Електричне поле. 8 клас.

Мета уроку

Зміст мети уроку

сформувати уявлення про електричне поле як о виді матерії, за допомогою якої здійснюється електромагнітна взаємодія;

ознайомити з властивостями електричного поля;

сформувати уявлення про графічне зображення електричних полів;

ознайомити з різними картинами силових ліній електричних полів в залежності від їх джерел;

сформувати навички розв’язування завдань на аналіз графічно зображеного електричного поля;

визначити вплив електричного поля на організм людини.

розвивати логічне мислення учнів, уміння аналізувати, систематизувати, порівнювати, самостійно робити висновки;

формувати предметну мову;

вчитися користуватися отриманими знаннями для вирішення практичних і пізнавальних завдань;

розвивати інтерес до вивчення фізики.

виховувати уважність, усидливість і акуратність в роботі;

виховувати активність та самостійність учнів.

Хід уроку

Коментарі

1. Організаційний етап

1.1 Привітання;

1.2 Перевірка готовності учнів;

2. Перевірка домашнього завдання

Тест-контроль,  розроблений за допомогою освітньої платформи «Всеосвіта»

1. Наелектризованими є

А) тіла, які притягують металеві предмети

Б) всі тіла

В) тіла, які після натирання здатні притягувати інші тіла

2. Електричний заряд —

А) це фізична величина, яка характеризує властивість частинок і тіл вступати в магнітну взаємодію.

Б) це фізична величина, яка характеризує властивість частинок і тіл вступати в електромагнітну взаємодію.

В) це фізична величина, яка характеризує властивість частинок і тіл вступати в гравітаційну взаємодію.

3.  Як називають процес набуття макроскопічними  тілами електричного заряду?

А) накопичення

Б) електризація

В) намагнічування.

4. Яких родів бувають електричні заряди в природі? ______________________________(з полем для вводу відповіді)
5. Електричний заряд такого роду, як заряд, отриманий на бурштині або ебонітовій паличці, потертих об вовну, прийнято називати ____________________ (Обери: негативним, позитивним), а такого роду, як заряд, отриманий на паличці зі скла, потертій об шовк або папір, —______________________ (Обери: негативним,позитивним).
6. На рисунку зображено негативно заряджене тіло й підвішені на нитках кульки а і б, що мають заряди невідомих знаків. Визначте знаки зарядів кульок а і б.

А) а) "+"; б) "-"   Б) а) "-"; б) "+"

В) а) "+"; б) "+"   Г) а) "-"; б) "+"

7. Знайдіть відповідність

8. Яке числове значення найменшого електричного заряду в природі?

А)1,9 * 10-16 Кл

Б)1,6 * 10-19 Кл

В)1,0 * 10-10 Кл

9. Які частинки під час електризації тіло приймає або віддає? _________________________ (з полем для вводу відповіді)

10. Який заряд матиме тіло, якщо під час електризації воно віддало свої електрони іншому тілу? ____________________ (Обери: негативний, позитивний), а якщо під час електризації тіло, навпаки, отримало електрони від іншого тіла, то його заряд стане ____________________ (Обери: негативний, позитивний)

11. Атом, ядро якого має 16 протонів, утратив 4 електрони. Скільки електронів залишилося в атомі?

А) Неможливо визначити. Невідома початкова кількість електронів.

Б) 20

В)12

Г)16

12. Чи може частинка мати електричний заряд в 2,5 рази більший або менший порівняно із зарядом електрона? ___ (Обери: так, ні)

Самостійна індивідуальна робота, розв’язання тестових завдань різної форми з подальшою автоматизованою перевіркою.

3. Актуалізація опорних знань

https://youtu.be/uydejJQ-hGI

Сьогодні на уроці ми продовжимо вивчати електричну взаємодію тіл.

Але перед початком вивчення нового матеріалу давайте повторимо, що ми вивчали на попередніх уроках в курсі фізики 7 класу.

Фронтальне опитування:

1. Як називається все те з чого зроблений Всесвіт, і що існує навколо нас незалежно від нашої свідомості. (Матерія.)
2. Які види матерії вам відомі? (Речовина та поле.)
3. Про який вид матерії йде мова, якщо її можна сприймати за допомогою органів чуття? Наведіть приклади. (Речовина, дерево, пластмаса, вода, кисень тощо.)
4. Чи відчуваємо ми за допомогою органів чуття радіохвилі, що випромінюють мобільні телефони? (Ні, проте вони є матеріальними, тобто реально існують, бо їх сприймають інші мобільні телефони. В цьому випадку мова йде, про особливу форму матерії-поле.)

