Урок по физике на тему Электростатическое поле сферы

МАОУ СОШ №37 Октябрьского района ГО г. Уфа РБ.

Разработка урока по физике.

Электростатическое поле заряженной сферы.

составила и провела:

учитель физики

Хаматнурова Э.М.

Тема урока:

Электрическое поле заряженной сферы.

Цель урока:

Продемонстрировать электрическое поле вне и внутри заряженной сферы. Рассчитать значение напряжённости электрического поля заряженной сферы в различных её точках.

Задачи урока:

1) сформировать умения и навыки практического характера: наблюдение за демонстрационным экспериментом, составление умозаключения в ходе эксперимента, умение качественно описывать эксперимент и решать задачи.

2) развивать познавательный интерес к предмету на основных достижениях науки и техники, а также при наблюдении природных явлениях.

3) воспитывать ответственность за результаты учебного труда, понимание его значимости, соблюдение техники безопасности, санитарно-гигиенических условий труда.

ТСО:

1. Интерактивная доска.

2. Электрофорная машина, сосуд, дипольные индикаторы, металлический шар.

Физический диктант.

Демонстрационный эксперимент №1.

В сосуд наливаем немного подсолнечного масла и посыпаем его сверху манной крупой. Вводим один электрод, на который подаём заряд. Наблюдаем картину электрического поля одного заряда. В этот сосуд вводим проводящий заряженный шарик. Наблюдаем, как первоначально хаотически ориентированные частички выстраиваются в упорядоченные линии.

Вывод

Частицы выстраиваются в линии потому, что со стороны электрического поля на них действуют силы. Поэтому линии между электродами, которые обозначают частицы, называют силовыми линиями электрического поля.

Демонстрационный эксперимент №2.

Изготавливаем несколько одинаковых дипольных индикаторов: полоски бумаги, согнутые под углом вдоль, устанавливаем на иглы по центру тяжести. В качестве подставок используем держатели для магнитных стрелок. С помощью этих индикаторов визуализируем электрическое поле: заряженного шара.

Вывод

Дипольные индикаторы позволяют визуализировать электрическое поле и помогают сформировать понятие силовых линий электрического поля.

О чём будет идти речь на уроке?

Тема урока: Электростатическое поле заряженной сферы.

Цель урока: Продемонстрировать электрическое поле вне и внутри заряженной сферы и рассчитать значение напряжённости электрического поля заряженной сферы в различных её точках.

Демонстрационный эксперимент №3.

Видео о заряженной сфере.

Вопросы по фильму:

1. На какой фотографии электрического поля нет?

2. На какой фотографии напряжённость электрического поля сферы сильнее?

3. О чём свидетельствует угол отклонения нити от положения равновесия?

4. Сможете расставить силы, действующие на пробный заряд.

Пусть мы имеем заряженную сферу, известного радиуса. Найдём напряжённость поля в произвольной точке А (вне сферы), находящейся на расстоянии r от центра сферы, используя принцип суперпозиции полей.

1. Мысленно разделим сферу на пары одинаковых точечных зарядов q₂ и q₂´, симметричных относительно отрезка ОА, т.к. сферу нельзя рассматривать как точечный заряд вблизи поверхности сферы.

2. Любая пара зарядов создаёт напряжённость Е_А вдоль оси ОА, поэтому результирующая напряжённость направлена радиально, от сферы.

3. Электростатическое поле, созданное заряженной сферой, сосредоточено в определённой области пространства вне сферы.

4. Линии напряжённости поля, созданные заряженной сферой, совпадают с линиями напряжённости точечного положительного заряда.

5. Поэтому для расчёта напряжённости вне сферы применима формула напряжённости точечного заряда:

В центре сферы(стр.383 по Касьянову)

Напряжённости поля, созданного любыми диаметрально противоположными зарядами q₁ и q₁´, одинаковы по модулю и противоположны по направлению.

Напряжённости полей в любой точке внутри сферы компенсируют друг друга.

Внутри заряженной сферы электростатическое поле отсутствует. Е=0.

Электростатическое поле, созданное заряженной сферой, сосредоточено в определённой области пространства вне сферы.

Построим график зависимости напряжённости электрического поля сферы от расстояния до точки, в которой хотим узнать величину напряжённости электрического поля.

Физкультурная минута.

№1. Задание части В.

В точке А на поверхности равномерно заряженной сферы напряжённость её электрического поля равна Е_а .Чему равна напряжённость поля сферы в её центре О и в точке В, лежащей на середине отрезка ОА?

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.Её значение:

А) напряжённость электрического поля сферы в точке О

Б) напряжённость электрического поля сферы в точке В

1) 2Е_а

2) Е_а

3) Е_а/2

4) 0

№2. Задание части А.

