Урок "Магнітні явища. Дослід Ерстеда. Магнітне поле"

Діяльність вчителя

Які компетентності формуються

Забезпечення загальної готовності класу; забезпечення вчасного початку уроку

Формування самоосвітньої компетентності, здатності до організації своєї навчальної діяльності

Які компетентності формуються

1. Проблемна задача(робота в групах)

Саме про магніти, магнітні взаємодії а також простір, що оточує магніти піде мова на уроці.

Формулювання теми уроку.

2. Інтерактивна вправа «Відкрий клітинку і розкажи»

Яке значення мають магнітні взаємодії, магнітне поле в житті?

• Всі електричні двигуни працюють за допомогою магнітів
• Більшість гучномовців, динаміки, навушники і частина мікрофонів вимагають наявності постійних магнітів.
• Жорсткі диски, кредитні карти, зберігають інформацію на магнітних стрічках.
• Магнітне поле Землі використовують птахи, черепахи, олені та корови(Незважаючи на те, що магнітне поле не можна побачити, мешканці Землі добре його відчувають. Перелітні птахи, наприклад, відшукують дорогу, орієнтуючись саме на нього. (Одна з гіпотез передбачає, що птахи сприймають магнітне поле візуально); магнітне поле Землі замість GPS використовують морські черепахи. І, як показав аналіз супутникових фотографій, представлених в рамках проекту GoogleEarth, корови. Вивчивши фотографії 8510 корів в 308 районах світу, вчені зробили висновок, що ці тварини переважно орієнтують свої тіла з півночі на південь (або з півдня на північ).
• Утворення полярного сяяння
• Людина на планеті Земля постійно знаходиться під впливом магнітного поля.
• Застосування компаса

Формування в учнів піз- навальної зацікавленості темою, що вивчається, розширення світогляду учнів про фізичні явища (предметна й самоосвітня компетентність). Формування вмінь висувати гіпотези, обґрунтовувати свій вибір

Які компетентності формуються

1. Властивості постійних магнітів.

Вивчаючи курс природознавства, ви дізналися про магнітні явища та виявили, що деякі тіла мають властивість притягувати до себе залізні предмети й самі притягуються до них.

Тіла, які тривалий час зберігають магнітні властивості, називають постійними магнітами.

Першу спробу наукового підходу до вивчення магнетизму здійснив у ХІІІ ст. французький фізик П’єр Пелерен де Марікур у своєму трактаті «Послання про магніт». Більш системно властивості постійних магнітів дослідив Вільям Ґільберт (1544–1603) — англійський фізик і лікар, один із засновників науки про електрику

Пропоную вам працюючи в групах самостійно дослідити та сформулювати властивості магнітів (після презентації роботи групи заповнюється таблиця властивостей)

Завдання для групи № 1

Устаткування: полосовий магніт, ємність з шурупами, цвяхами, стальні скрепкі, шматочок тканини, колеса з дерева, пластинки з різних металів, шматочок резини.

Опис дослідів:

1. Піднесіть магніт до ємності з різними предметами.

2. Проаналізуйте притягання предметів до магніту.

3. Зробіть висновки: які предмети притягуються які ні? чи всі металеві пластинки притягуються? (Притягуються предмети які в своєму складі містять залізо. Мідь та латунь не притягуються)

Завдання для групи № 2

Устаткування: полосовий магніт, залізні ошурки, плексигласова підставка (або білий цупкий картон), аркуш паперу.

Опис дослідів:

1. Піднесіть магніт до ємності з металевою стружкою.

2. Покладіть магніт в ємність

3. Проаналізуйте притягання  металевої стружки по всій довжині магніту.

4. Намалюйте, як саме розподіллено металеві ошурки навколо магніту

5. Зробіть висновки.(Магнітна дія магніту є різною на різних ділянках його поверхні; ділянки, де магнітна дія виявляється найсильніше, називають полюсами магніту.)

Завдання для групи № 3

Устаткування: полосовий магніт, залізні ошурки, плексигласо ва підставка (або 2 листи цупкого картону), аркуш паперу.

Опис дослідів:

1. На лист картону покладіть покладіть полосовий магніт.

2. На другий лист картону покладітьаркуш паперу.Обережно на аркуш паперу насипте залізні ошурки.