Отже, головна відмінність між речовиною та полем – це те, що речовину ми можемо сприймати за допомогою органів чуття – а поле, зазвичай, - ні.

Репродуктивний метод.

Фронтальна робота.

4. Мотивація навчальної діяльності.

Формулювання теми, мети й завдань уроку

4.1 Ми вже знаємо, що процес електризації тертям є одним з способів отримання електричного заряду на тілі. Давайте наелектризуємо повітряну кульку, потерши її оболонку об светр. (інтерактивна симуляція PhET)  https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_all.html

Візьмемо повітряну кульку та шерстяний светр. Будемо рухати повітряну кульку по поверхні светра. Під час цього контакту між оболонкою кульки та светром відбувається тертя. Тертя викликає переміщення електронів між светром та оболонкою кульки. Як бачимо, шерстяний светр віддає електрони повітряній кульці.

Після тертя кулька та светр стають зарядженими, оскільки кулька отримує додаткові електрони від светра, а светр, навпаки, їх віддає. Таким чином, на повітряній кульці з'являється негативний заряд, а на светрі – позитивний.

Якщо, перемістити кульку на певну відстань від светра у початкове положення та відпустити, то вона почне до нього рухатися, притягуватися. Тобто, заряджений светр діє на кульку навіть за відсутності безпосереднього контакту з нею.

- Чому наелектризований светр навіть на відстані притягує до себе повітряну кульку? (Дане питання викликає утруднення. Учні відчувають потребу у нових знаннях)

Вивчивши новий матеріал, ви зможете відповісти на це запитання.

4.2 Тема нашого уроку -  «Електричне поле.»

Сформулюймо, виходячи з теми, завдання уроку:

• Дати означення електричного поля.
• Охарактеризувати електричне поле.
• Зобразити електричне поле графічно.
• Дізнатися про вплив електричного поля на організм людини.

Частково-пошуковий метод.

Демонстраційний експеримент.

Проблемне питання.

5. Вивчення нового матеріалу

5.1 Взаємодія заряджених тіл. Електричне поле.

 Ми знаємо, що причиною зміни швидкості руху тіла є його взаємодія з іншими тілами. Наприклад, щоб футбольний м’яч почав рухатись нам необхідно ударити по м’ячу з певною силою, а не просто знаходитися поруч з ним.

В нашому випадку, навпаки, заряджений светр діє на кульку на відстані не торкаючись її. Чому так? Давайте це з’ясуємо.

Для цього спочатку розглянемо сили, що діють на незаряджену кульку у стані спокою:

1. біля поверхні Землі на будь-яке тіло діє сила тяжіння , яка напрямлена вертикально вниз;
2. на тіла, що знаходяться у газі діє виштовхувальна сила Архімеда ,   яка напрямлена вертикально вгору;
3. кулька розтягує нитку, а отже виникає сила натягу підвісу , яка діє вздовж підвісу вниз.

Так як кулька знаходиться у стані спокою, то рівнодійна сил, що діють на неї дорівнює нулю, тобто компенсує та .

Тепер розглянемо сили, що діють на заряджу кульку, яка рухається до светра. Очевидно, що якщо кулька вже не знаходиться у стані спокою, то окрім вже зазначених трьох сил, які були скомпенсовані між собою, на неї з боку наелектризованого светра діє четверта сила -  (електрична сила).

•          Як же здійснюється взаємодія заряджених тіл?

Наелектризований светр спричиняє певні зміни в просторі навколо себе. А саме: простір змінюється таким чином, що на заряджену кульку, внесену в нього, починає діяти деяка сила. У цьому випадку кажуть, що в просторі існує електричне поле. За допомогою цього поля і здійснюється електрична взаємодія.

Вперше до цього висновку дійшли учені Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс-Кларк Максвелл (1831-1879).

Запис у зошит: Електричне поле — це особлива форма матерії, що існує навколо заряджених тіл або частинок і діє з деякою силою на інші частинки або тіла, які мають електричний заряд.

