Дидактичні і методичні матеріали до уроку "Дія магнітного поля на провідник зі струмом.Сила Ампера. Сила Лоренца"
Державний навчальний заклад
«Регіональний центр професійної освіти швейного виробництва
та сфери послуг Харківської області»
Тема програми
«Електромагнітне поле»
Підготувала: Мелешкова Л.І.
викладач фізики
Харків – 2018
АНОТАЦІЯ
У роботі представлені методичні та дидактичні матеріали до уроку
«Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера. Сила Лоренца». Даний урок є другим в розділі «Електромагнітне поле», тема програми «Електродинаміка». При розробці матеріалів враховувались державні вимоги до навчальних досягнень учнів з фізики рівня стандарту.
Матеріали представляють методи та прийоми самостійної навчально -
пізнавальної діяльності учнів на уроці фізики, які дають можливість урізноманітнити цю діяльність, підвищують якість освітнього процесу, спонукають учнів до самоосвіти, самореалізації, розвивають їх творчі здібності. Використання інтерактивних вправ сприяє створенню на уроці таких педагогічних ситуацій спілкування, які б дозволили кожному учневі виявити ініціативу, самостійність і можливість висловлювати власні судження. Результативним є використання протягом уроку матеріалів у вигляді опорно-довідкових конспектів, які навчають учня вчитися, аналізувати, робити висновки і узагальнення. Різнорівневі завдання для організації навчальної діяльності забезпечують різнобічний вплив на учнів, сприяють ефективному засвоєнню навчального матеріалу.
У роботі представлені завдання, розроблені за допомогою програм LearninqApps.org («Заповнити пропуски», «Знайти відповідність», «Пазл»), ментальні карти («Алгоритм розв’язування задач») створені за допомогою програми mindmeister.com. Залучення для виконання завдань гаджетів формує в учнів інформаційну компетентність.
Для зацікавлення учнів предметом, виявлення їх творчих здібностей, формування предметної компетентності запропоновуються випереджувальні, творчі домашні завдання.
Епіграф уроку «Мудрість – це сукупність корисних для життя істин, здобутих розумом, спостереженням і досвідом, це гармонія ідеї з життям.
І. Гончаров
Завдання. За допомогою гаджетів розпізнайте QR- код та виконайте завдання
|
Магнітне поле Землі |
|||
|
Рисунок магнітного поля Землі |
Розташування полюсів, відмінності від розташування географічних полюсів
|
Значення наявності магнітного по поля Землі для життя |
Причини виникнення магнітних бур
|
|
|
|
Магнітне поле Землі надійно захищає її поверхню від космічного випромінювання, яке згубно діє на живі організми |
Під час сонячної активності з його поверхні в космос викидаються потоки заряджених частинок. Потоки цих частинок утворюють магнітне поле, яке викликає локальні короткочасні зміни в магнітному полі Землі, тобто магнітні бурі. |
Я поміркую й зможу пояснити
Завдання. Розкрутити равлика за стрілочкою від червоної букви у напрямку ходу
годинникової стрілки і запишіть, що вийшло.
- Чи згодні Ви з цим твердженням?
- Які прямо зараз кроки ви можете зробити, щоб наблизитись до успіху?
|
М
|
І |
Й |
Ж |
И |
Т |
Т |
|
Ь
|
Т |
І |
Л |
Ь |
К |
Є |
|
Т |
|
И |
В |
|||
|
И |
В |
И |
||||
|
Ж |
І |
Й |
||||
|
Е
|
Е |
Н |
Е |
М |
Д |
У |
|
Л
|
А |
З |
Х |
І |
П |
С |
Завдання учням. За допомогою гаджетів розпізнайте QR- код і в програмі
LearningApps.org виконайте вправу «Пазл», отримавши фото
вченого.
Повідомлення учня про вченого А. Ампера (випереджувальне завдання)
Завдання учням. Використовуючи опорний конспект дописати …
- Сила Ампера
- Сила Ампера – це…
- Сила Ампера залежить від: 1) ….; 2)…; 3)….; 4)….
