чего создаются предпосылки для формирования основных представлений современной физической картины мира и при этом решаются следующие конкретные педагогические задачи:

1. завершается первый этап формирования фундаментальных понятий современной физики: электрический заряд, электростатическое поле;

2. изучаются фундаментальные законы6 закон сохранения заряда и электростатического взаимодействия тел;

3. создаются у учащихся модельные представления о микроструктуре вещества и об электростатическом поле, на основе которого связываются воедино электростатические эффекты;

4. формируются материалистические представления на основе развития понятий «вещество» и «поле», раскрывается их сходство и различие;

5. вводятся важнейшие физические величины: электрический заряд, напряженность, разность потенциалов и потенциал электростатического поля, электроемкость;

6. раскрывается практическое использование, учет или устранение электростатических явлений, показывается на конкретных примерах двусторонняя связь физики и производства;

7. формируются у учащихся умения применять полученные знания для решения задач: расчет напряженности электростатического поля, емкости конденсатора, умения пользоваться электроскопом, электрометром;

8. закладывается фундамент знаний для объяснения различных свойств веществ и электрических явлений не только в физике, но и в химии, биологии.

Основная часть

Планирование изучения темы

Номер занятия

Количество часов

Раздел 3. Основы электродинамики.

76

Тема 3.1 Электростатика

14

1

Электрические заряды

2

2

Электрическое поле.

2

3

Изучение силовых линий электрического поля и закона Кулона.

2

4

Работа поля при перемещении заряда.

2

5

Вещество в электрическом поле.

2

6

Конденсаторы.

2

7

Конденсаторы. Продолжение.

2

Требования к знаниям и умениям

Требования к знаниям

Студенты должны знать понятие электромагнитного поля и его частных проявлений: электрического и магнитного полей; определение и формулу закона Кулона; принцип суперпозиции электрических полей, виды поляризации; действие электростатической защиты.

Требования к умениям

Уметь объяснить физический смысл напряженности, потенциала, напряжения, емкости; действие электрического поля на проводники и диэлектрики.

Уметь решать задачи на применение законов и формул темы "Электрическое поле"; уметь изображать графически электрическое поле заряженного тела, поверхности равного потенциала.

Понятие об электромагнитном поле, его материальность. Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.

Электрическое поле. Напряженность. Линии напряженности. Принцип суперпозиции полей.

Работа электрического поля при перемещении зарядов. Потенциал. Напряжение. Связь между напряжением и напряженностью. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Электрическая емкость. Конденсаторы. Диэлектрическая проницаемость. Поляризация диэлектриков. Электростатическая защита.

Воспитательные и развивающие возможности учебного материала

Содержание темы «Электростатическое поле» дает возможность решить ряд воспитательных задач: сформировать первоначальные представления о материальности электромагнитного поля на основе рассмотрения действия электрического поля на заряды, а также энергии этого поля; при изучении свойств проводников и диэлектриков продолжить формирование представления о строении вещества, частицах входящих в состав молекул и атомов, их движении и взаимодействии.

Наряду с этим изучение ряда вопросов темы позволяет внести вклад и в развитие мышления обучающихся, а именно: продолжить формирование умения сравнивать понятия заряда и массы, явления, законы, например закон Кулона и закон всемирного тяготения; научить решать задачи на движение заряженных частиц в электрическом поле с использованием знаний по механике; обобщать и систематизировать закономерности и формулы темы.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ № 25

Специальность 240107.52 «Химическая технология неорганических веществ»

Дисциплина Физика

Тема занятия «Электрическое поле»

Вид занятия - смешанный.

Тип занятия комбинированный.

Учебные цели занятия: продолжить формирование представлений об электрическом поле, начать более углубленно изучать второй вид материи - поле, для этого ввести характеристику электрического поля - напряженность.

Развивающие цели занятия: формировать представления о материальности электромагнитного поля на основе рассмотрения действия электрического поля на заряды; показать связь физики с природой и техникой; расширять кругозор студентов.

Умения и навыки, которые должны приобрести студенты на занятии: продолжить формировать навыки решения задач, продолжить формировать умение сравнивать физические теории, анализировать и исследовать закон.

Структурные элементы занятия (затраты времени)

Технические средства, наглядные пособия, дидактический материал

Междисциплинарные связи: 2 курс - дисциплина электротехника; 4 курс - дисциплина охрана труда.

Внутридисциплинарные связи - курс физики 8, 9 класса средней школы.

Ход учебного занятия

Контроль знаний (проверка усвоения пройденного материала)

Вопросы для фронтального опроса: перечислите известные Вам сведения о заряженных жителях Электронии:

1.Электрон.

