Разработка внеклассного мероприятия Физический андеграунд в рамках декады наук

Тема: Закон Кулона

Сахарова И.В., преподаватель физики и информатики Сибирского профессионального лицея №18

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Цели урока: 1. Сформировать знания обучающихся о точечном заряде, о силе взаимодействия между зарядами, разъяснить физический смысл закона Кулона, указать границы его применения, научить решать качественные задачи на применение закона Кулона, сформировать умения работать с компьютерной моделью.

2. Развивать у обучающихся умения наблюдать, анализировать, обобщать, сравнивать познавательные объекты, делать выводы, осуществлять самоконтроль, самооценку и самокоррекцию учебной деятельности.

3. Воспитывать у обучающихся ответственность, трудолюбие, помочь им осознать ценность совместной деятельности.

Обучающиеся должны

иметь представление:

• об историческом опыте Кулона по определению силы взаимодействия между заряженными телами;

знать:

• определение точечного заряда;

• закон Кулона;

• физический смысл закон Кулона;

• границы применения закона Кулона;

уметь:

• решать качественные задачи на применение закона Кулона;

• работать с компьютерной моделью «Взаимодействие электрических зарядов»;

• взаимодействовать друг с другом для решения учебных задач;

• производить рефлексию своей деятельности.

Оборудование: компьютеры, мультимедийный проектор, компьютерная презентация по данной теме, CD-диск «Открытая физика 1.1», раздаточный материал (карты с заданиями).

План урока:

№

п/п

Этап урока

Цель этапа

Методы, формы и приёмы обучения

Использование компьютерных технологий

Время, мин

Организационный момент.

• Включение обучающихся в деятельность.

• Разъяснение учителя;

• Мотивирование обучающихся на познавательную деятельность.

• Компьютерная презентация.

1

Актуализация знаний.

• Актуализация знаний, умений, достаточных для открытия нового знания;

• Фиксирование затруднений в индивидуальной деятельности обучающихся.

• Фронтальный опрос.

• Компьютерная презентация.

3

Историческая справка.

• Знакомство обучающихся с историей открытия закона Кулона.

• Рассказ учителя;

• Демонстрация.

• Компьютерная презентация.

2

Постановка учебной проблемы.

• Создание мотива для открытия новых знаний;

• Повышение интереса к изучаемой теме.

• Подводящий диалог;

• Демонстрация.

• Компьютерная модель «Взаимодействие электрических зарядов».

2

Открытие новых знаний.

• Решение детьми проблемы;

• Формирование знаний по теме урока.

• Инструктаж;

• Демонстрация;

• Частично-поисковый метод;

• Беседа;

• Работа в парах;

• Привлечение консультантов к помощи слабоуспевающим детям;

• Рассказ учителя;

• Фиксирование новых знаний в громкой речи.

• Компьютерная модель «Взаимодействие электрических зарядов»;

• Компьютерная презентация.

13

Закрепление.

• Применение знаний для решения качественных задач;

• Формирование мышления.

• Упражнения;

• Проговаривание решения в громкой речи.

• Компьютерная презентация.

7

Обсуждение заданий теста.

• Фиксирование затруднений в индивидуальной деятельности обучающихся;

• Устранение затруднений.

• Осуществление обучающимися самоконтроля и самокоррекции своих знаний и умений;

• Беседа.

• Компьютерный тест.

3

Итог урока (рефлексия).

• Анализ работы на уроке.

• Самооценка детьми своей деятельности на уроке.

• Компьютерная презентация.

3

Домашнее задание.

• Выдача заданий обучающимся.

• Домашнее задание обучающимся по систематизации знаний.

• Индивидуальные домашние задания обучающимся.

• Компьютерная презентация.

1

Ход урока:

1. Организационный момент (1мин). Презентация «Закон Кулона»(слайд 1)

Здравствуйте, ребята. Приготовьте ручки, тетради, карандаши, линейки. Я надеюсь, что мы с вами дружно и плодотворно поработаем на уроке.

2. Актуализация знаний (5 мин). (слайд 2)

А сейчас я предлагаю вам отгадать кроссворд.

1. Как называется явление разделение электрического заряда? (электризация)

Что получают тела в результате электризации? (электрический заряд)

Каким символом обозначается заряд? (q)

2. С помощью какого математического действия выражен закон сохранения электрического заряда? (сумма, q₁+q₂+…..+q_n=const)

3. Как называется величина, характеризующая действие одного тела на другое? (Сила)

Каким символом обозначается сила? В чём она измеряется? Как изобразить силу?

4. Как называется действие тел друг на друга? (взаимодействие)

Как называется взаимодействие между заряженными телами? (электромагнитное)

5. Как называется зависимость, в которой при уменьшении одной величины, другая увеличивается? (обратная)

Приведите примеры обратной зависимости. Что такое прямая зависимость? Приведите примеры.