Електрична сила – сила, з якою електричне поле діє на заряджені частинки або тіла.

5.2 Властивості електричного поля

Органи чуття людини не сприймають електричне поле зарядженого тіла – ми не можемо це поле побачити, почути або відчути на дотик. Проте, виявити електричне поле можна за його дією на заряджені частинки або тіла.

Проведемо дослід 1, надамо металевій сфері позитивного заряду, торкнувшись її скляною паличкою натертою о папір. Внесемо в електричне поле сфери позитивно заряджену кульку на нитці. Розташуємо її спочатку праворуч від сфери, а потім над нею.

- Що ми спостерігаємо в обох випадках? (кулька відштовхується від сфери)

Висновок 1: електричне поле існує в будь-якій точці простору, що оточує заряд (заряджену сферу).

Дослід 2. Розташуємо зліва та справа від сфери декілька кульок підвішених на нитках.

- Що можна сказати про кут відхилення кульок в залежності від відстані від сфери? (чим далі кулька знаходиться від сфери, тим кут відхилення стає меншим)

Висновок 2: з віддаленням від заряду поле стає слабшим.

Як поводять себе кульки в момент внесення їх в електричне поле сфери? (починають рухатись,відштовхуватись від сфери, а, отже, мають кінетичну енергію)

Згідно закону збереження  енергії: енергія не може виникнути з нічого і зникнути в нікуди, вона лише перетворюється з одного виду в інший.

Висновок 3: електричне поле має енергію.

Саме енергія електричного поля перетворюється в кінетичну енергію руху кульок.

Дослід 3. Помістимо заряджений електроскоп^* під ковпак повітряного насоса. Відкачаємо з нього повітря.

*Електроскоп – прилад для виявлення електричного заряду.

Чи перестали відштовхуватися листочки електроскопа? (Ні, вони як і раніше відштовхуються один від одного)

Висновок 4: електричне поле може існувати будь-де, навіть у вакуумі.

5.3 Графічне зображення електричного поля

Електричне поле матеріальне, тобто реально існує біля всіх заряджених тіл, однак побачити його неможливо. Це створює певні незручності для його вивчення. Тому вченими була запропонована модель, яка характеризує електричне поле та силу, з якою поле діє на деякий заряд.

Проведемо дослід. Для цього нам знадобиться: джерело живлення високої напруги (0–5 кВ), електроди різної форми (загострений електрод і плоский електрод), чашка Петрі, з’єднувальні провідники, касторова олія, тальк.

Збираємо установку так, як показано на малюнку. Поверх олії посипаємо тальк. Після чого, вмикаємо джерело струму, напругу встановлюємо 4 кВ. спостерігаємо, що тальк переорієнтується по поверхні олії, і можна побачити картину, подібну до тієї, що зображена на рисунку а.

Якщо повторити дослід, але взяти не один електрод, а два і підключити їх спочатку до різнойменних полюсів джерела струму, а потім до однойменних, то тальк розташується так, як показано на рисунку б,в.

Якщо, замінити електроди на плоскі, та підключити їх до різнойменних полюсів джерела струму, то побачимо наступну картину, утворену тальком, рисунок г.

Лінії, уздовж яких розташовуються частинки тальку, називають силовими лініями електричного поля.

Запис у зошит: Силові лінії електричного поля, або лінії електричного поля, — це умовні лінії, уздовж дотичних до яких на заряджене тіло діє сила з боку електричного поля.

Розглянемо силові лінії поля, створеного позитивно зарядженою кулькою, а потім негативно зарядженою кулькою. (Фізичні симуляції «Фізика в школі») https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=elpole _pole&l=ua

Зверніть увагу, що силові лінії в першому випадку спрямовані від позитивно зарядженого тіла, а в другому — в бік негативно зарядженого.

Розглянемо, також, силові лінії різних електричних полів: двох однойменно заряджених кульок; двох різнойменно заряджених кульок; двох пластин, заряди яких протилежні за знаком і рівні за модулем.

Отже, прийнято вважати, що силові лінії електричного поля починаються на позитивно заряджених тілах, а закінчуються — на негативно заряджених (для одиночних заряджених тіл силові лінії йдуть у нескінченність). За щільністю силових ліній можна судити про величину електричного поля: чим щільніше розташовані лінії, тим сильніше поле, тобто тим з більшою силою воно діє на заряд, який міг би виявитися в цьому полі.

