Конспект уроку на тему: "Магнітні явища. Магнітне поле. Магнітне поле Землі"

Тема уроку «Магнітні явища. Магнітне поле.

Магнітне поле Землі».

Мета уроку:

• навчальна: сформувати в учнів уявлення про магнітне поле як вид існування матерії, який не сприймається, як і будь-яке поле (гравітаційне, електричне), органами чуття людини, але виявляє себе через силову дію на об’єкти, що мають аналогічні властивості; забезпечити якісне засвоєння учнями властивостей постійних магнітів та переконати учнів у широкому діапазоні використання постійних магнітів; упорядкувати знання учнів щодо розташування географічних і магнітних полюсів Землі; сформувати знання про захисну функцію магнітного поля Землі;
• розвивальна: сформувати в учнів вміння застосовувати методи наукового пізнання світу, зокрема, метод аналогій, до вивчення нових фізичних явищ;  вміння критично осмислювати науковий текст; вміння організувати і провести експеримент з метою доведення теоретичного положення;
• виховна: стимулювати природний потяг до самоосвіти і самовдосконалення, бажання власноруч пізнавати довкілля.

Тип уроку: комбінований урок.

Обладнання: магніти різної форми, металеві ошурки, виноград, штатив, соломинки, нитка, учнівська гумка, пластмасова ручка, скріпки, стрілка компаса, картон, інтерактивна дошка, компас.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Привітання вчителя та учнів, налаштування на продуктивну працю.

ІІ. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності.

 Ви вже третій рік вивчаєте фізику, кожного уроку, дізнаєтесь все більше про явища природи, намагаючись дати відповіді на питання, що турбувало людство сторіччями. Вже познайомилися з механічними, тепловими,  електричними явищами. Сьогодні познайомимось з явищами магнітними.

ІІІ. Повідомлення теми та мети уроку. Вивчення нового матеріалу.

 Історичні факти.

Початок знайомства людей з магнітом сягає в сиву давнину. Наші предки були дуже спостережливими людь­ми і помітили, що час від часу на поверхні землі трапля­ються камінці, які притягують один одного. Це було чудо. А всяке чудо привертає увагу. Чому мертвий камінь здат­ний продовжувати рух? Чому магніт притягує?

Над цим ламали голову ще стародавні єгиптяни. Вони називали магнітні камені кістками бога Ра і вважали їх священними.

Не менш стародавні китайці вже в VI ст. до нашої ери знали про притягання заліза й залізної руди кусками «чу-ші» — магніту. Пізніше вони звернули увагу на здатність «чу-ші» орієнтуватися в просторі і помилково приписува­ли це впливові зірок. Китайці ж придумали прилад для ворожіння — залізну пластинку з нанесеними на неї знаками зодіаку, і «ложку», виготовлену з природного магніту. Уміло керуючи «магнітною ложкою», китайські маги передбачали майбутнє. Учені цієї країни встановлю­вали на колісницях особливий «покажчик півдня» («чі-нан») — китайський компас, який являв собою фігурку людини, рука якої за допомогою постійного магніту зав­жди показувала на південь.

Недалеко від міста Сіань у провінції Шеньсі (Схід­ний Китай) знаходиться гробниця імператора Цінь Шіхуанді, який заснував у III ст. до нашої ери могутню ім­перію Цінь. За стародавньою легендою, ніхто не міг від­крити ворота гробниці: варто було мечем доторкнутися до них, і вже жодному богатиреві не під силу було віді­рвати його від залізної поверхні.

Вчені виявили документ, написаний у 1406 р. У ньому є рядки, присвячені палацу імператора Цінь Шіхуанді: «Воїн у залізній броні не міг пройти через ворота палацу, які притягували чи відштовхували його з такою силою, яку ніхто не міг подолати». Зістав­ляючи два джерела — стародавню легенду і документ, залишається припустити, що двері гробниці, як і ворота палацу, були виготовлені з металу з магнітними власти­востями.

В «Тисяча та одній ночі» розповідається про скалу, що має таємну силу: «Ни один корабль не может спокойно пройти мимо – перестает слушаться руля и парусов и устремляется к ней. Размотавшие цепи якоря, словно чудовищные постромки, летят, натянутые неведомой, но могучей силой, впереди корабля, увлекая его за собой. С лафетов сметаются пушки, от корпуса отрываются листы железной обшивки, из деревянного остова судна вылезают гвозди, болты и заклепки… Лишенный металлических частей, корабль, словно хрупкий стеклянный сосуд, разбивается о скалу, и моряки гибнут. Лишь немногие, уцепившись за металлические предметы, достигают таинственной скалы. Она вся, как ель иглами, покрыта металлической щетиной. Ничего не растет на ее железной вершине. Без воды и без пищи умирают здесь «счастливцы», избегнувшие смерти в океане…» Але це тільки казка!

