Урок на тему электрическое поле напряженность. Конспект и презентация к уроку физики "Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей" - Сащенко С.А. Просмотр содержимого документа «Конспект урока с презентацией. Электрическое поле. Напряжё

Тема: Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Цель урока: продолжить формирование понятия «электрическое поле», ввести его основную характеристику; изучить принцип суперпозиции электрических полей.

Ход урока:

1.Оргмомент. Постановка цели и задач урока.
2.Проверка знаний:
Физический диктант
Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона
Как называется раздел физики, изучающий неподвижные заряженные тела? /электростатика/
Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? /электромагнитное/
Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? /электрический заряд/
Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? /Нет/
Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в систему? /Можно/
Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов? /Электризация/
Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? /Нет/
Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? /Да/
Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? /Нет/
Создаем ли мы при электризации электрический заряд? /Нет/
Может ли заряд существовать независимо от частицы? /Нет/
Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является /Нейтральным/
Как изменится сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц? /Увеличится/
Как изменится сила взаимодействия при перемещении зарядов в среду? /Уменьшится/
Как изменится сила взаимодействия с увеличением расстояния между зарядами в 3 раза? /Уменьшится в 9 раз/
Как называется величина, характеризующая электрические свойства среды? /Диэлектрической проницаемостью среды/
В каких единицах измеряется электрический заряд? /В кулонах/

3.Изучение нового материала

Электрическое поле
Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.
Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.
Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.
Пробный точечный заряд – такой заряд, который не искажает исследуемое пол
·е (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).

Свойства электрического поля:
Действует на заряды с некоторой силой.
Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, т.е. электростатическое не меняется со временем.

Электрическое поле – особый вид материи, движение которой не подчиняется законам механики Ньютона. У этого вида материи свои законы, свойства, которые нельзя спутать с чем-либо другим в окружающем мире.

Напряженность электрического поля

Физическая величина, равная отношению силы13 EMBED Equation.3 1415, с которой электрическое поле действует на пробный заряд q, к значению этого заряда, называется напряженностью электрического поля и обозначается 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415.
Единицей напряженности является 1Н/Кл или 1В/м.
Векторы напряженности электрического поля и кулоновской силы сонаправлены.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.
Линии напряженности (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определённой густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора 13 EMBED Equation.3 1415.
Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрицателен.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Принцип суперпозиции полей

Опыт показывает, что если на электрический заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.
Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций:
Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:

13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415

4. Закрепление материала
Решение задач из сб. задач под ред. Рымкевич №№ 696,697,698

Домашнее задание: §92,93,94
13PAGE 15

13PAGE 14215

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Приложенные файлы

8 класс

Тема: Объяснение электрических явлений. Напряженность электрического поля. Действие электрического поля на заряды.

Цели урока: вспомнить виды электризации, выяснить механизм электризации в каждом случае, выяснить, в чем различие между проводниками и непроводниками.

Задачи : Образовательные : закрепление уже имеющихся знаний о электрическом заряде; рассмотрение возможных механизмов электризации; объяснение свойства проводников и непроводников с точки зрения внутреннего строения; формирование умения объяснять процессы с точки зрения внутреннего строения вещества.

Воспитательные: формирование коммуникативных качеств, культуры общения; формирование интереса к изучаемому предмету; стимулирование любознательности, активности на уроке; развитие работоспособности.

Развивающие: развитие познавательного интереса; развитие интеллектуальных способностей; развитие умений выделять главное в изучаемом материале развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия.

Тип урока: лекция с элементами беседы.

Планируемые универсальные учебные действия

Предметные:

Объяснять электрические явления;

Приводить примеры электризации в окружающем мире;

Наблюдать процессы электризации; анализировать результаты опытов по электризации.

Коммуникативные: развивать монологическую и диалогическую речь, участвовать в коллективном обсуждении проблем, взаимодействовать со сверстниками.

Регулятивные: уметь определять понятия, строить умозаключения и делать выводы.

Познавательные: уметь анализировать знания, устанавливать причинно-следственные связи, структурировать знания

Личностные : формирование представлений о возможностях познания мира

Оборудование и материалы: электрометры, электроскоп, султаны, электростатический маятник (проводящая гильза);

Мультимедийный видеопроектор, интерактивная доска; презентация, карточки для раздачи.