3. Зверху магніту покладіть картон, на якому насипано металеві ошурки, домагайтеся того, щоб ошурки було розподілено по всьому периметру магніту. 4. Акуратно постукайте по краю картону так, щоб відбувся перерозподіл металевих ошурок.

5. Замалюйте те, як розташовано металеві ошурки навколо магніту.

6. Зробіть висновки.(Ошурки утворюють лінії, що з’єднують полюси магніту)

7. Для презентації результатів досліду всьому класу обережно візьміть всю конструкцію, розташуйте її на демонстраційному столі перед веб-камерою.

Завдання для групи № 4

Устаткування: підковоподібний магніт, залізні ошурки, плексигласова підставка (або білий цупкий картон), аркуш паперу.

Опис дослідів:

1. На лист картону покладіть аркуш паперу.

2. Обережно на аркуш паперу насипте залізні ошурки так, щоб вони розмістились по всьому периметру магніту.

3. Піднявши акуратно картон, піднесіть знизу магніт.

4. Олівцем акуратно постукайте по краю картону так, щоб відбувся перерозподіл металевих ошурок Спостерігайте за зміною положення залізних ошурок. Намалюйте в зошиті те, що спостерігаєте.

5. Зробіть висновки. (Підковоподібний магніт має два полюси.Ошурки утворюють лінії, що з’єднують полюси магніту)

6. Для презентації результатів досліду класу обережно перенесіть конструкцію, притримуючи за нижній лист картону, на демон- страційний стіл.

Завдання для групи № 5

Устаткування: 2 полосових магніти, залізні ошурки, плексигласова підставка (або 2 листи цупкого картону), аркуш паперу.

Опис дослідів:

1. На лист картону покладіть аркуш паперу. Обережно насипте на нього залізні ошурки.

2. На другий лист картону помістіть 2 полосових магніти, розташувавши їх одноіменними полюсами (однакового кольору) навпроти один одного.

3. Перший лист картону з металевими ошурками покладіть на магніти так, щоб ошурки були в зоні, де розміщено полюси двох магнітів.

4. У зошиті намалюйте розподіл металевих ошурок.

5. Зробіть висновки.(Однойменні полюси магнітів відштовхуються)

6. Для презентації результатів досліду класу обережно перенесіть конструкцію на демонстраційний стіл

Завдання для групи № 6

Устаткування: 2 полосових магніти, залізні ошурки, плексигласова підставка (або білий цупкий картон), аркуш паперу.

 Опис дослідів:

1. На лист картону покладіть аркуш паперу. Обережно насипте на нього залізні ошурки.

2. На другий лист картону помістіть 2 полосових магніти, розташувавши їх різноіменними полюсами (різного кольору) навпроти один одного.

3. Перший лист картону з металевими ошурками покладіть на магніти так, щоб ошурки були в зоні, де розміщено полюси двох магнітів.

4. У зошиті намалюйте розподіл металевих ошурок.

5. Зробіть висновки.(Різнойменні полюси магнітів притягуються)

6. Для презентації результатів досліду класу обережно перенесіть конструкцію на демонстраційний стіл

Далі пропоную учням ознайомитись із відповідним параграфом підручника. Завдання учням — із перерахованих властивостей постійних магнітів назвати ті, що їх не було розглянуто в результаті експериментів.

• У разі нагрівання постійного магніту до певної температури, яку називають точ- кою Кюрі, його магнітні властивості зникають.
• Під час ділення магніту на частини утворюється завжди два полюси (флеш-анімація)

2. Дослід Ерстеда. Дослід Ампера.

Ще вчені Давньої Греції висловлювали припущення, що магнітні й електричні явища пов’язані, проте встановити цей зв’язок учені змогли лише на початку XIX ст. 15 лютого 1820 р. данський фізик Ганс Крістіан Ерстед (1777–1851) демонстрував студентам дослід із нагріванням провідника електричним струмом. У ході досліду вчений помітив, що під час проходження струму магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхиляється від напрямку «північ — південь» і встановлюється перпендикулярно до провідника. Як тільки струм припинявся, стрілка поверталася в початкове положення.