Причини притягання магнітом заліза й залізної руди цікавили і брахманів Стародавньої Індії. За допомогою магніту стародавні індуси витягували залізні наконечни­ки стріл з тіл поранених.

Історія науки не знає, коли магнітні явища вперше були замічені людиною. Але відомо, що велика кількість магнітного залізняка в давні часи знаходили біля міста Магнессія. Скоріш за все, від назви цього міста і з’явилося слово «магніт».

А зараз проведемо цікавий дослід.

Створення проблемної ситуації (проводиться дослід з виноградом і магнітом).

Чому ж соломинка з виноградом почала рухатися з’ясуємо в процесі уроку, а зараз з’ясуємо, що таке постійний магніт.

 Постійні магніти – це тіла, які довго зберігають намагніченість. Форми магнітів: плоскі прямі (штабові), підковоподібні, тороїдальні.

Давайте проведемо дослід (приблизити магніт до учнівської гумки, пластмасової ручки, металевих ошурок, скріпок). Що ви спостерігаєте?

Предмети, які містять залізо, сталь, нікель, чавун або їх сплави,  притягуються магнітом. Такі речовини називаються феромагнетиками.

Діамагнетики – речовини, які намагнічуються в напрямку протилежному, діючому на них зовнішньому магнітному полю.

Тепер можна зробити висновок, чому ягоди винограду поверталися при піднесенні до них магніту.

Проведемо наступний дослід (розмістити на скріпках, які лежать на парті, магніт). Що ми спостерігаємо?

   Ті ділянки магніту, де виявляється найсильніша магнітна дія, називають полюсами.

Зверніть увагу, а чи багато скріпок притягнулося в середній частині магніту?

На середині магніту скріпок майже не має. Така ділянка, де не має магнітної дії називається середньою лінією магніту.

Бесіда щодо полюсів магнітів,  штучних та природніх магнітів.

Дослід з двома магнітними стрілками і двома магнітами (притягання і відштовхування магнітних полюсів).

Північний полюс стрілки відштовхується від північного полюсу магніту, а притягується до південного.

   Різнойменні магнітні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні – відштовхуються. Магніти взаємодіють між собою, так як навколо кожного з них існує магнітне поле. Який же вид має магнітне поле?

Для цього проведемо наступний дослід. Розмістимо на столі два магніта на одній лінії так, щоб вони дивились один на одного різними полюсами. Накриємо їх картоном та розсиплемо на листку металеві ошурки. Постукаємо по картонці. Що ви спостерігаєте?

Ошурки розташувались у вигляді замкнутих ліній, які називаються магнітними лініями.

У 1595 р. англійський фізик Уільям Гільберт, особистий лікар англійської імператриці Єлизавети 1, на основі своїх нескінченних дослідів, яким він присвятив усе життя, виготовив із природного магніту кулю й помітив, що в цій кулі два полюси, а магнітна стрілка встановлюється з півночі на південь.

Земля – планета Сонячної системи, яка має власне магнітне поле, що зазнає збурень як наслідок взаємодії з магнітним полем сонячного вітру і космічних променів. Магнітне поле - природний щит планети від несподіванок Всесвіту.

Деякі вчені стверджують, що магнітне поле Землі може зникнути через півтори тисячі років. До такого висновку дійшли американські науковці. Вони твердять, що нині сила магнітного поля Землі, яке захищає нас від дуже небезпечних викидів Сонця, постійно знижується. Починаючи із 1845-го року і до сьогодні магнітне поле Землі стало слабшим на 10 відсотків. За підрахунками фахівців, найбільше від цього страждають ті, хто літає із США в Європу. Над Атлантикою через слабке магнітне поле підвищився рівень космічної радіації.

Розглянемо відхилення, які виникають в зв’язку з магнітними полями.

Іноді трапляються дуже різкі зміни магнітного поля Землі. Часом воно сильно спотворюється – магнітна стрілка дуже швидко переміщається і не вказує на північ. Це явище називається магнітною бурею. Магнітні бурі не топлять кораблі, не мають руйнівної сили, але й не проходять безслідно. Вони порушують радіозв’язок, призводять до появи полярних сяйв; сприяють виникненню циклонів; негативно позначаються на самопочутті хворих, що страждають гіпертонією й серцево-судинними захворюваннями. Тому за станом геомагнітного поля постійно спостерігають і про його зміну повідомляють у прогнозах погоди.

Помічено, що магнітні бурі спостерігаються одночасно з дуже сильними полярними сяйвами та зі збільшенням площі темних плям на Сонці. Темні плями на Сонці збільшуються з ростом сонячної активності.