План урока:

• Мотивация - актуализация урока–(5 мин.)
• открытие новых знаний (15 мин.)
• первичная проверка усвоения материала (5 мин.)
• домашнее задание (2 мин.)
• рефлексия (3 мин)
• дополнительные задания (5мин)

Ход урока

Здравствуйте ребята. Меня зовут Миляуша М.. Я думаю, мы с Вами подружимся и плодотворно поработаем. Я Вам раздам карточки для самооценок. Попробуйте оценить свои ответы, по ходу урока. А сейчас давайте с хорошим настроением начнем урок физики.

1. Мотивация - актуализация знаний.

Давайте посмотрим слайд 2. У мальчика и девочки волосы встали дыбом, струя воды искривилась, что же случилось?

Да сегодня мы попытаемся объяснить электрические явления, нарисовать электрическое поле, и его действие на заряды.

Тема нашего урока: «Объяснение электрических явлений. Напряженность электрического поля. Действие электрического поля на заряды»

Учитель: В повседневной жизни, с какими примерами электризации вы встречаетесь?

Ответы учащихся.

Учитель: В природе явлений, связанных с электризацией довольно много. Один из которых хорошо вам известная молния. Но бывают и редкие явления, которые завораживают, например огни святого Эльма на концах мачт кораблей, которые появляются за счет электризации окружающего воздуха во время шторма, молнии-спрайты в сильную грозу на высоте примерно от 50 до 130 километров (высота образования «обычных» молний - не более 16 километров), Молнии при извержении вулканов, полярное сияние.

Учитель: Давайте вспомним, что такое электризация?

Ученики: Сумма всех отрицательных зарядов в теле по абсолютному значению равна сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.Это перераспределение зарядов, как мы видим на Земле постоянно происходит электризация некоторых слоев.

Учитель: Что мы изучали на прошлых уроках?

Ученики: На прошлых уроках мы рассмотрели наличие электрического поля у заряженных тел, также говорили о двух родах электрического заряда, о законе сохранения электрического заряда. О строении атома, электронах.

Учитель: Сегодня мы обобщим изученные ранее факты и понятия, а также рассмотрим различные электрические явления.

IV. Открытие новых знаний

После открытия электрона физики выяснили, что часть электронов может сравнительно легко отрываться от атома, превращая его в положительно или отрицательно заряженный ион. Каким же способом могут электризоваться тела? Рассмотрим эти способы.

1. Электризация трением (соприкосновением)

Демонстрация. Возьмем эбонитовую палочку и потрем о мех.

Вопрос: Сколько тел электризуются при трении?

Ответ: Электризуются всегда два тела.

Вопрос : Какие заряды приобретают тела при электризации трением?

Ответ : При электризации трением тела всегда приобретают разноименные заряды.

Учитель: В результате проведения многих опытов физики установили, что при электризации происходит не создание новых зарядов, а их перераспределение. Таким образом, выполняется закон сохранения заряда.

2. Электризация через влияние (Электростатическая индукция )

Демонстрация: Гильза притягивается к отрицательно заряженному эбониту

Вопрос: Как взаимодействуют нейтральное и отрицательно заряженное тело?
Ответ: Они притягиваются.

Вопрос: Почему же так происходит?

Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону противоположную той, с которой подносят отрицательно заряженное тело. Таким образом, со стороны отрицательно заряженного тела оказываются некомпенсированные положительные заряды, которые притягиваются к отрицательно заряженному телу.

Вопрос: Как взаимодействуют нейтральное и положительно заряженное тела?
Ответ: Притягиваются друг к другу.

Вопрос: После просмотра слайда ответьте, почему так происходит?
Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону, с которой поднесли положительно заряженное тело. С этой стороны образуется некомпенсированный отрицательный заряд, и тела притягиваются друг к другу.

Демонстрация . Проведем следующий опыт: возьмем эбонитовую палочку и зарядим её с помощью электризации трением. Поднесем палочку к шару электрометра, коснемся на некоторое время шара электрометра пальцем и уберем палочку, мы видим, что стрелка электрометра отклонилась.

