Урок фізики в 9 калсі: "Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі

9 клас. Урок 41 Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі

Мета уроку: сформувати знання про електромагнітне поле, електромагнітні хвилі.

Очікувані результати: учні повинні давати означення електромагнітного поля, називати дві його складові (дві форми виявлення), давати означення електромагнітної хвилі, вказувати її джерела, називати основні характеристики хвилі.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання:навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП (1 хв.)

Інтерактивна вправа «Криголам»

Учні тримають у руках серветки. Учитель пропонує скласти серветку вдвоє та відірвати правий нижній кут, потім інший кут. І так кілька разів. Потім папір розгорнути і показати один одному.

•          Чи є у когось правильна чи неправильна серветка?
•          Чому серветки різні?

Учні роблять висновок про те, що ми всі різні, але маємо рівні можливості для навчання, праці та самореалізації.

Давайте всі свої можливості застосуємо сьогодні на уроці, щоб наш урок був пізнавальним, цікавим та корисним для кожного із вас і для присутніх гостей.                                        

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ДАВДАННЯ (5 хв.)

1. Фронтальне опитування.

•          Яку тему ми вивчали на останньому уроці? (Механічні хвилі. Звукові хвили. Інфразвук і ультразвук)

2. Перевірка домашнього матеріалу.

Тестування НА УРОК:

https://naurok.com.ua/test/mehanichni-ta-zvukovi-hvili-2502669.html

(На випадок відсутності мережі Інтернет, учні виконують тести паперового варіанту, потім здійснюють взаємоперевірку)

      IIІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАННЯ, АКТУАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ УЧНІВ (4 хв.)

1. Прочитати епіграф і запропонувати учням пояснити його зміст.

В усіх науках і мистецтвах плодом є вірна практика.

Григорій Сковорода

2. Питання до учнів:

•          Чи можливе поширення коливань (збуджень) у середовищі, що не містить речовини?
•          Чи існує в самій речовині інший механізм поширення енергії?

Учня демонструється картинка і пропонується пояснити зображене на ній.

Підсумок робить вчитель: сьогодні ми познайомимося з явищами, завдяки яким працює більшість сучасних технологій – електромагнітним полем та електромагнітними хвилями.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ (15 хв.)

 Світ навколо складається з двох видів матерії: речовини і поля. Речовина – це частинки, з яких складаються тіла, а поле – це особливий невидимий вид матерії, через який поширюється взаємодія між тілами.

 Існує чотири поля: гравітаційне, що відповідає за протягування тіл, електромагнітне, що відповідає за електричні та магнітні взаємодії, а також поля сильної та слабкої взаємодії, які відповідають за взаємодії на рівні ядер атомів

1. Електромагнітне поле

Електромагнітне поле складається з двох складових: електричної та магнітної. Довгий час фізики вважали, що це два не пов’язаних між собою поля.

Проблемне питання

• Чи пов’язані між собою електричне та магнітне поля?

Питання до учнів:

•          Хто вперше встановив зв'язок між електричними та магнітними взаємодіями? (Х. Ерстед в 1820 р.).

Дослід 1. Дослід Ерстеда.

Висновок: навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

•          Хто з учених зміг утворити електричне поле, змінюючи магнітне? (М.Фарадей).

Дослід 2. Дослід Фарадея.

Висновок: Змінне магнітне поле створює електричне поле.

Таким чино зв'язок між цими двома полями було встановлено.

Отже, електромагнітне поле – це поле, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами та намагніченими. Магнітне та електричне поле завжди існують разом. Обидві складові електромагнітного поля пов’язані між собою. Тож зміни в електричному полі викличуть зміни в магнітному полі.

Гіпотеза Джеймса Максвелла: Змінне електричне поле створює магнітне поле.

Відповідно до цієї гіпотези електричні та магнітні поля завжди існують разом.

Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

2. Електромагнітна хвиля

Проблемне питання

• Як виникає та поширюється в просторі електромагнітне поле?

Коли в провіднику тече змінний електричний струм, навколо нього утворюється змінне магнітне поле. Змінне магнітне поле далі знову утворює змінне електричне. І цей процес продовжується під час розповсюдження електромагнітного поля. Таке поширення змінного електричного та магнітного полів називаємо електромагнітною хвилею.

Електромагнітна хвиля – це поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

(Змінний струм – це струм, сила якого періодично змінюється: з часом значення сили струму то збільшується, то зменшується; змінюється й напрямок струму.)