- Формула сили Ампера має вигляд…
- Напрямок сили Ампера визначається…
- Сила Ампера використовується…
- Позначення та одиниця вимірювання сили Ампера…
- Позначення та одиниця вимірювання індукції магнітного поля…
- Позначення і одиниця вимірювання сили струму
- Позначення і одиниця вимірювання довжини провідника
- Сила Лоренца
1. Сила Лоренца – це…
2. Сила Лоренца залежить від: 1) ….; 2)…; 3)….; 4)….
- Формула сили Лоренца має вигляд…
- Напрямок сили Лоренца визначається…
5. Сила Лоренца проявляється і використовується …
Завдання:
- Визначити, чого не вистачає в формулах;
-
Які формули стосуються теми уроку?
1.
Середній рівень
Задача. На прямий провідник завдовжки 0,5м, розміщений перпендикулярно
до ліній магнітної індукції поля, значення якої 2∙10-2 Тл, діє сила 0,15 Н.
Знайти силу струму в провіднику.
Дано:
ℓ=0,5 м FА=ВІ ℓ sinα І = 0,15/ 2∙10-2 ∙0,5 ∙ sin900
α = 900 І= FА / В ℓ sinα І= 0,15/ 2∙10-2 ∙0,5∙1
В= 2∙10-2 Тл І= 0,15 ∙102 =15 А
FА = 0,15 Н [І] = Н/Тл∙м=
І -? = Н∙А∙м / Н∙м= А
Відповідь: І=15 А
Достатній рівень
Задача. Іонізована частинка рухається зі швидкістю 956 км/с по колу радіусом 10см
в однорідному магнітному полі з індукцією 0,1Тл. Визначте масу частинки.
Дано: СІ
ʋ =956 км/с 956 ∙103 м/с R = m ∙ ʋ / q∙B
R = 10 см 0,1 м R∙ q∙B = m ∙ ʋ
В= 0,1 Тл 0,1 Тл m= R∙ q∙B / ʋ
q =1,6 ∙10-19 Кл 1,6 ∙10-19 Кл [m] = м∙Кл ∙ Тл/ м∙с = м∙А∙с∙с∙Н/А∙м∙м=с2 ∙Н/м=
m -? = кг∙м∙ с2/с2 м = кг
m= 0,1∙ 1,6 ∙10-19∙0,1/956 ∙103 =1,6∙10-21 / 956 ∙103 =
= 1,7 ∙10-24 кг
Відповідь: m= 1,7 ∙10-24 кг
Високий рівень
Задача. Сформулювати умови задачі і розв’язати її.
1. Визначити напрям сили Ампера.
Розв’язок:
Напрямок сили Ампера визначається
за правилом лівої руки: долонь лівої руки
розташовуємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню (лінії магнітної
індукції напрямлені від N до S), чотири витягнуті пальці указують напрямок струму
в провіднику, відігнутий на 900 великий палець указує напрям сили Ампера.
Відповідь: сила Ампера напрямлена від листа .
Середній рівень
- На провідник завдовжки 0,8м, що міститься в однорідному магнітному
полі перпендикулярно до силових ліній, діє сила в 5 Н, коли по провіднику
проходить струм 5 А. Визначити магнітну індукцію поля.
2. Провідник зі струмом 5 А знаходиться в магнітному полі з індукцією
10Тл. Визначити довжину провідника, якщо магнітне поле діє на нього з силою
20Н і перпендикулярно провіднику.
3. Визначити силу струму в провіднику довжиною 20 см, розташованому
перпендикулярно силовим лініям магнітного поля з індукцією 0,06 Тл, якщо на нього зі
сторони магнітного поля діє сила 0,48 Н.
- Визначити силу, яка діє заряд 0,005 Кл, що рухається в магнітному полі з індукцією
0,3 Тл зі швидкістю 200 м/с під кутом 450 до вектора магнітної індукції.
5. Визначити швидкість зарядженого тіла, яке рухається в магнітному полі з індукцією 2
Тл, якщо на нього зі сторони магнітного поля діє сила 32 Н. Швидкість і магнітне поле
взаємно перпендикулярні. Заряд тіла 0,5 мКл.