Под действием электрического поля отрицательно заряженной палочки свободные электроны перераспределяются по поверхности металлической сферы

Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому они отталкиваются от отрицательно заряженной эбонитовой палочки. В результате количество электронов станет избыточным на удаленной от палочки части сферы и недостаточным на ближней. Если коснуться сферы пальцем, то некоторое Демонстрация: Бумага притягивается к оргстеклу.

количество свободных электронов перейдут из сферы на тело исследователя

Вопрос. Бумага является диэлектриком, и в ней нет свободных электронов, а почему она притягивается к заряженной палочке?

Учитель: Вы еще по химии ознакомитесь с диполями. Диполь это молекула с разными зарядами на концах, например вода, где водород в силу меньшей электроотрицательности несет положительный заряд, а кислород отрицательный. В электрическом поле палочки диполи ориентируются, и диэлектрик притягивается к палочке.

Рассмотрим силовые линии электрического поля положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти линии в физике 10 класса мы будем называть линии напряженности. Напряженность силовая характеристика электрического поля.

Демонстрация: Взаимодействие лепесточков заряженных султанов.

Напряженность электрического поля вокруг острых предметов больше, чем вокруг шарообразных или плоских поверхностей. Именно поэтому молния с большей вероятностью попадает в заостренный предмет, чем в находящийся рядом ровную поверхность. (слайд 32)

Электрическое поле определяется через действие на заряженную частицу или тело. Линии напряженности показывают в каком направлении электрическое поле действуют на положительный заряд. На отрицательный заряд действует в противоположном направлении.

ФИЗМИНУТКА. Встали, взяли ручки и покрутили в ладонях

(Почему не происходить электризация ручки?)

V. Закрепление изученного материала

Вопрос: Как изменится масса тела, если ему сообщить отрицательный заряд?
Ответ: Увеличится, так как тело приобретает избыточные электроны, а электроны обладают массой.

Вопрос: Какой процесс является общим ля любых типов электризации?
Ответ: Перераспределение зарядов.

Вопрос: Почему при заземлении почти весь заряд с тела уходит в землю?
Ответ: Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдет. Земной шар очень велик по сравнению с телами, находящимися на нем.

Вопрос: Почему во время грозы не рекомендуется прятаться под одиноко стоящими деревьями?
Ответ: Чем меньше объем тела, тем больше концентрация заряда, молния с большей вероятностью ударит в тело с большей концентрацией заряда.

Вопрос: Почему стержень электроскопа делается из металла?
Ответ: Металлы являются проводниками.

Вопрос: Почему можно легко наэлектризовать эбонитовую палочку трением ее о кусок шерсти, но нельзя наэлектризовать железный стержень тем же способом?
Ответ: Эбонит – изолятор, заряды скапливаются на палочке и никуда не уходят. А железо – проводник, следовательно, появившиеся на железном стержне некомпенсированные заряды сразу же передаются другим телам, например – руке.

VI. Инструктаж домашнего задания

§ 31 изучить

Написать сообщение о пользе и вреде электризации

Сделать электроскоп в домашних условиях.

VII. Рефлексия

Давайте попробуем продолжить предложения

1. Мне было интересно…

2. Я понял, что…

3. Было полезно…

4. Я научился оценивать…

5. Мои коммуникативные навыки…

Карточки оставляем у преподавателя.

Спасибо за внимание и работу!
До свидания!

Дополнительные задания по слайду.

Цель урока: познакомить учащихся с историей борьбы концепций близкодействия и действия на расстоянии; с недостатками теорий, ввести понятие напряженности электрического поля, формировать умение изображать электрические поля графическим способом; пользоваться принципом суперпозиции для расчета полей системы заряженных тел.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы

Вариант -1

1. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд? Почему? Поясните суть закона сохранения электрического заряда.

2. В воздухе расположены два тела, у которых равные отрицательные электрические заряды, тела отталкиваются друг от друга с силой 0,9 Н. Расстояние между зарядами 8 см. Вычислить массу избыточных электронов в каждом теле, а также их количество.