2.Положительный ион.

3.Отрицательный ион.

4. Протон.

5. Ядро атома.

Как нужно расположить и соединить султаны с электрофорной машиной, чтобы их «волосы» стали дыбом? Чтобы их «волосы» соединились? Чтобы их «волосы» разошлись? Объясните явление.

_____________________________________________________________________________

По карточкам «Лови ошибку!»

Могут ли притягиваться два одноименно заряженные шара?

Можно ли получить на концах стеклянной палочки разноименные заряды?

Сообщение новых знаний

План изложения: 1. Электрическое поле - это…

2. Свойства электрического поля: 1) ,2) ,3)

3. Напряженность - это…

4. Формула и единицы измерения напряженности.

5. Сравнение электрической силы и силы тяжести.

Самостоятельная работа обучающегося: подготовка сообщений, работа над ошибками.

Работа по развитию речи: устные сообщения студентов, сравнение поэтического высказывания и научной речи.

Закрепление (метод закрепления) - решение задач.

Задание на дом: глава 15 § 1-4.

Литература:

1. Алексеева М.Н. Физика - юным. Книга для внеклассного чтения. Москва. «Просвещение» 1980 г.

2. Жданов Л.С. Физика для средних специальных учебных заведений. Учебник. Москва. 2006 г.

3. Мякишев Г.Я. Физика 10. Учебник. Москва. «Просвещение» 2003 г.

4. Шамаш С.Я. Методика преподавания физики в средней школе. Пособие для учителей. Москва «Просвещение» 1987 г.

5. Якоби В.И. Поля налево, поля направо. Тетрадь с печатной основой по физике. Харьков. УМЦ «Школьник» 1996 г.

Программное обеспечение: 1. «Физика в картинках», 2. «Физика в школе»

Раздел - «Электродинамика»

a Тема: «Электрическое поле»

R Цель: продолжить формирование представлений об электрическом поле, начать более углубленно изучать второй вид материи - поле, для этого ввести характеристику электрического поля - напряженность. Формировать представления о материальности электромагнитного поляна основе рассмотрения действия электрического поля на заряды. Продолжить формировать умение сравнивать физические теории, анализировать и исследовать закон. Показать связь физики с природой и техникой. Расширять кругозор студентов.

?Ход занятия:

1-6 слайды 1) НАЧАЛО. Указ шаха страны Электронии.(5 мин). Приложение 1 - видео. Приложение 4 - карточки.

7-8 слайды 2) ОПРОС. Задание 1 (5 мин), 2 (5 мин),

9-10 слайды, задание 3 (10 мин). Приложение 2 - звук сирены.

3) ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТРНОЙ РАБОТЕ. Исследование закона Кулона с помощью программы «Физика в картинках» (10 мин).

12-20 слайды 4) НОВАЯ ТЕМА. Электрическое поле. Напряженность электрического поля (20 мин). Приложение 3 - видео.

21 слайд 5) Закрепление нового материала - решение задачи(10 мин).

22 слайд 6) # Домашнее задание: глава 15 § 1, 2, 3, 4.

23-24слайды 7) Сравнение законов всемирного тяготения и Кулона(5 мин).

25-27 слайды 8) Сообщения по теме(15 мин).

28-30 слайды 9) Качественные задачи по электростатике.

10) Итоги занятия(5 мин).

Преподаватель. Сегодня мы с вами отправляемся в страну Электронию. Как и любым путешественникам нам необходимо узнать что происходит, какая политическая обстановка в этой стране, какая погода.

1) Студент: «В Электронии царит радостное оживление. Все дело в том, что шах Электронии, его святейшество Электрическое Поле издал Указ о своем намерении отправиться в дальние заморские путешествия. Давайте прочитаем это Указ вместе со всеми электронцами»

Пока гонцы спешат передать весть великого и могучего Электрического Поля во все уголки Электрического Мира, давайте поближе познакомимся с народом Электронии. В шахском дворце живут визирь и мудрец, а народ Электронии - заряженные частицы и их неразлучные заряженные и нейтральные семьи - живут в проводниках и изоляторах. Безопасность шахства обеспечивает доблестная армия свободных электронов.

2) Задание 1

Перечислите известные Вам сведения о заряженных жителях Электронии:

1.Электрон.

2.Положительный ион.

3.Отрицательный ион.

4. Протон.

5. Ядро атома.

Как и в любом уважающем себя шахстве, в Электронии есть место поклонения - храм, где под портретами великих ученых Фарадея (впервые донесшего весть об электрическом поле до человечества) и Максвелла (развившего эту идею до невообразимых высот) установлена святыня Электронии - Электрофорная машина, охраняемая двумя султанами.

