Конспект уроку з фізики для 11 класу "Сила Лоренца"

Тема уроку: Сила Лоренца

Мета уроку: пояснити механізм дії магнітного поля на рухому заряджену частинку; показати практичну значущість набутих знань, пояснивши фізичну сутність виникнення полярного сяйва; розвивати інтерес до пізнання навколишнього світу; проводити профорієнтаційну роботу, розповідаючи про різні професії, пов’язані з фізикою.

Тип уроку: комбінований урок

Хід уроку

І.Організаційний етап

Привітання з учнями. (Відмітити відсутніх).

ІІ. Актуалізація опорних знань

Проведення фронтального опитування

- Що називають магнітним полем?

- Що називають однорідним магнітним полем?

- Дайте означення сили Ампера.

- За якою формулою визначають силу Ампера?

- Як визначити напрям дії сили Ампера?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Як визначити силу Лоренца

 Магнітне поле діє на провідник зі струмом із певною силою – силою Ампера: . Оскільки електричний струм – це напрямлений рух заряджених частинок, виникнення сили Ампера є результатом дії магнітного поля на окремі заряджені частинки, що рухаються в провіднику.

Силою Лоренца називають силу з якою магнітне поле діє на рухому заряджену частинку.

Ця сила названа на честь нідерландського фізика Гендріка Антона Лоренца (1853-1928), який вивів формулу для її обчислення. Для визначення модуля сили Лоренца знайдемо силу Ампера, яка припадає на кожну із заряджених частинок, що створюють струм у провіднику: .

 Кількість N частинок дорівнює добутку їх концентрації n на об’єм V провідника: . Силу струму в провіднику можна визначити за формулою . Отже, . Після скорочення на nSl отримуємо формулу для визначення модуля сили Лоренца:

,

де - кут між напрямком руху частинки та напрямком магнітної індукції магнітного поля.

Напрямок сили Лоренца визначають за правилом лівої руки: лінії магнітної індукції «ловимо» в долоню, чотири витягнуті пальці спрямовуємо за напрямком руху позитивно зарядженої частинки (або протилежно до руху негативно зарядженої), і тоді відігнутий на 90° великий палець вкаже напрямок сили Лоренца (рис. 12.2).

2.Як рухаються заряджені частинки під дією сили Лоренца

Сила Лоренца завжди перпендикулярна до швидкості руху частинки, тому вона не виконує роботу і не змінює кінетичну енергію частинки, - під дією сили Лоренца заряджена частинка рухається рівномірно. Проте траєкторія руху частинки буде різною — залежно від того, під яким кутом частинка влетіла в магнітне поле і чи є магнітне поле однорідним.

3. Де застосовують силу Лоренца

Той факт, що період обертання зарядженої частинки в однорідному магнітному полі не залежить ані від швидкості її руху, ані від радіуса траєкторії, використовують у циклотронах (рис. 12.3). По суті циклотрон являє собою вакуумну камеру, розміщену між полюсами сильного електромагніту. У камері розташовано два порожнисті металеві півциліндри (дуанти).

На дуанти подається змінна напруга, яка періодично прискорює частинки. Період зміни напруги дорівнює періоду обертання частинки в магнітному полі.

На русі зарядженої частинки в однорідному магнітному полі базується дія мас-спектрометрів - пристроїв, за допомогою яких можна виміряти питомий заряд частинки , а потім її ідентифікувати.

IV. Закріплення вивченого матеріалу

Якісні задачі

1. Визначте: напрямок руху частинки (рис. 1); знак заряду частинки (рис. 2); напрямок магнітного поля, в якому рухається частинка (рис. 3).

Розрахункові задачі

1. Протон у магнітному полі індукцією 1 мТл описав коло радіусом 1 см. Обчисліть швидкість руху протона.

2. В однорідне магнітне поле індукцією 10 мТл перпендикулярно до ліній індукції влітає електрон кінетичної енергії 7,5 кеВ. Обчисліть радіус кола, по якому рухається електрон.

Задачі із ЗНО фізика

1. (пробне ЗНО 2013) у магнітне поле зі сталою швидкістю влітає електрон. Як називають силу, що діє на електрон?

А.сила Ампера;

Б.сила Доренца;

В.сила Фарадея;

Г.Сила Кулона.

V. Підсумок уроку

Силою Лоренца називають силу з якою магнітне поле діє на рухому заряджену частинку.

Сила Лоренца:

Правило лівої руки: лінії магнітної індукції «ловимо» в долоню, чотири витягнуті пальці спрямовуємо за напрямком руху позитивно зарядженої частинки (або протилежно до руху негативно зарядженої), і тоді відігнутий на 90° великий палець вкаже напрямок сили Лоренца

VI. Домашнє завдання

(За підручником Фізика (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Локтєва В. М.) : підруч. для 11 кл. закл. загал. серед. освіти / [Бар’яхтар В. Г., Дов гий С. О., Божинова Ф. Я., Кірюхіна О. О.] ; за ред. Бар’яхтара В. Г., Довгого С. О. - Харків : Вид-во «Ранок», 2019. - 272 с.)

Вивчити §12

Виконати впр. 12, завд.5.

Додаткове завдання: підготувати матеріал про фізика Гендріка Антона Лоренца та застосування сили Лоренца.