Решение. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (кг); N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (электронов)

Вариант-2

1 Почему при трении разнородные тела электризуются, а однородные не электризуются?

2 Три проводящих шарика, привели в соприкосновение, на первом шарике заряд 1,8·10-8Кл, второй – имел заряд – 0,3·10-8 Кл, третий шарик не имел заряда. Как распределился заряд между шариками? С какой силой будут взаимодействовать в вакууме два из них на расстоянии 5см один от другого?

Решение. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(Кл)

F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)

Изучение нового материала

1. Обсуждение вопроса о передаче воздействия одного заряда на другой. Заслушиваются выступления «сторонников» теории близкодействия (поле распространяется со скоростью света) и теории действия на расстоянии (все взаимодействия распространяются мгновенно). Выступления учащихся сопровождаются демонстрацией опытов по взаимодействию наэлектризованных тел. Учащиеся могут задавать вопросы сторонникам той или другой теории.

Учитель помогает учащимся делать правильные выводы, подводит учащихся к формированию понятия электрического поля.

2. Электрическое поле – Особая форма материи, существующая независимо от нас, наших знаний о нем.

3. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Электростатическое поле	Электростатическое поле неподвижных зарядов не меняется совершенно и неразрывно связано с зарядами, которые его образуют.
Напряженность электрического поля: E = F / Q	Отношение силы, с которой электрическое поле действует на пробный положительный заряд, к значению этого заряда. Вектор Е ̄̄̄̄̄̄̄ совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Напряженность электрического поля точечного заряда. Е = Q0/4πξ0ξr2	Напряженность электрического поля точечного заряда в некоторой точке пространства прямо пропорциональна модулю заряда источника поля и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника поля до данной точки пространства.
Силовые линии электростатического поля	Это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряженности поля в этой точке.
Принцип суперпозиции полей: Е = Е1+Е2+Е3+…	При наложении полей от нескольких точечных зарядов образуется электростатическое поле, напряженность которого в любой его точке равна геометрической сумме напряженностей от каждого из составляющих полей.
Демонстрация опыта: «Обоснование принципа суперпозиции полей»	Подвесьте на капроновой нити «пробный заряд» (пенопластовую пластину). Воздействуйте на «пробный заряд» заряженным телом. Затем поднесите еще одно заряженное тело и наблюдайте за его воздействием на «пробный заряд». Удалите первое заряженное тело и наблюдайте за действием второго заряженного тела. Сделайте вывод.

Самостоятельная работа с книгой.

1. Прочитайте в учебнике определение силовых линий электрического поля.

2. Рассмотрите внимательно рисунки 181 – 184, где приведены примеры линий напряженности различных заряженных тел и систем тел.

3. Ответьте на вопросы.

А) Каким образом отображается на рисунках модуль вектора напряженности? По какому внешнему признаку можно отличить поле с интенсивным действием?

Б) Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электрического поля?

В) Существуют ли обрывы в линиях напряженности?

Г) Как расположены линии электрического поля относительно поверхности заряженного тела?

Д) В каком случае электрическое поле можно считать однородным?

Е) Сравните картину силовых линий точечного заряда и равномерно заряженного шара.

Ж) Выясните, с помощью какой формулы и в каких допустимых пределах можно рассчитать напряженность поля проводящего шара.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §92 – 94.

Цель: раскрытие материального характера электрического поля и формирование понятия напряжённости электрического поля

Задачи урока: ознакомить учащихся с силовой характеристикой электрического поля;

Формировать неформальные знания в истолковании понятия «напряженность электрического поля;

Воспитывать сознательное отношение к учебе и заинтересованность в изучении физики.

Оборудование: лёгкая металлическая гильза из фольги, палочка из оргстекла, султанчики на подставке, электрофорная машина, шарик на шёлковой нитке, пластины конденсатора, презентация, флеш-анимация

Ход урока

1. Повторение изученного

1. Сформулируйте закон Кулона
2. В чём физический смысл коэффициента k ?
3. Определите границы применимости закона Кулона?

1. Физический диктант. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. (взаимопроверка )
2. Изучение нового материала

1.Можно ли создать электрический заряд?

2. Создаём ли мы при электризации электрический заряд?