5.4 Вплив електричного поля на організм людини

 Усе життя людину оточують природні електричні поля та електричні поля, що створюють різноманітні електричні прилади. Хоча ми їх і не відчуваємо на собі, це не означає, що вони не діють на наш організм. Давайте з’ясуємо як впливає електричне поле на організм людини.

1 група (учні з прізвищем від А-Ї): Прочитати § 20 п.5 с.110 та виписати Джерела електричного поля в навколишньому середовищі.

2 група (учні з прізвищем від Й-Р): Прочитати § 20 п.5 с.110 та виписати Вплив електричного поля на організм людини.

3 група (учні з прізвищем від С-Я): Прочитати § 20 п.5 с.110 та виписати

Способи послаблення електричного поля.

Електричне поле існує:

• В атмосфері Землі. Поверхня Землі заряджена негативно, а верхні шари атмосфери — позитивно).
• Навколо електротехнічних пристроїв.
• Навколо клітин й тканин організму людини. Реєстрацію та вимірювання цих полів широко застосовують для діагностування різних захворювань (електроенцефалографія, електрокардіографія, електроретинографія).

Дія зовнішнього електричного поля на клітини й тканини організму людини, призводить до негативних наслідків. Під впливом цих електричних полів у людини змінюються гормональний стан і біоструми мозку, що спричиняє погіршення пам’яті, підвищену стомлюваність.

Розв’язати проблему можна, послабивши електричне поле, наприклад:

•          шляхом підвищення вологості повітря або застосування антистатиків.
•          штучна йонізація повітря, насичення його легкими негативними йонами (аеройонізатори — генератори негативних йонів повітря).

Метод проблемного викладу.

Частково-пошуковий метод. Евристична бесіда.

Демонстраційний експеримент.

Пояснювально-ілюстративний метод.

Індивідуально-групова робота з підручником.

6. Закріплення нових знань та вмінь

6.1 Графічне завдання 1. Визначте знаки зарядів кожної кульки.

6.2 Графічне завдання 2.( На рисунку зображено лінії електричного поля між двома парами заряджених пластин. Електричне поле між якими пластинами є більш інтенсивним? Визначте знак заряду кожної пластини.

6.3 Графічне завдання 3. Одне і те саме невелике заряджене тіло поміщають у різні точки електричного поля, створеного зарядженою кулею, як показано на рисунку. У яких точках на заряджене тіло будуть діяти: найбільша сила; найменша сила; рівні сили?

6.4 Графічне завдання 4. На рисунку зображено лінії електричних полів, створених двома різними за модулем зарядами. Для кожного випадку визначте: 1) напрямок силових ліній; 2) який заряд більший за модулем; 3) напрямок сили, що діє на позитивний заряд, розташований у точці А; 4) напрямок сили, що діє на негативний заряд, розташований у точці В.

6.5 Розв’язування задач. Між двома зарядженими пластинами зависла негативно заряджена крапелька олії. З якою силою взаємодіють крапелька олії і заряджені пластини, якщо маса крапельки становить 0,3 мг?

Репродуктивний метод.

Фронтальна робота.

7. Підбиття підсумків уроку

Згадаємо завдання, які ми поставили перед собою на початку уроку.

На уроці ми: поглибили знання про електромагнітну взаємодію, познайомились з особливою формою матерії – електричним полем та його властивостями, навчились зображувати електричне поле графічно за допомогою силових ліній, розглянули вплив електричного поля на організми.

Інтерактивна вправа «Закінчи речення» Wordwall : https://wordwall.net/uk/resource/66661495/%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%be%d0%b2%d0%b6%d0%b8-%d1%80%d0%b5%d1%87%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8f

8. Домашнє завдання

Прочитати § 20, відповісти на питання усно. Вправа № 14: завдання 1,2,3 – письмово, завдання 5 – усно.

Експериментальне завдання після § 20 – за бажанням.

Творче завдання – намалювати лінії електричного поля: ебонітової палички натертої о вовну; скляної палички натертої о шовк; позитивно зарядженої кульки та негативно зарядженої пластини; негативно зарядженої кульки та негативно зарядженої пластини.