За теорією Максвелла:джерелом електромагнітної хвилі може бути будь-яка заряджена частинка, що рухається з прискоренням (тобто частинка, яка весь час змінює швидкість свого руху або за значенням, або за напрямком, або одночасно і за значенням, і за напрямком).

3. Характеристика електромагнітної хвилі

Електромагнітна хвиля, як і механічна, характеризується частотою (ν), довжиною (λ) і швидкістю поширення (v).

Формула хвилі:

Хоч між механічними та електромагнітними хвилями є багато спільного, проте є одна важлива відмінність: механічні хвилі не можуть поширюватись у вакуумі, адже там немає достатньої кількості частинок для передачі збурень. А електромагнітні хвилі можуть: для їхнього поширення не потрібне пружне середовище.

Найкраще й найшвидше електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі.

Припущення Джеймса Максвелла: світло є різновидом електромагнітних хвиль.

У вакуумі – і тільки в ньому –  всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю (c).

Під час переходу з одного середовища в інше швидкість поширення електромагнітної хвилі змінюється, змінюється і довжина хвилі, а от частота залишається незмінною.

Через 15 років після створення теорія електромагнітного поля Максвелла була підтверджена експериментально: Генріх Герц (1857–1894) продемонстрував випромінювання і приймання електромагнітних хвиль.

Він установив, що електромагнітні хвилі:

•          відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння);
•          заломлюються на межі з діелектриком;
•          частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею.

4. Робота з ілюстарцією.

Питання до учнів.

•          Яке відношення має зображуване до нашої теми?

Людство сьогодні живе у «хвильовому просторі». Із часів існування життя на Землі всі організми перебувають під впливом природного електромагнітного випромінювання, джерелами якого є космічні об’єкти: зорі, пульсари, туманності. З розвитком техніки й технологій, крім природних джерел, у великому обсязі з’являються штучні, які випромінюють електромагнітні хвилі різних діапазонів.

Життя сучасного суспільства неможливе без постійного обміну інформацією. Радіо, телебачення та стільниковий зв’язок відіграють у цьому неабияку роль. Створення й модернізація сучасних інформаційних засобів стали можливими завдяки тому, що можна задавати відповідні параметри електричного сигналу, кодувати його, посилювати, передавати.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ (15 хв.)

1. Що змінюється: довжина хвилі чи частота під час переходу електромагнітної хвилі з одного середовища в інше?

Змінюється довжина хвилі і швидкість, частота залишається сталою.

Робота в групах

Група 1.

2. Обчисліть довжину електромагнітної хвилі у вакуумі, якщо частота коливань у ній 310⁵Гц.

Група 2.

3. Яка частота електромагнітної хвилі, що поширюється у воді, якщо у цьому середовищі вона має довжину 510^-4 м і швидкість 2,510⁸ м/с.

Кожна група презентує розв’язок задачі на дошці.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ (7 хв.)

1. Інтерактивна вправа «Знайди пару»

На дошці знаходяться картки із фразами: початок та кінець фрази. Учні обирають собі одну картку. Потім по черзі зачитують їх, решта уважно слухають і шукають пару. Таким чином складаються фрази, що є підсумком уроку.

Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами

Електромагнітна хвиля – це поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

Електромагнітна хвиля, як і механічна, характеризується частотою (ν), довжиною (λ) і швидкістю поширення (v).

Формула хвилі:

У вакуумі – і тільки в ньому –  всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю (c).

Основні властивості електромагнітних хвиль, які було встановлено в ході дослідів Г. Герца: відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння); заломлюються на межі з діелектриком; частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею.

Використання електромагнітних хвиль – це радіо, телебачення та стільниковий зв’язок…

2. Виставлення оцінок за урок.
3. Зачитати вірш.

Світ у якому ми живемо

Ми живемо в безмежному світі

Від Галактик  - до мікрочастин.

Від зірок, що в небесній блакиті -

До Землі, до людей, до машин.

Світ молекул і атомів – мікро.

Макросвіт – це планети і ми.

Мега – світ різних зоряних скупчень,

Що зібрались в небесній пітьмі.

Шлях тернистий до вивчення світу

Прокладають людині знання,

Відкривають нові орбіти

До природних таїн пізнання.

VI. Домашнє завдання (1 хв.)

Опрацювати § 19, Вправа № 19(2, 3)