Если равномерно заряженный проводящий шар радиусом 5 см создаёт на расстоянии 10 см от его поверхности электрическое поле напряжённостью 4 В/м , то на расстоянии 10 см от центра шара напряжённость поля равна…

№3. Задание части А.

Напряжённость электрического поля равномерно заряженной поверхности радиусом 0,2 м уменьшается в 6,25 раз при удалении от поверхности сферы на расстояние…№4. Задание части А.

Размерность напряжённости электрического поля в системе СИ может быть выражена следующим образом…

№5. Задание части А.

Шар радиусом R=5см, обладающий равномерно распределённым зарядом q_ш, покоится в масле с диэлектрической проницаемостью =4. На расстоянии L=20см от поверхности шара находится точечный заряд q=5нКл. Сила взаимодействия между точечным зарядом и шаром по модулю равна F=12мкН. Величина заряда q_ш равна…

№6. Задание части А.

Одинаковые небольшие проводящие шарики, заряженные одноимёнными зарядами q1=20мКл и q2=40мКл, находятся на расстоянии r друг от друга. Затем половину заряда, находящегося на первом шарике, перенесли на второй. При этом сила взаимодействия между ними…

1. Отгадайте загадку.Летит огневая стрела, Никто её не поймает: Ни царь, ни царица, Ни красна девица.

   
   
   

   Сверкнёт, мигнёт, кого-то позовёт.

   Меня никто не видит, но всякий слышит, а спутницу мою всяк может видеть, но никто не слышит.

   Небесная лошадь скачет, из-под ног огонь сыплется.

2. Задача по физике с использованием текстов из художественной прозы. Н.С.Лесков

«Реяли молнии; с грохотом нёсся удар за ударом, и вдруг Туберозов видит пред собою тёмный ствол дуба, и к нему плывёт светящийся, как тусклая лампа, шар; чудная искра посредине дерева блеснула ослепляющим светом, выросла в ком и разорвалась. В воздухе гряхнуло страшное бббах!.. Дерево было как ножом срезано у самого корня и лежало на земле…»

Какое явление вы узнаёте в этом эпизоде?

3. Видео про шаровую молнию.

4. Доклад про шаровую молнию.

Шарова́я мо́лния - светящийся плавающий в воздухе шар, уникально редкое природное явление, единой физической теории возникновения и протекания которого к настоящему времени не представлено. Существуют около 400 теорий, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, но вопрос о единственной природе шаровой молнии остаётся открытым. По состоянию на конец XX века не было создано ни одного опытного стенда, на котором это природное явление искусственно воспроизводилось бы в соответствии с описаниями очевидцев шаровой молнии.

Широко распространено мнение, что шаровая молния - явление электрического происхождения, естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию</</u>, существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории.

Во время грозы земля и объекты на ней заряжаются положительно, значит шаровая молния, обходящая объекты и копирующая рельеф, также заряжена положительно. Если встречается предмет, заряженный отрицательно, молния притянется к нему и скорее всего взорвётся.

С течением времени заряд в молнии может изменяться, и тогда меняется характер её движения. Шаровая молния чутко реагирует на электрическое поле вблизи поверхности Земли, на заряд, имеющийся на объектах. Молния стремится переместится в те области пространства, где напряжённость поля меньше, этим можно объяснить частое появление шаровых молний внутри помещения.

Шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую, но не обязательно, наряду с обычными молниями. Но имеется множество свидетельств её наблюдения в солнечную погоду. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях - неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб).

В связи с тем, что появление шаровой молнии как природного явления происходит редко, а попытки искусственно воспроизвести его в масштабах природного явления не удаются, основным материалом для изучения шаровых молний являются свидетельства неподготовленных к проведению наблюдений случайных очевидцев, тем не менее некоторые свидетельства очень подробно описывают шаровую молнию и достоверность этих материалов не вызывает сомнений.

5. Коваль-богатырь.(белорусская сказка)

Коваль-богатырь отправился искать Змея, убежавшего с поля боя. В пути его застала ночь.

«Улёгся Коваль-Богатырь под дубом, лежит и слышит- гром громыхает. Зашумел лес, загудел, заговорил на разные голоса. Но вот сверкнула молния и загремело так, что аж земля задрожала, налетел ветер. Дубы трещат, сосны стонут, а ели сгибаются чуть не до земли. А молния как сверкнёт, как блеснёт чуть не через всё небо, осветит тёмный лес, и снова тьма, как под Землёй. Разгулялся Перун, как хватит молнией в сосну, так и располосует её от верхушки до корней, ударит в дуб - расколет дуб…»

Правильно ли поступил Коваль-Богатырь, когда остался под дубом во время грозы?

6. Физика в шутках и анекдотах.

Учитель спрашивает Жан-Луи:

-Скажи, ты знаешь разницу между молнией и электричеством?

-Да, мосье: молния-это бесплатное электричество.

7. Пословицы и поговорки.