Ми мандруємо морями і часто не бачимо суші по кілька місяців. Щоб зорієнтуватися в океані ми користуємося компасом. Спочатку люди вважали, що такою силою, що керує роботою компаса, є магнітне тяжіння Полярної зірки. Згодом було встановлено, що стрілкою компаса управляє Земля, тому що планета наша є величезним магнітом. У китайських трактатах, датованих ХII століттям до н. е.., зустрічаються фрагменти, які можна витлумачити як свідчення застосування компаса для цілей навігації. Перші з відомих описів компаса з'явилися в Китаї лише через 23 сторіччя - в ХI, а в Європі ще пізніше - у ХII столітті. Першим же достовірним повідомленням про магнітний компас, що з'явився в Європі, ми зобов'язані англійської ченцеві Олександру Некему. Він близько 1187 року описав пристрій, що складається з стрілки, що вказує напрямок, причому в його компасі стрілка плавала, а не була підвішена на нитці.  

В кінці XII – на початку XIII ст.ст. арабські моряки завезли компас до Європи.

У старовинних книгах можна прочитати наступне:

«... У вересні 1492 на набережній зібралося багато іспанців. Погляди їх були спрямовані в море, де на хвилях погойдувалися три судна. Цим суднам належало незвичайне плавання: перетнути майже зовсім не відомий досі океан і досягти казкової Індії ... Кораблі відчалили. Рідний іспанський берег з кожною годиною ставав все далі і далі. 13 вересня моряки з подивом виявили, що стрілка компаса змінила свій напрямок, відхилившись до заходу. На наступний день знову було відмічено відхилення. Штурман доповів X. Колумбу, що стрілка корабельного компасу за чотири дні відхилилася від належного їй напрямку на 11 градусів. Ця звістка незабаром дійшла до команди. Забобонні моряки стали говорити про те, що це погана прикмета, що раніше стрілка компаса ніколи так себе не вела. На кораблі готувався бунт: моряки не хотіли продовжувати подорож. Сидячи в своїй каюті, Колумб довго думав. Він ніяк не міг пояснити таку поведінку стрілки компаса. Може, повернути назад? Але там, в Іспанії, його чекає ганьба, а попереду, якщо він відкриє нові землі, його чекають слава, почесті. І Колумб вирішив продовжувати шлях. Щоб заспокоїти моряків, він сказав їм, що не стрілка компаса змінила свій напрямок, а Полярна зірка трохи змістилася зі свого місця. Тому нічого страшного немає і подорож продовжувалася. Моряки заспокоїлися, і незабаром кораблі досягли Нового Світу. »

Відхилення магнітної стрілки компаса, виявлене Колумбом, послужило поштовхом до вивчення цього явища, оскільки мореплавцям потрібні були точні відомості про величину магнітного схилення в різних районах нашої планети. З цього часу починають визначати відміни в різних місцях Землі та на підставі цих даних створювати магнітні картки, на яких показують, у якому напрямку відхиляється в даному місці магнітна стрілка компаса і на скільки градусів.

Магнітне поле Землі є однією з необхідних умов існування життя на нашій планеті. Усі живі істоти Землі мільйони років еволюціонували саме в умовах магнітного поля і без нього існувати не можуть.

Морські черепахи володіють однією із найбільш удосконалених систем геомагнітної навігації, що дає можливість їм оцінювати силу магнітного поля і напрям його силових ліній.

Тварини, які приймають участь у довгих міграційних мандрівках, мають добре розвинуту додаткову систему навігації – властивість відчувати магнітне поле Землі. Гадюки, птахи, риби можна сказати бачать його, а в цьому допомагає їм в цьому спеціальний білок – крипто хром. Фото чутливий білок крипто хром виконує у тварин функцію магніторецептора, який здатен бачити магнітне поле Землі. Виявили вчені такий білок і у людини. Отже, людина теж здатна відчувати магнітне поле Землі. Риби та птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Навіть кішки в пошуках шляху додому орієнтуються за ним же.

Канадський вчений Я. Крейн досліджував живі організми, що знаходилися в спеціальній камері з меншим, ніж земне, магнітним полем.

Після 72-годинного перебування в таких умовах різко (у 15 разів) зменшувалася здатність бактерій до розмноження, знижувалася нейромоторна активність птахів, у мишей прискорювався обмін речовин. У випадку більш тривалого перебування в умовах ослабленого магнітного поля в тканинах виникали необоротні зміни і розвивалася безплідність.

ІV. Підсумок.

Заповнення асоціативного куща кожним учнем.

V. Домашнє завдання.

Опрацювати §1, §2 (п.4, 5).