Конспект урока физики по теме «Закон Кулона»

ГБОУ РО «Неклиновская общеобразовательная

школа-интернат с первоначальной летной подготовкой

им. 4-й Краснознаменной воздушной армии»

Кафедра естественно-математического образования

Урок изучения нового материала и первичного закрепления новых знаний

Тема: «Закон Кулона»

Подготовил:

учитель физики и математики

Карсуков М.А.

г. Таганрог

2014 г.

Цель урока: изучение количественной зависимости взаимодействия неподвижных точечных зарядов.

Задачи:

Образовательные:

• формирование знаний обучающихся о точечном заряде, о силе взаимодействия между зарядами;

• показать зависимость силы взаимодействия между электрическими зарядами от их значения и от расстояния между ними;

• разъяснить физический смысл закона Кулона;

• сформирование представлений о единстве материального мира (на примере аналогии между законом Кулона и законом всемирного тяготения);

• указание границ применимости закона.

Развивающие:

• развитие у обучающихся умения наблюдать, анализировать, обобщать, сравнивать, делать выводы;

• развитие умения осуществлять самоконтроль, самооценку и самокоррекцию учебной деятельности;

• развитие логического и теоретического мышления учащихся;

• создание условий для установления связей внутри физических понятий, теорий, законов; выделения существенных признаков изучаемых понятий, явлений.

Воспитательные:

• формирование научного мировоззрения;

• воспитание у обучающихся ответственности, трудолюбия, самостоятельности, критического мышления, аккуратности;

• совершенствование культуры общения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма урока: индивидуальная и фронтальная работа.

Оборудование: персональный компьютер, широкоформатный телевизор, презентация к уроку, раздаточный материал.

Ход урока

1. Организационный момент.

Учитель:

Начиная сегодняшний урок, хотелось бы процитировать древнюю китайскую мудрость «Если за день ничему не научился - зря прожил день». Пусть это высказывание будет сегодня нашим девизом.

- Ребята, в течение двух последних уроков мы с вами рассматривали начала электростатики, ее качественные законы. Начиная с этого урока, мы приступим к изучению количественных законов электромагнитных взаимодействий.

Целью нашего сегодняшнего урока будет изучение количественной зависимости взаимодействия неподвижных точечных зарядов.

Но прежде, давайте вспомним, что мы с вами изучили на прошлом уроке.

2. Актуализация знаний - физический диктант ««Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда».

Учащиеся получают раздаточный материал с вопросами и в течении 5 минут на них отвечают, после чего обмениваются бланками и каждый проверяет работу соседа по парте.

1. Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами?

( Ответ: электромагнитное)

2. Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие?

( Ответ: электрический заряд)

3. Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета?

( Ответ: нет)

4. Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в эту систему?

( Ответ: можно)

5. Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрического заряда?

(Ответ: электризация)

6. Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов?

( Ответ: нет )

7. Верно ли утверждение , что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной?

( Ответ: да)

8. Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то заряд всей системы тоже уменьшился?

( Ответ: нет)

Критерии оценки:

8 правильных ответов - «5»

6-7 правильных ответов - «4»

5 правильных ответов - «3»

4 и менее правильных ответов - «2»

3. Изучение нового материала.

На вопрос «С какой силой взаимодействуют точечные заряды?»отвечает основной закон электростатики. Он был установлен экспериментально французским ученым Шарлем Огюстеном Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона измерялись силы взаимодействия заряженных шаров.

Для измерения этой силы Кулон использовал крутильные весы.

Крутильные весы.

Маленькая тонкая незаряженная сфера на одном конце коромысла уравновешивалась бумажным диском на другом конце. Поворотом коромысла она приводилась в контакт с такой же неподвижной заряженной сферой, в результате чего ее заряд делился поровну между сферами.

Диаметр сфер выбирался много меньше, чем расстояние между сферами, чтобы исключить влияние размеров и формы заряда на результаты измерения (очень важно!).

Сферы начинают отталкиваться, как одноименно заряженные тела, закручивают нить. Максимальный угол поворота коромысла фиксируется по наружной шкале, был пропорционален силе, действующей на сферу.

Кулон определил силу взаимодействия заряженных сфер по углу поворота коромысла.

Силу взаимодействия и расстояние между шарами было не трудно измерить, трудности возникли с зарядом, для измерения которого не существовало даже единиц. Кулон предположил, что при соприкосновении металлического шара с зарядом q с незаряженным шаром такого же радиуса электрический заряд делится на две равные части, и на шарах оказываются заряды q/2.

Закон Кулона.

В результате проведения опытов, Кулон установил, что сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

k - коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единице длинны.

Если ввести единицы измерения электрического заряда, то можно определить численное значение коэффициента k.

Единицу заряда в СИ - кулон - устанавливают с помощью силы тока.

Один кулон (1 Кл) - это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1А.

Установлено, что если q₁= q₂= 1 Кл и r = 1 м, то в вакууме

Кулоновские силы направлены вдоль одной прямой, соединяющей оба точечных заряда, подчиняются третьему закону Ньютона.

F_1,2 = - F_2,1

Взаимодействие электрических зарядов в среде.

Если заряды находятся не в вакууме, то окружающая среда ослабляет их взаимодействие. В этом случае закон Кулона принимает вид:

ε - диэлектрическая проницаемость среды.

Диэлектрическая проницаемость характеризует электрические свойства среды. Для любой среды диэл. проницаемость > 1. Эта величина показывает, во сколько раз сила взаимодействия точечных заряженных тел в вакууме больше их сил взаимодействия в среде при прочих равных условиях.

Диэлектрические проницаемости веществ

Вода

81

Парафин

2

Керосин

2,1

Слюда

6

Масло

2,5

Стекло

7

Сравнение закона Кулона с законом всемирного тяготения.

Учитель:

- В чем сходство Закона Кулона и Закона Всемирного тяготения?

Сравнивая две формулы, ученики приходят к выводу, что сила тяготения, и сила Кулона обратно пропорциональны квадрату расстояния между телами.

Сравнивая же коэффициенты пропорциональности в этих законах, заметим, что сила кулоновского взаимодействия во много раз больше силы гравитационного взаимодействия.

Границы применимости закона:

1. Заряды должны быть точечными.

2. Заряды должны быть неподвижными.

4. Закрепление изученного.

1. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении каждого заряда в 3 раза, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?

(Ответ: увеличится в 36 раз)

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при перенесении их из среды с диэлектрической проницаемостью, равной 7, в вакуум, если расстояние между зарядами останется неизменным?

(Ответ: увеличится в 7 раз)

3. Два одинаковых металлических шара заряжены одинаковыми по модулю, но разноименными зарядами. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия?

(Ответ: сила равна нулю)

5. Домашнее задание.

§ 87, 88.

Упражнение 16(4).