УРОК 7 Робота електричного поля з переміщення заряду

УРОК 7  Робота електричного поля з переміщення заряду

Мета: дидактична: з'ясувати функціональну залежність роботи електричного поля і величини заряду та незалежності її від форми траєкторії; поглиблювати знання учнів про природу електростатичного поля.        

        Розвиваюча: розвивати уяву учнів та логічне мислення, критичне мислення;

 Виховна: виховувати самостійність, наполегливість, відповідальність, охайність.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Краще за все просувається природниче дослідження,

 коли фізичне завершується в математичному.

 Ф.Бекон

Хід уроку

І. Самостійна робота (до 20хв).

Варіант І

1.З якою силою взаємодіють два точкових заряди по 10 нКл, розташовані на відстані 6 см один від одного у вакуумі?

2.Два заряди q₁ = 0,5 мкКл і q₂ = -0,5 мкКл розташовані на відстані 6 см один від одного у вакуумі. Обчисліть напруженість електричного поля у точці А, що лежить на прямій, яка з'єднує ці заряди, на відстані 3 см від заряду q₁ ліворуч .

 Варіант І І                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 1.Яка сила діє на заряд 6 нКл, розташований у точці, в якій напруженість електричного поля становить 4 кВ/м?

2.Два заряди q₁ = 5 нКл і q₂ = 6 нКл розташовані на відстані 12 см. Обчисліть напруженість електричного поля у точці А, що знаходиться на середині між цими зарядами.

Варіант Ш

1. На якій відстані розташовані два заряди по 5 нКл, якщо сила взаємодії між ними дорівнює 3 мкН? Заряди перебувають у воді.

2.Визначте напруженість електричного поля у точці А — вершині прямокутного трикутника ABC, якщо q₁= 2 нКл; q₂ = 3 нКл; АС = 4 см; АВ = 3 см (див. рисунок).

Варіант IV

1.На заряд 4 нКл, розміщений в електричному полі, діє сила 0,16 мкН. Визначте напруженість цього електричного поля в даній точці.

2.Заряди 5 нКл і 10 нКл розташовані на відстані 6 см один від одного. Обчисліть силу, що діятиме на заряд 4 нКл, розміщений посередині між ними.

Вивчення нового матеріалу. Демонстрування дослідів:

а)рух зарядженої металевої кульки в електричному полі, створеному зарядженими металевими пластинами;

б)піднімання наелектризованої невеликої металевої кульки в електричному полі зарядженої кулі.

2.Метод «сократівська  бесіда» з учнями.

1.Що, на вашу думку, є причиною руху кульки в першому досліді? Що служить причиною піднімання кульки в другому досліді? (Дія сили.)

2.Яка природа цієї сили? З чого це видно? (Електрична. Із взаємодії зарядів.)

3.Чи можна на підставі цих дослідів стверджувати, що електричне поле виконує роботу? (Так.)

4. Пригадайте, за якою формулою розраховують механічну роботу. (А =m q h)

5. Проаналізуйте названу формулу.

3.  Слово вчителя.

Отже, як ми з'ясували, електричне поле може виконувати роботу. Як її розрахувати? (Момент проблемної ситуації.) Цим і займемося на сьогоднішньо­му уроці. Запишіть тему уроку: «Робота електричного поля з переміщення заряду».

Нехай точковий позитивний заряд q_Q перебуває в однорідному електричному полі, створеному різнойменно зарядженими металевими пластинами, розміщеними близько одна до одної.

На заряджене тіло, що перебуває в точці А, діє електрична сила, яку визначають за такою формулою: F =q₀E. Тіло віддалене від лівої пластини на відстань .Нехай тіло переміщається з точки А до точки В під дією цієї сили F. Ця сила виконує таку роботу: А = F s  cos а . У точці В тіло віддалене на відстань  від лівої пластини.

Модуль переміщення дорівнює: s = АВ.

Спроектуємо модуль переміщення s на напрям напруженості електричного поля. Тепер неважко встановити, що s cos a = 1_{ - /₂.

Отже, A=F_ai=q-(l_l-l₂)= q₀E (/, - l,) = qEl ₁-qEl _2.      (1)

Нехай заряджене тіло переміщається з точки А у точку В по ламаній АКВ (див. рис. 1).

4.Етап закріплення одержаних знань

Робота з опорними картками, підручниками, додатковою літературою, робота в парах.