Задание 2

Как нужно расположить и соединить султаны с электрофорной машиной, чтобы их волосы стали дыбом? Чтобы их волосы соединились? Чтобы их волосы разошлись? Объясните явление.

Демонстрация видеоролика. Приложение 1.

Майкл Фа́радей (22 сентября 1791 - 25 августа 1867) - английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, член Лондонского королевского общества (1824).

Максвелл (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (13.6.1831, Эдинбург, - 5.11.1879, Кембридж), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики.

Член Лондонского королевского общества (1860).

Тревога! Тревога! Тревога! В страну Электронию проникли враги - ошибки! Их срочно надо ликвидировать! Приложение 4

Задание 3. ÏЛови ошибку!

1 карточка

Строение атома. В центре атома находится ядро. Ядро атома состоит из протонов и электронов. Вокруг ядра атома на большом расстоянии вращаются нейтроны. Если атом лишается всех электронов (т.е. он полностью ионизирован), то плотность вещества многократно увеличивается. Вещество некоторых звезд состоит из нейтронов т.к. и ядра атомов разрушены. Плотность вещества таких звезд 4 * 10⁷ кг/м³. Такие звезды относятся к классу красных гигантов. Сириус В является красным гигантом.

2 карточка

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов прямо пропорциональна произведению их величин, обратно пропорциональна * расстоянию между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды:

F = Kq₁q₂/R², К = 9*10⁹ Н м²/ Кл²

Границы применимости закона Кулона: 1. для точечных зарядов, 2. для подвижных зарядов, 3. для зарядов в вакууме.

3 карточка

Закон сохранения электрического заряда: геометрическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной.

4 карточка

Электроскоп - прибор для обнаружения электрического тока. Устройство: металлический стержень, на одном конце которого укреплен шарик, на другом - два листочка из металлической фольги; стержень пропущен сквозь пробку, сделанную из проводника и помещен в стеклянный баллон. Принцип действия электроскопа основан на взаимодействии разноименных зарядов.

5 карточка

Элементарный заряд - это самый простой, делимый заряд. Таким зарядом обладает электрон е = -1,6 * 10^-19 Кл. Знак заряда электрона - положительный!

6 карточка

Заряд измеряется в кулонах. 1 Кл - это электрический заряд, протекающий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в 1 А. q = . 1Кл = 1 А с.

Кулон - очень маленькая единица заряда. Заряд в 1 Кл имеется у 625 *10¹⁶ протонов (электронов).

7 карточка

Протон (имеет такой же заряд *, как и электрон и другую массу); ион - атом, у которого недостаток одного или нескольких электронов или у него избыток электронов, у положительного иона - избыток электронов, у отрицательного - недостаток; ядро атома состоит из протонов и нейтронов, следовательно, имеет «-» заряд.

3) Исследование закона Кулона с помощью программы «Физика в картинках» проводят студенты - консультанты.

F = Kq₁q₂/R²

Первый студент.

F ~ q₁ это означает, что при увеличении заряда, увеличивается сила

следовательно

Второй студент.

F ~ q₂ это означает, что при увеличении заряда, увеличивается сила

следовательно

Третий студент.

F ~ 1/ R² это означает, что при увеличении расстояния, сила уменьшается

следовательно .

q₁

F/F

q_1/ q₁

q₂

q₂

F/F

q₂/ q₂

₁

R₁

R₂

F₁/F₂

R/R

Новая тема.

4) Материя существует в виде вещества или в виде поля. Электрическое поле - это особый вид материи, посредством которой происходит взаимодействие между зарядами. Электромагнитные взаимодействия распространяются со скоростью света. Свойства электрического поля: 1. электрическое поле создается зарядом, с удалением от заряда поле ослабевает 2.электрическое поле обнаруживается по действию на заряд, 3. электрическое поле с силой действует на заряд.

E - Напряженность электрического поля - это величина, равная отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду. Напряженность - векторная величина, ее направление совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд. Напряженность измеряется в Н / Кл.

E = F / q F = E q F = K q/ R²

Однородное электрическое поле. Приложение 3 - видео.

5) Закрепление нового материала - решение задачи

1. С какой силой действует электрическое поле Земли напряженностью 100 Н/Кл на человека, неосторожно прикоснувшегося к электрофорной машине и получившего заряд 10 мкКл?

6) Сравнение законов всемирного тяготения и Кулона.

Преподаватель.