3. Может ли заряд существовать отдельно от частицы?

4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является…..

5. Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц…..

6. При помещении заряда в среду, сила взаимодействия между ними….

7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия……

8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется…

9. В каких единицах измеряется электрический заряд?

(1, Да; 2. Нет; 3. Нет; 4. Нейтральными; 5. Увеличивается; 6. Уменьшается; 7. Уменьшится в 9 раз; 8. Диэлектрическая проницаемость; 9. В кулонах )

1. Изучение нового материала

Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. (слайд 1 )Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путём осуществляется действие одного заряда на другой.

Эксперимент 1 (с гильзой)Медленно подносим к подвешенной на нитке лёгкой металлической гильзе из фольги вертикально расположенную пластинку из плексигласа, предварительно зарядив её натиранием шерстью.

-Что происходит?(контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали)

Эксперимент 2 (электрофорная машина, пластины сферического конденсатора, теннисный шарик подвешенный на шёлковой нити) Зарядив пластины, наблюдаем движение шарика между ними. Почему?

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

Эксперимент 3 (просмотр видеофрагмента, флеш-анимация)Откачивая воздух, наблюдаем, что листочки электроскопа по- прежнему отталкиваются друг от друга.

Какой можно сделать вывод? ( воздух не участвует во взаимодействии)

Как же тогда осуществляется взаимодействие?

Фарадей даёт следующее объяснение:

Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. (слайд 2)

Чтобы характеризовать Э.П. нужно ввести величины.

Первая характеристика Поля - НАПРЯЖЁННОСТЬ.

Обратимся всё- таки вновь к закону Кулона (слайд 3 )

Рассмотрим действие поля на заряд, внесённый в поле пробного заряда.

……………………………………………

Таким образом, если посмотреть на отношение, то мы получим величине, которая и будет характеризовать действие поля в данной точке.

Обозначается буквой Е.

• Напряжённость Э.П.

Напряжённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля) Она показывает с какой силой поле действует на заряд, помещ(нный в это поле.

Подставляя в формулу выражение для силы, получим выражение для напряжённости поля точечного заряда

Как можно характеризовать поле, созданное несколькими зарядами?

Надо воспользоваьться векторным сложением сил, действующих на заряд, внесённый в поле и получим результирующую напряжённость Э.П. Такой случай называют - ПРИНЦИПОМ СУПЕРПОЗИЦИИ

(слайд 6)

Эксперимент 4. Опыты по демонстрации спектров электрических полей.(1.Опыты с султанами, установленными на изолирующих штативах и заряженных от электрофолрной машины. 2. Опыты с пластинами конденсатора, к которым приклеены одним концом бумажные полоски.)

Электрическое поле удобно изображать графическими линиями - СИЛОВЫЕ ЛИНИИ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ - это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу(слайды 9,10,11 )

Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами

Самым интересным случаем, является Э.П. созданное между двумя длинными заряженными пластинами. То между ними создаётся однородное Э.П.

Объяснение принципа суперпозиции, с помощью графического представления (слайды11,12,13 )

III. Закрепление знаний, умений, навыков

1. Вопросы для повторения

? Разбор вопросов:

а) Как следует понимать, что в данной точке существует электрическое поле?

б) Как следует понимать, что напряженность в точке А больще напряженности в точке В?

в) Как следует понимать, что напряженность в данной точке поля равна 6 Н/кл?

г) Какую величину можно определить, если известна напряженность в данной точке поля?

? 2. Разбор качественных задач [Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. - М.: Просвещение, 1972.]:

800. Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноимен-ные или разноименные ? (Разноименные. При одноименных точечных зарядах напряженность будет равна нулю.)

801. (При включении тока высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, вследствие чего перья птицы топорщатся и расходятся (как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электро-статической машиной). Это пугает птицу, она слетает с провода.)

? Разбор расчётных задач [Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. - М.: Дрофа, 2003.]:

698. (200 В/м)

699. Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл? (24 мкН)

Подведение итогов урока.