6. Как называется единица измерения электрического заряда?

6

1

э

л

е

к

т

р

и

з

а

ц

и

я

2

с

у

м

м

а

3

с

и

л

а

4

в

з

а

и

м

о

д

е

й

с

.т

в

и

е

5

о

б

р

а

.т

н

а

я

Ребята, что вы знаете о Кулоне?

Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с основным законом электростатики - законом Кулона.

Запишите в тетрадь тему урока «Закон Кулона». (слайд 3)

3. Историческая справка (5 мин). (слайд 4)

Шарль Огюстен Кулон (1736-1806) - французский ученый, известный своими опытами по электричеству и магнетизму и исследованием сил трения. Важным его достижением является изобретение прибора для измерения сил - крутильные весы.

Крутильные весы (видеофрагмент) (слайд 5).

Устройство: Стеклянная палочка, подвешенная на упругой проволочке. На палочке крепятся металлический шарик и противовес. Шарик, который заряжаем, крепится к крышке весов, он неподвижен.

Принцип действия: При сообщении шарикам одноименных зарядов они отталкиваются. По углу закручиванию проволочки определяют силу взаимодействия шариков.

Выполните задание 2. Подпишите на рисунке основные детали крутильных весов Кулона, обсудите с соседом по парте ваши рисунки. Давайте сравним работы.(слайд 6)

С помощью крутильных весов Кулон определил, от чего зависит сила взаимодействия между двумя заряженными шариками. Эту силу назвали кулоновской.

Закон Кулона справедлив только для таких заряженных тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними. Такие тела называются точечными зарядами.

Запишите определение в тетрадь.

Точечные заряды - заряженные тела, размеры которых много меньше расстояния между ними (слайд 6)

4. Постановка учебной проблемы (2мин) (слайд 8).

Рассмотрим взаимодействие двух точечных зарядов q₁ и q₂ с помощью компьютерной модели.

Вы видите, что на оба заряда действуют одинаковые силы? Почему?

Как вы думаете, от чего зависит сила взаимодействия между зарядами?

Как можно определить эту зависимость?

5. Открытие новых знаний (20 мин).

Изучать зависимость кулоновской силы от величины зарядов и расстояния между ними вы будете самостоятельно с помощью компьютерной модели.

В рабочей области модели, располагаются 3 заряда, которые можно «захватить» и переместить левой кнопкой мыши. С помощью линейки выбора можно менять величину каждого электрического заряда. Так как мы рассматриваем взаимодействие двух зарядов, то величина третьего заряда равна нулю. В правом нижнем углу модели отображаются значения расстояния между зарядами и сила взаимодействия.

Садитесь за компьютеры (два человека за один компьютер) и выполните задания, используя модель. Время работы 10 мин. (Если кто-то быстро справится с работой, то ему предлагается стать консультантом для остальных)

Задание 1. Наблюдение за изменением зависимости силы взаимодействия между зарядами от величины зарядов.

1. Расположите заряды q₁ и q₂ на одной горизонтальной прямой, на расстоянии 150 см.

2. Установите заряд q₃=0.

3. Установите значения величин, приведенных в таблице. Запишите значения сил для каждого случая.

   № опыта

   q_1, Кл

   q_2,Кл

   r₁₂, м

   Сила F₁₂, Н

   1

   5 ∙10^-8

   5 ∙10^-8

   1,5

   
   

   2

   10 ∙10^-8

   5 ∙10^-8

   1,5

   
   

   3

   10 ∙10^-8

   10 ∙10^-8

   1,5

   
   

4. Во сколько раз увеличилось значение заряда q₁ в опытах 1,2?

Значение заряда q₁увеличилось в __________________________________

5. Как изменилось значение силы в опытах 1,2? Во сколько раз?

Значение силы _________________________ в _______________________

6. Какая зависимость между силой и зарядом q₁: прямая, обратная?

Между силой и зарядом q₁ _____________________зависимость.

7. Как изменилось значение заряда q₂ в опытах 2,3? Во сколько раз?

Значение заряда q₂ _____________________в _______________________

8. Как изменилось значение силы в опытах 2,3? Во сколько раз?

Значение силы _________________________ в _______________________

9. Какая зависимость между силой и зарядом q₂: прямая, обратная?

Между силой и зарядом q₂ _____________________зависимость.

Задание 2. Наблюдение за изменением зависимости силы взаимодействия между зарядами от расстояния между ними.

1. Расположите заряды q₁ и q₂ на одной горизонтальной прямой, на расстоянии 150 см.

2. Установите заряд q₃=0.

3. Установите значения величин, приведенных в таблице. Запишите значения сил для каждого случая.