Так було з’ясовано, що електричний струм чинить певну магнітну дію, то б то навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

Французький математик і фізик Андре Марі Ампер (1775–1836) уперше почув про досліди Г. Ерстеда 4 вересня 1820 р. і вже за тиждень продемонстрував взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом. Ампер також показав, що котушки, в яких проходить електричний струм, поводяться як постійні магніти.

Як, на вашу думку, можна пояснити поведінку провідників?

Аналізуючи результати дослідів, учений дійшов висновку: оскільки провідники є електрично нейтральними (вони незаряджені), їхнє притягання або відштовхування не може пояснюватися дією електричних сил, — «поведінка» провідників є наслідком дії магнітних сил.

3. Поняття магнітного поля

Магнітна взаємодія здійснюється з певною швидкістю через магнітне поле (першим такого висновку дійшов англійський фізик Майкл Фарадей)

Магнітне поле — це форма матерії, яка існує навколо намагнічених тіл, провідників зі струмом, рухомих заряджених тіл і частинок та діє на інші намагнічені тіла, провідники зі струмом, рухомі заряджені тіла й частинки, розташовані в цьому полі.

Зверніть увагу: ми не можемо побачити магнітне поле, проте воно (як і електричне поле) є абсолютно реальним — це форма матерії.

Розвиток експерименталь- них умінь, умінь аналізувати результати досліду, репре- зентувати результати своєї роботи перед аудиторією, аналізувати й узагальнювати інформацію (компетентність у природничих науках, компетентність самоосвіти й саморозвитку)

Формування предметних компетенцій, формування уявлень про матеріальність магнітного поля, його властивості. формування уміння обробляти навчальну інформацію: формулювати висновки за результатами експерименту й записувати їх у вигляді опорних сигналів (кодування інформації)

Які компетентності формуються

1. Робота з текстом (вставити пропуски)

Сили, що виникають між провідниками зі струмом, називають магнітними силами.

 Виявити магнітне поле можна за допомогою магнітної стрілки. У неї 2 полюси: південний та північний. За допомогою магнітної стрілки, розташованої біля провідника зі струмом, уперше вдалося виявити магнітну дію струму. Цей дослід уперше провів датський учений Ерстед.

Завдяки цьому дослідові, можемо констатувати, що магнітне поле виникає:

1. Навколо намагнічених тіл

2. Навколо провідника зі струмом

3. Навколо рухомих частинок

 Навколо провідника зі струмом, окрім магнітного поля, виникає електричне поле.

Тіла, що довгий час зберігають свою намагніченість, називають магнітами

Ті місця магніту, де виявлено найбільш сильні магнітні дії, називають полюсами магніту. У будь-якого магніту обов’язково є два полюси. Різнойменні магнітні полюси притягуються, одноіменні магнітні полюси відштовхуються. Взаємодію магнітів пояснюють тим, що навколо будь-якого магніту є магнітне поле.

2.  Розв’язати задачі

1. Яким чином можна витягти металеву скріпку з посудини з водою, не опускаючи в неї ніяких предметів? (Можна скористатися магнітом)

2. Магнітну стрілку розташували біля штабового магніту. Який полюс магніту є південним, а який – північним?

3. Магніт південним полюсом підносять до підвішеної на нитці залізної кульки. Що в цьому випадку спостерігатиметься: притягування кульки чи відштовхування?

Під дією магнітного поля магніту на ближчому до нього боці кульки створиться північний магнітний полюс, кулька притягнеться до магніту.

4. Чому на постійному магніті можна отримати ланцюжок залізних предметів?

Кожен залізний предмет у магнітному полі постійного магніту сам стає магнітом і, у свою чергу, притягує інший залізний предмет – створюється ланцюжок.

5. Є дві однакові сталеві пластинки, одна з яких намагнічена. Як, не використовуючи інших предметів, визначити, яка саме пластинка є намагніченою?

Припустимо, що пластина 1 заряджена, 2 – ні. Піднесемо пл. 1 будь-яким кінцем до середини пл. 2 – відбудеться притягання. Тепер припустимо, що пластина 1 незаряджена, 2 – заряджена. Піднесемо знов пл. 1 будь-яким кінцем до середина пл. 2 – притягання не відбудеться.

Формування предметних компетенцій,