Достатній рівень
- Протон у магнітному полі з індукцією 0,01Тл, описав півкола радіусом 10см.
Знайти швидкість протона і період його обертання.
- В однорідне магнітне поле з індукцією 1Тл влітає частинка масою 1 мг й зарядом 1мкКл
перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Визначити період обертання.
- В однорідне магнітне поле з індукцією 1Тл влітає частинка масою 1 мг й зарядом 1мкКл
перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Визначити період обертання.
- В однорідне магнітне поле з індукцією 0,085 Тл влітає електрон зі швидкістю 4,6·107 м/с, направленою перпендикулярно до ліній магнітної індукції поля. Визначте радіус кола, по якій рухається електрон.
Високий рівень
1. Сформулювати умови задач і розв’язати їх.
- Сила Ампера – сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом
FA = BIℓsinα
FА – сила Ампера, [ F] = H
B – магнітна індукція, [ B] = Тл
І – сила струму, [ І ] = А
ℓ - довжина провідника, [ ℓ ] = м
α – кут між напрямком вектора магнітної індукції поля та напрямком
сили струму у провіднику
- Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо долоню лівої руки розташувати так. щоб вектор магнітної індукції входив в долоню, а чотири витягнуті пальці показували напрям струму в провіднику, то відігнутий на 900 великий палець вкаже напрям сили Ампера
- Сила Лоренца - це сила, яка діє на рухому заряджену частинку в магнітному полі
FЛ = Bqʋsinα
FЛ – сила Лоренца, [ F] = H
B – магнітна індукція, [ B] = Тл
ʋ – швидкість частинки, [ʋ ] = м/с
q – електричний заряд, [q ] = Кл
α – кут між напрямком вектора магнітної індукції поля та напрямком
руху частинки
- Напрямок сили Лоренца визначається за правилом лівої руки: якщо долоню лівої руки розташувати так. щоб вектор магнітної індукції входив в долоню, а чотири витягнуті пальці показували напрям руху зарядженої частинки, то відігнутий на 900 великий палець вкаже напрям сили Лоренца.
- Сила Лоренца напрямлена завжди під кутом до швидкості частинки, тому вона надає їй доцентрового прискорення. Коли α=900 , то заряджена частинка у магнітному полі рухається дугою кола радіусом
R=mʋ/qB
m – маса частинки, [ m] =кг
Тема «Сила Ампера. Сила Лоренца»
|
№ |
Зміст завдання |
Бали |
|
|
І варіант |
ІІ варіант |
||
|
Початковий рівень |
|||
|
1. |
Дописати речення «Сила, що діє на провідник зі струмом в магнітному полі називається силою …» А. Ньютона В. Ампера Б. Лоренца Г. Фарадея |
Дописати речення «Сила, що діє на рухомий електричний заряд в магнітному полі називається силою …» А. Ньютона В. Ампера Б. Лоренца Г. Фарадея |
1 бал |
|
2. |
Напрямок сили Ампера визначається за правилом: А. правої руки Г. лівої руки Б. свердлика Д. Ленца |
Напрямок сили Лоренца визначається за правилом: А. правої руки Г. лівої руки Б. свердлика Д. Ленца |
1 бал |
|
3. |
Сила Лоренца визначається за формулою: А. F = BIℓsinα В. F = ma Б. F = m1 m2 / r2 Г. F = Bqʋsinα |
Сила Ампера визначається за формулою: А. F = BIℓsinα В. F = ma Б. F = m1 m2 / r2 Г. F = Bqʋsinα |
1 бал |
|
Середній рівень |
|||
|
4. |
Визначте індукцію магнітного поля, у якому на прямий дріт завдовжки 10см, під кутом 300 до ліній індукції, діє сила 0,2Н, коли по провіднику проходить струм 8А. |
Під яким кутом до ліній індукції однорідного магнітного поля необхідно розташувати провідник з активною довжиною 0,4м, по якому проходить струм 5А, щоб поле з індукцією 0,8 Тл діяло на провідник із силою 1,6 Н? |
3 бали |
|
Достатній рівень |
|||
|
5. |
Електрон улітає в однорідне магнітне поле, індукція якого 15 Тл, зі швидкістю 16 000 км/с перпендикулярно до ліній індукції. Визначте модуль магнітної індукції поля, якщо електрон рухається по колу радіуса 1см. |
Електрон улітає в однорідне магнітне поле, індукція якого 15 Тл, зі швидкістю20 000 км/с перпендикулярно до ліній індукції. Визначте модуль магнітної індукції поля, якщо електрон рухається по колу радіуса 1см. |
3 бали |
|
Високий рівень |
|||
|
6. |
Сформулювати умови задачі і розв’язати її
|
Сформулювати умови задачі і розв’язати її
|
3 бали |
Випереджувальне завдання
Завдання. Визначити, в яких приладах, необхідних для вашої майбутньої професії,
проявляється дія сили Ампера і сили Лоренца.