№ опыта

q_1, Кл

q_2,Кл

r₁₂, м

(r₁₂)², м²

Сила F₁₂, Н

1

10 ∙10^-8

10 ∙10^-8

1,5

2,25

2

10 ∙10^-8

10 ∙10^-8

3

9

4. Как изменилось расстояние между зарядами?Во сколько раз?

Расстояние между зарядами _____________________в _______________________

4. Как изменился квадрат расстояния между зарядами?Во сколько раз?

Квадрат расстояния между зарядами _____________________в _______________

4. Как изменилось значение силы? Во сколько раз?

Значение силы _________________________ в _______________________

4. Какая зависимость между силой и квадратом расстояния между зарядами: прямая, обратная?

Между силой и квадратом расстояния_____________________зависимость.

Встаньте, потянитесь, поставьте руки на пояс, наклоны головы вправо-влево (3раза), наклоны туловища вправо-влево (3 раза). Посмотрите вверх-вниз, вправо-влево (3 раза), зажмурьтесь, откройте глаза и сядьте за парту.

Прочитайте результаты ваших наблюдений. Как сила взаимодействия между зарядами зависит от величины этих зарядов и от расстояния между ними?

Запишите закон Кулона в тетрадь (слайд 9 анимированный; при наведении курсора на физическую величину в формуле, она выделяется).

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F=k

k=

k - коэффициент пропорциональности.

Физический смысл k: F=k, если r=1 м, q₁=q₂ =1Кл (слайд 10)

Кулоновские силы направлены вдоль прямой, соединяющей заряды, поэтому их называют центральными.

Границы применения закона Кулона:

1. Закон справедлив для точечных зарядов.

2. Заряженные тела должны быть неподвижными. (слайд 11)

6. Закрепление (8 мин).

Прочитайте закон Кулона и формулу (по буквам и по названиям физических величин) - 2 человека.

Ответьте на вопросы в парах:

1. Как вы понимаете выражение «Сила прямо пропорциональна произведению модулей зарядов»?

2. Как вы понимаете выражение «Сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами»?

3. На каком рисунке заряды являются точечными? Почему?

4. В каком случае выполняется закон Кулона? Почему?

5. 
   
   Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если…

А) величина одного из зарядов увеличится в 2 раза;

Б) величина одного из зарядов увеличится в 3 раза, а второго уменьшится в 9 раз;

В) расстояние между зарядами увеличится в 6 раз;

Г) величина одного из зарядов увеличится в 4 раза, а расстояние между ними уменьшится в 2 раза;

Выполните задания в тетради.

Разноуровневые задания:

I вариант

II вариант

1 уровень

1 уровень

1. Являются ли заряды точечными? Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С увеличением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С увеличением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

1. Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С уменьшением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С уменьшением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

2 уровень

2 уровень

1. А)

   Б)В каком случае выполняется закон Кулона. Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина заряда увеличится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

1. В каком случае заряды изображенные на рисунке являются точечными? Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если расстояние между зарядами уменьшится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

3 уровень

3 уровень

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если величину одного из зарядов уменьшить в 2 раза?

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина одного из зарядов увеличится в 5 раз, а расстояние между зарядами уменьшится в 5 раз?

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если расстояние между зарядами уменьшить в 2 раза?

2. Как изменилось расстояние между зарядами, если сила кулоновского взаимодействия увеличилась в 64 раза?

VII. Итог урока (3мин).

Отметьте знаком «плюс» то, что вы хорошо поняли на уроке и знаком «минус» то, что поняли плохо или вообще не поняли. (слайд 12)

1

Устройство и принцип работы крутильных весов

2

Что такое прямая зависимость между величинами

3

Что такое обратная зависимость между величинами

4

Смысл закон Кулона

5

Как изображать силы, действующие на заряженные частицы

6

Границы применимости закона Кулона

7

Как изменяется сила при изменении заряда

8

Как изменяется сила при изменении расстояния между зарядами

VIII. Домашнее задание (1мин).

§89-90, вопросы после параграфа. (слайд 13)

Разноуровневые задания:

I вариант

II вариант

1 уровень

1 уровень

1. Являются ли заряды точечными? Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С увеличением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С увеличением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

1. Покажите направление сил кулоновского взаимодействия.

2. Продолжите предложение. С уменьшением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С уменьшением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .

2 уровень

2 уровень

3. А)

   Б)В каком случае выполняется закон Кулона. Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

4. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина заряда увеличится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

1. В каком случае заряды изображенные на рисунке являются точечными? Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если расстояние между зарядами уменьшится в 10 раз? Ответ обоснуйте.

3 уровень

3 уровень

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если величину одного из зарядов уменьшить в 2 раза?

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина одного из зарядов увеличится в 5 раз, а расстояние между зарядами уменьшится в 5 раз?

1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если расстояние между зарядами уменьшить в 2 раза?

2. Как изменилось расстояние между зарядами, если сила кулоновского взаимодействия увеличилась в 64 раза?