Домашнее задание :

1. Учебник Физика 10 Г.А.Мякишев, Б.Б.Буховцев § 88-89
2. Рымкевич А.П. № 703, 705

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока с презентацией. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей»

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

Напряжённость

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – это особая форма материи. Она создаётся покоящимися электрическими зарядами и проявляется действием на другие электрические заряды

напряжённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля)

- напряжённость поля точечного заряда

- принцип суперпозиции - напряжённость поля, создаваемого системой зарядов, равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым зарядом отдельности

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ – это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу

Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами

ЛИНИИ НАПРЯЖЁННОСТИ называют непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором напряжённости поля в данной точке

Свойства линий напряжённости

• Линии не замкнуты. Начинаются на +, заканчиваются на –
• Линии не пересекаются
• Где линии гуще, поле сильнее

• Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?

• Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноименные или разноименные ?

• В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.

• Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл

Цели урока:

Воспитательная: формирование жизненно необходимых качеств: усидчивости, ответственности, исполнительности, внимательности и самостоятельности.
Образовательная: формирование углубленных представлений об электрическом поле и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического поля (применение принципа суперпозиции для определения суммарной напряженности электрического поля создаваемого различными зарядами);
Развивающая: развитие у обучающихся положительных мотивов учебно-познавательной деятельности, развитие навыков самостоятельной работы с информацией, навыков графической культуры, интеллектуального воображения.

ознакомить обучающихся со знаковыми моделями электрических полей;
дать представление о графическом изображении электрического поля;
показать приемы определения напряженности поля, созданного несколькими точечными зарядами;
рассмотреть примеры на построение вектора напряженности результирующего поля в некоторой точке от системы точечных зарядов;
предоставить возможность обучающимся применить полученные знания к решениям задач различного уровня сложности.

План урока

Орг. момент
Изучение нового материала
Физ. Минутка
Разбор задачи 1 или 2
Закрепление материала (тест ЕГЭ)
Домашнее задание

Ход урока

Орг. момент.
Физический диктант (тест на повторение)

Повторим пройденное:
В тетради в столбик запишите номер задания и укажите выбранный вами ответ;
На полях тетради напротив ответа после его проверки поставьте знак «+» или « - ».

Когда мы снимаем одежду, особенно изготовленную из синтетических материалов, мы слышим характерный треск. Какое явление объясняет этот треск?

Электризация
Трение
Нагревание.
Электромагнитная индукция

Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

На рисунке изображены одинаковые электрометры, соединенные стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень?

А. Медь. Б. Сталь.

К незаряженному проводнику АВ поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку (рис. 1). Затем, не убирая палочку, разделили проводник на две части (рис. 2). Какое утверждение о знаках зарядов частей А и В после разделения будет верным?

Обе части будут иметь положительный заряд.
Обе части будут иметь отрицательный заряд.
Часть В будет иметь положительный заряд, часть А - отрицательный.
Часть В будет иметь отрицательный заряд, часть А - положительный.

Пылинка, имевшая отрицательный заряд -10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки?

Два одноименных заряда по 10-8 Кл находились на расстоянии 3×10-2 м друг от друга. С какой силой они взаимодействуют? Притягиваются или отталкиваются заряды?

Притягиваются с силой 3×10-5 Н.
Притягиваются с силой 10-3 Н.
Отталкиваются с силой 3×10-5 Н.
Отталкиваются с силой 10-3 Н.

Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?

Увеличится в 2 раза
Уменьшится в 2 раза
Увеличится в 4 раза
Уменьшится в 4 раза

Сила взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равна F. Чему станет равна сила взаимодействия между телами, если каждый заряд на телах уменьшить в 3 раза?

Увеличится в 3 раза.
Уменьшится в 3 раза.
Увеличится в 9 раз.
Уменьшится в 9 раз

В таблице зафиксированы значения силы притяжения заряженных тел при разных расстояниях между ними. Какой вывод о связи силы и расстояния можно сделать по этой таблице?

сила очень мала и ее можно не учитывать
сила уменьшается с расстоянием
зависимость не прослеживается
при r больше 10 см сила обращается в 0

Как направлена кулоновская сила, действующая на положительный точечный заряд, помещенный в центр квадрата, в углах которого находятся заряды: (+q), (+q), (—q), (—q)?