Кожен учень має сказати «Я кладу в скриньку…» - і називає
ті знання, що взяв для себе від уроку, які думки
викликав опрацьований матеріал, чи хотілося б
вам продовжити досліджувати подану тему?
-
Обов’язковий рівень
- Опрацювати §26-29, підручник «Фізика-11клас», рівень стандарту, Є.В.Коршак,
та розв’язати задачі:
- Протон у магнітному полі з індукцією 0,01 Тл описав коло радіусом 10 см. Визначити швидкість протона.
- Визначте довжину активної частини провідника, поміщеного в однорідне магнітне поле з індукцією 1,2 Тл під кутом 300 до ліній індукції,
якщо за сили струму 10 А на провідник діє сила 1,8 Н.
-
Додаткове завдання. Творчий рівень (високий)
За допомогою програми LearningApps.org створити вправу пазл «Дія магнітного поля на рухомий електричний заряд у магнітному полі». Написати повідомлення про вченого, фото якого ви отримаєте після виконання вправи.
Виготовити пристрій, за допомогою якого можна спостерігати дію
магнітного поля на провідник зі струмом. Перевірте його дію.
Обладнання: металевий провідник, реостат, ключ, джерело
живлення, магніт.
- На рисунку схематично зображено частинку, яка
рухається в магнітному полі. Вектор магнітної індукції
В напрямлений перпендикулярно до площині рисунка
від вас, Fл - вектор сили Лоренца, ʋ - вектор швидкості
руху частинки. Укажіть правильне твердження.
А. частинка заряджена негативно
Б. частинка не заряджена
В. знак заряду частинки визначити неможливо
Г. частинка заряджена позитивно
2.Електрон улітає в однорідне магнітне поле, індукція якого 15 Тл, зі швидкістю20 000
км/с перпендикулярно до ліній індукції. Знайдіть силу, з якою магнітне поле діє на
електрон і період його обертання по колу радіуса 1см.
3. На провідник з активною довжиною 0,4м, поміщений в однорідне магнітне поле з
індукцією 0,5 Тл, діє сила 1,6Н. Визначте силу струму в провіднику за умови, що він
розташований перпендикулярно до ліній індукції.
4. Електрон і протон, рухаючись з однаковими швидкостями, улітають в однорідне магнітне поле перпендикулярно до силових ліній. Порівняйте радіуси кривизни траєкторії протона і електрона.
5. Сформулювати і розв’язати задачи
ЛІТЕРАТУРА
- Коршак Є.В. Фізика: 11 клас: підручник для ЗНЗ: рівень стандарту
- Гельгафт І.М. 1001 задача з фізики з відповідями, вказівками, розв’язками, 2014
- Фізика, 11 клас, запитання, задачі, тести. Л,А,Кирик, І,М,Гельфгат, І,Ю, Ненашев. Харків, "Гімназія", 2012
- znayka.org.ua/scho-take-pivnichne-syajvo.htm
- https://www.mindmeister.com/
- https://learningapps.org/
про публікацію авторської розробки
Додати розробку