Ровно год назад вы побывали в стране Гравитационное поле. И должна Вам сказать, что основной закон этой страны очень похож на основной закон Кулонии.

F = G m₁ m₂ / R² F = K q₁ q₂ / R²

Напомню, что G - гравитационная постоянная, она численно равна силе притяжения двух тел на расстоянии 1 м массой по 1 кг каждое.

Здесь G соответствует К, m соответствует q.

Как рассчитать силу тяжести?

Какая сила будет соответствовать силе тяжести? Сила, пропорциональная заряду F ~ q_.

Сравниваем F = mg и F = E q, делаем вывод, что g - напряженность гравитационного поля.

F = G m₁ m₂ / R²

F = K q₁ q₂ / R²

Гравитационные величины

Электрические величины

G

К

m

q

F = m

F = q

g

Е

# Домашнее задание: глава 15 § 1-4

8) Сообщения об электрическом поле.

Первое сообщение. Некоторые рыбы чувствуют электрическое поле. Так, крупный морской хищник - гимнарх способен воспринимать изменения напряженности, составляющее всего 10^-6 Н/Кл. если вблизи такой рыбы появляется какой-либо объект, искажается картина силовых линий поля, созданного рыбой. Эти искажения и воспринимает гимнарх.

Второе сообщение. Французского естествоиспытателя Дюфе, создавшего первую теорию электрических явлений, при проведении опытов по электризации подвешивали на шелковых шнурах и электризовали настолько сильно, что с приближением руки другого человека между ними проскакивали искры.

Шарль Франсуа Дюфе (фр. Charles François de Cisternay du Fay; 14 сентября 1698, Париж- 16 июля 1739, там же) - французский учёный, физик, член Парижской Академии наук.

Дюфе добился наибольших успехов в систематизации сведений по электрическим эффектам. Он составил программу для изучения электрических явлений и в результате открыл два рода электрического заряда: «стеклянный» и «смоляной» (сейчас их называют положительным и отрицательным); первым исследовал электрические взаимодействия и доказал, что одноименно наэлектризованные тела отталкиваются друг от друга, а разноименно - притягиваются. В своих экспериментах Дюфе пользовался уже не электроскопом, а электрометром, позволяющим измерить величину заряда.

Третье сообщение. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ

Вверху. 1. Электризация кожаного ремня на вращающемся шкиве.

2. Распределение зарядов на пластинке из полистирена после обработки ее на прессе. Зеленым цветом показаны места, заряженные положительно, жел­тым-заряженные отрицательно.

Внизу. Придав электрический заряд частицам краски, коптильного ды­ма или пылинкам, заставляют их двигаться в нужном направлении, исполь­зуя электрическое поле.

1. Окраска.

2. Копчение.

3. Улавливание пыли: А- вход газа, Б-проволока, В-труба, Д-выход газа, Г-бункер.

4. Смешение веществ.

9) Качественные задачи по электростатике. Эти задачи были заданы на дом.

.

Задача 1

Можно ли получить на концах стеклянной палочки разноименные заряды?

Подсказка: чем потрешь, то и получишь .

Задача 2

Могут ли притягиваться два одноименно заряженные шара?

Подсказка: в макроскопических телах заряды могут перераспределяться.

Задача 3

Приведите, пожалуйста, пример, когда при сближении двух заряженных тел сила их электрического взаимодействия уменьшается до нуля.

Подсказка: мне видится лев, прыгающий через цирковой обруч.

10) Итоги занятия.

Заключение

Задача, поставленная при составлении данной методической разработки достигнута. Студенты усвоили большой объем материала: устный опрос показал качество обученности 100 %, письменный опрос - качество обученности 97%. На этом же занятии студенты познакомились с новой характеристикой электрического поля - напряженностью, закрепили свои знания при решении задач, расширили кругозор и получили политехнические знания, сравнили закон Кулона и закон всемирного тяготения, подготовились к изучению закона Кулона.

Список использованных источников

1. Алексеева М.Н. Физика-юным. Книга для внеклассного чтения. Москва. «Просвещение» 1980 г.

2. Жданов Л.С. Физика для средних специальных учебных заведений. Учебник. Москва. 2006 г.

3. Мякишев Г.Я. Физика 10. Учебник. Москва. «Просвещение» 2003 г.

4. Шамаш С.Я. Методика преподавания физики в средней школе. Пособие для учителей. Москва «Просвещение» 1987 г.

5. Якоби В.И. поля налево, поля направо. Тетрадь с печатной основой по физике. Харьков. УМЦ «Школьник» 1996 г.

Программное обеспечение: 1. «Физика в картинках», 2. «Физика в школе»

22