 Бесіда з учнями.

•                              Чому дорівнює робота на відрізку АКВ?
•                              Чому дорівнює робота на відрізку KB
•                              Чому, на вашу думку, дорівнює робота з переміщення зарядженого тіла від точки Адо точки В по будь-якій криволінійній траєкторії

Зробіть загальні висновки, враховуючи рівності (1), (2) і (3). (Учитель доповнює або уточнює відповіді учнів.)

Рис. 1

Учитель проводить аналогію між висновками, які зробили учні про незалеж­ність роботи електричного поля з переміщення зарядів від форми траєкторії, і висновками щодо незалежності роботи від форми траєкторії у полі тяжіння, зокрема у полі тяжіння Землі (А = mg h), і дає означення потенціальних полів(учні складають порівнювальну таблицю метод «Аналізуй !» ) учні працюють з підручниками  метод  «навчаючись вчусь»

 Складання таблиці порівняння електричного та гравітаційного поля.

Розв’язання задач.

Задача № 4 (впр. 9, с 138) розв’язуємо задачу методом «акваріум»

Учні самостійно розв’язують задачі, метод «Вихор задач»Кожна задача оцінюється в2-5балів.

задачі на тему: Робота сил електростатичного поля

Задача 1. Яка робота виконується електричним полем при переміщенні заряду 0,2 Кл між полюсами електричної розетки, якщо напруга в мережі 220 В?

Задача 2.Визначіть напругу на полюсах акумуляторів, якщо при переміщенні заряду 0,5 Кл між полюсами кислотного акумулятора виконується робота 1,2 Дж, а лужного  0,8 Дж

Задача 3. При переміщенні електричного заряду q між точками з різницею потенціалів 8 В сили, що діють на нього збоку електростатичного поля, виконали роботу 4Дж.Чому дорівнює заряд?

Задача 4. Робота переміщення заряду А=25 Дж з точки А в точку В на відстань 5см.Визначити величину заряду, коли напруженість поля Е=1.2 Н/Кл.

Задача 5. Напруга між точками поля рівна 36 В. Визначити чому дорівнює напруженість поля, коли відстань між точками 20 см.

Задача 6. Яку різницю потенціалів повинен мати електрон, щоб його швидкість збільшилась від 0 до 8000 км /с?

Задача 7.Знайти потенціал електричного поля точки, віддаленої від заряду 0,17 Кл на відстань 10 см.

Задача 8. Порівняйте роботу поля по переміщенню заряду 3нКл з точки А в точку В з роботою по переміщенню цього ж заряду з точки В в точку А.

Задача 9.Яку кінетичну енергію отримає електрон, пройшовши різницю потенціалів 5МВ.

Задача 10Визначте роботу по переміщенню заряду 3Кл на відстань 2 см в полі 0,20Н/Кл?

Задача 11.Якого радіусу повинна бути куля , щоб у повітрі її можна зарядити до потенціалу 4МВ?

Задача 12.Два заряди по 5,55нКл знаходяться на відстані 1м один від одного. Яку роботу потрібно виконати, щоб наблизити їх на  10 см?

 Задача 13. В кінескопі телевізора електрони прискорюються електричним полем. Яку роботу виконує електричне поле при прискоренні електрона, якщо різниця потенціалів між початковою і кінцевою точками дорівнює 10 ⁴ В? Яку швидкість набуває електрон вкінці шляху? Заряд електрона 1.6 *10^-19 Кл.

Задача 14.Зякою швидкістю рухаються електрони в кінескопі телевізора при прискорюючій різниці потенціалів 3*10 ⁴ В?

Задача 15. Щоб у повітрі за атмосферного тиску  «проскочила» іскра, в ньому повинно бути електростатичне поле напруженістю не менше, ніж 3 * 10⁶ В. Яка напруга під час грози між хмарою і землею, якщо довжина іскри, тобто блискавки, дорівнює  400м?

5.Підбиття підсумків уроку.

Інтерактивна вправа «незакінчене речення»Учні по черзі закінчують речення: на уроці ми вивчили… Мені запам’яталось найбільше...Робота поля…Енергія електричного поля..

6.Домашнє завдання.

Обов’язкове: вивчити § 45, розв'язати задачу № 1 із впр. 9, с 138           Додаткове: запропонуйте свою задачу товаришам. Придумайте кросворд.