Рассмотрим наглядно решение последней задачи.

Акцентируем внимание на принципе суперпозиции, используемый в даном задании:

Определяем направление всех сил сил, действующих на данный заряд;
Строим векторную сумму обозначенных сил;
Результирующая сила - есть вектор, направленный от начала построения к концу последнего слагаемого вектора.

Проверка и самооценка работ:

Эта ваша «стартовая» оценка. В продолжении урока вы можете ее изменить в лучшую сторону.

Изучение нового материала

Рассмотренный ранее закон Кулона устанавливает количественные и качественные особенности взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. Однако этот закон не дает ответа на весьма важный вопрос о механизме взаимодействия зарядов, т.е. посредством чего передается действие одного заряда на другой. Поиск ответа на этот вопрос привел английского физика М. Фарадея к гипотезе о существовании электрического поля, справедливость которой была полностью подтверждена последующими исследованиями. Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот.

Демонстрация видеофрагмента:

«Заряженный шарик в электрическом поле»

Все сказанное позволяет дать следующее определение:

электрическое поле - это особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля

Электрическое поле материально, т.е. существует независимо от наших знаний о нем.
Порождается электрическим зарядом: вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.

Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.

Электрическое поле может быть создано и переменным магнитным полем. Такое электрическое поле называется вихревым.

Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Действие электрического поля на электрические заряды

Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства.
Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия

Демонстрация видеофрагментов:

«Силовые линии однородного электрического поля»;

«Силовые линии неоднородного электрического поля».

Надо ввести количественную характеристику поля. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства.

Для изучения электрического поля будем использовать пробный заряд: под пробным зарядом будем понимать положительный точечный заряд, не изменяющий изучаемое электрическое поле.

Пусть электрическое поле создается точечным зарядом q0. Если в это поле внести пробный заряд q1, то на него будет действовать сила [~\vec F] .

Обратите внимание, что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q0 и пробный заряд q1. Электрическое поле действует только на пробный заряд q1 и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q0.

Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q1:

[~ F = k \cdot \frac{q_0 \cdot q_1}{r^2}] .

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q1, к этому заряду в любой точке поля:

[\frac{F}{q_1} = k \cdot \frac{q_0}{r^2}] , -

не зависит от помещенного заряда q1 и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля.

Подобно силе, напряженность поля - векторная величина, ее обозначают буквой [~\vec E] .

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду:

[~\vec E = \frac{\vec F}{q}] .

В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл).

Напряженность электрического поля - векторная физическая величина.
Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Физ. минутка

Напряженность - силовая характеристика электрического поля

Если в точке А заряд q > 0, то векторы и направлены в одну и ту же сторону; при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны.

От знака заряда q, на который действует поле, не зависит направление вектора, а зависит направление силы (рис. 1, а, б).

Принцип суперпозиции полей

А чему будет равна напряженность в некоторой точке электрического поля, созданного несколькими зарядами q1, q2, q3, …?

Поместим в данную точку пробный заряд q. Пусть F1 — это сила, с которой заряд q1 действует на заряд q; F2 — это сила, с которой заряд q2 действует на заряд q и т.д. Из динамики вы знаете, что если на тело действует несколько сил, то результирующая сила равна геометрической сумме сил, т.е.

[~\vec F = \vec F_1 + \vec F_2 + \vec F_3 + \ldots] .

Разделим левую и правую часть уравнения на q:

[~\frac{\vec F}{q} = \frac{\vec F_1}{q} + \frac{\vec F_2}{q} + \frac{\vec F_3}{q} + \ldots] .

Если учтем, что [\frac{ \vec F}{q} = \vec E] , мы получим, так называемый, принцип суперпозиции полей

напряженность электрического поля, созданного несколькими зарядами q1, q2, q3, …, в некоторой точке пространства равна векторной сумме напряженностей [\vec E_1 , \, \vec E_2 , \, \vec E_3] , … полей, создаваемых каждым из этих зарядов:

[~\vec E = \vec E_1 + \vec E_2 + \vec E_3 + \ldots] .

Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы точечных зарядов в любой точке достаточно знать выражение для напряженности поля точечного заряда. На рисунке 4, а, б показано, как геометрически определяется напряженность [~\vec E] поля, созданного двумя зарядами.

Для определения напряженности поля, создаваемого заряженным телом конечных размеров (не точечных зарядов), нужно поступать следующим образом. Мысленно разделить тело на маленькие элементы, каждый из которых можно считать точечным. Определить заряды всех этих элементов и найти напряженности полей, созданных всеми ими в заданной точке. После этого сложить геометрически напряженности от всех элементов тела и найти результирующую напряженность поля. Для тел сложной формы это трудная, но в принципе разрешимая задача. Для ее решения нужно знать, как заряд распределен на теле.

Линии напряженности

Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Тем не менее распределение поля в пространстве можно сделать видимым. Английский физик Майкл Фарадей в 1845 году предложил изображать электрическое поле с помощью силовых линий и получал своеобразные карты, или диаграммы поля.

Силовая линия (или линия напряженности) — это воображаемая направленная линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке (рис. 5).

По картине силовых линий можно судить не только о направлении вектора, но и о его значении. Действительно, для точечных зарядов напряженность поля увеличивается по мере приближения к заряду, а силовые линии при этом сгущаются (рис. 6). Где силовые линии гуще там напряженность больше и наоборот.

Число силовых линий, приходящихся на поверхность единичной площади, расположенную нормально к силовым линиям, пропорционально модулю напряженности.

Картины силовых линий

Построить точную картину силовых линий заряженного тела - сложная задача. Нужно сначала вычислить напряженность поля Е(х, у, z) как функцию координат. Но этого еще мало. Остается непростая задача проведения непрерывных линий так, чтобы в каждой точке линии касательная к ней совпадала с направлением напряженности [~\vec E] . Такую задачу проще всего поручить компьютеру, работающему по специальной программе.

Впрочем, строить точную картину распределения силовых линий не всегда необходимо. Иногда достаточно рисовать приближенные картины, не забывая что:

силовые линии — это незамкнутые линии: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или в бесконечности);
силовые линии не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор напряженности имеет лишь одно направление;
между зарядами силовые линии нигде не прерываются.

На рисунках 7-10 изображены картины силовых линий: положительно заряженного шарика (рис. 7); двух разноименно заряженных шариков (рис. 8); двух одноименно заряженных шариков (рис. 9); двух пластин, заряды которых равны по модулю и противоположны по знаку (рис. 10).

На рисунке 10 видно, что в пространстве между пластинами вдали от краев пластин силовые линии параллельны: электрическое поле здесь одинаково во всех точках.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется.

Разбор задач.

Примеры применения принципа суперпозиции полей.

(ЕГЭ 2008 г.) А19. На рисунке изображены линии напряженности электрического поля в некотором месте пространства. В какой из точек напряженность максимальна по модулю?
(ЕГЭ 2010 г.) А17. Какое направление в точке О имеет вектор напряженности электрического поля, созданного двумя одноименными зарядами?
(ЕГЭ 2007 г.) А19 . Определите напряженность поля в центре квадрата, в углах которого находятся заряды: (+q), (+q), (—q), (—q)?
(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А17. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + 2q и - q.

Закрепление материала (задания по карточкам) (5-7 мин)
Домашнее задание: §40; № 40.1; 40.2; Индивидуальные задания по карточкам.

Литература

Жилко, В. В. Физика: учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летним сроком обучения (базовый и повышенный уровни) /В. В. Жилко, Л. Г. Маркович. — 2-е изд., исправленное. — Минск: Нар. асвета, 2008. — С. 75, 80-85.
Кабардин О.Ф., В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик, С.Я. Шамаш, А.А. Пинский, С.И. Кабардина, Ю.И. Дик, Г.Г. Никифоров, Н.И. Шефер «Физика. 10 класс», «Просвещение», 2010 г.;
Болсун. Физика в экзаменационных вопросах и ответах. Серия Домашний репетитор.
Мякишев Г.Я. Физика: Электродинамика. 10-11 кл.: учеб. для углубленного изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков, Б.А. Слободсков. - М.: Дрофа, 2005. - 476 с

Похожие образовательные материалы: