Заняття з фізики "Магнітне поле"

Тема заняття:   Магнітне поле.
Дидактична мета заняття:  Розширити та поглибити  знання  студентів про магнітні  явища та використання цього явища в природі й техніці.
Розвивальна мета заняття: Розвивати  аналітичне  та логічне  мислення, формувати  науковий  світогляд  та прагнення до пізнання навколишнього світу, ознайомити студентів з дією магнітного поля на організм людини і застосування його лікувальних можливостей.
Виховна мета заняття: Розвивати  інтелектуальні здібності та культуру мовлення ініціативу, активність; розвивати пізнавальні здібності, розвивати інтерес до навчання та вміння працювати в групі.
Тип  заняття: Заняття узагальнення та систематизації знань студентів.
Технічні засоби: Комп'ютер, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація, відео-досліди.
Обладнання: Прилади для демонстрації магнітних явищ (постійні магніти, котушка, стрічка фольги, батарейка, цвях, дріт, важки, джерело струму, з’єднувальні провідники).
План заняття:
1. Організаційна частина.
2. Мотивація навчальної діяльності.  Актуалізація опорних знань.
3. Конференція вчених спеціалістів у галузі електромагнетизму.
4. Захист проектів на тему «Побачення з магнітним полем».
5. Пояснення цікавих демонстрацій.
6. Гра «Спіймай швидко рибку».
7. Демонстрація  та пояснення студентами магнітного поля людини.
8. Перегляд та аналіз  відео-досліду.
9.  Презентація публікації, складання віршів.
10. Домашнє завдання.

 

Девіз заняття: «Природа! Ми нею оточені й охоплені непереможно

                        нам не вийти з неї»

                                                                              (Й. В. Гете)

 

 

Хід заняття

1. Організаційна частина

Перевірка відвідування студентами заняття. Оголошення теми та плану заняття.

2. Мотивація навчальної діяльності

Ми з вами закінчили  вивчення теми «Магнітне поле». Сьогодні підсумкове заняття, на якому маємо не тільки повторити вивчений матеріал, а й спробуємо визначити його місце в нашому житті.

Наша планета являє собою величезний магніт. І все живе на ній народжується й розвивається в постійному магнітному полі. З поглибленням знань про природу магнетизму з'ясовується вплив магнітного поля на живі організми. Нова галузь науки, яка його вивчає, дістала назву магнітобіології.

Сучасна техніка заповнює навколишнє середовище потужними магнітними полями , інтенсивність яких у тисячі й мільйони разів перевищує інтенсивність магнітного поля Землі. Як діють ці магнітні поля на живі істоти, на людину? Позитивна ця дія чи негативна, корисна чи шкідлива ?

Сьогодні до нас завітали вчені, які дадуть відповіді на ці важливі для нас запитання. Вчені працюють у групах і перед кожною з них стояло завдання зробити дослідження за такими темами:

• історія магнетизму (історики);
• магнітне поле Землі, його вплив на живі організми ( географ, біолог);
• лікування   за   допомогою   магнітного   поля   (лікарі)

Але для того щоб зрозуміти вчених, настроїтися на сприйняття інформації нам необхідні знання. Отож, перевіримо наскільки ви готові до нашої конференції.

Актуалізація опорних знань

Вашу готовність до сприйняття матеріалу ми перевіримо за допомогою фізичного диктанту та фронтального опитування. Для того, щоб дати відповіді на запитання фізичного диктанту, вам необхідно зосередити свою увагу на завданнях та не відволікатися. Кожне запитання - це 1 бал.

Студентам, які будуть приймати участь у фронтальному опитуванні, треба бути уважними та активними. За правильну відповідь кожний учасник буде отримувати квадрат - це 1 бал, за неповну або за доповнення кружечок - це 0,5 бали.

У вас є індивідуальні картки (додаток 1), на яких студенти, що виконують фізичний диктант, напишуть відповіді, студенти , що приймають участь у опитуванні запишуть кількість квадратиків та кружечків.

 Гра «Чому»  Запитання для фронтального опитування (додаток 2)

3. Конференція вчених спеціалістів у галузі електромагнетизму.

Вчитель. Отже, я вважаю, всі готові до конференції. Що ж, розпочнемо. Перше слово надається групі істориків, які готували питання, що стосуються історії магніту та магнетизму, а також про використання магнітного поля в давні часи. Історик 1. (додаток-презентація)

 У житті ви зустрічалися із магнітами, знаєте, що вони притягують залізні предмети. А як люди вперше дізналися про дивовижні властивості магніту? Звідки взялася назва магніт?

Через багато століть дійшла до нас в усних розповідях історія про чабана, який , шукаючи вівцю, забрів у горах в незнайоме місце. Його оточували чорні камені, які притягували палицю із залізним наконечником, наче хтось тягнув її невидимими руками.

Здивований чабан приніс чорні камені в місто Магнессу, і всі могли переконатися, що камені дійсно притягують залізні речі. А коли лезо ножа терли об камінь, той передавав свою силу, і ніж уже сам притягував залізні предмети.

За назвою старовинного міста Магнесси чарівні чорні камені назвали магнітами. Тепер ми розуміємо, що ті камені - не що інше, як шматки магнітного залізняка...

Історик 2. (додаток-презентація)

У літописах Стародавнього Китаю можна прочитати про магнітні ворота в палаці імператора. Якщо вірити літописцям, то ворота не пропускали нікого, хто тримав зброю в руках.

А в мусульманському світі із вуст у вуста передавалася неймовірна новина про висячу домовину пророка Мухаммеда - засновника ісламу. Легенда стверджує, що домовина висить у повітрі, бо земля недостойна тримати на собі посланця аллаха. Щоб поклонитися цьому чуду, мусульмани і досі сходяться в аравійське місто Медіну. Народні перекази пов'язують це чудо із магнітними силами, які утримують у повітрі залізну домовину.

А от побачити це чудо дозволялося тільки багатим прочанам за великі дари, їм можна було зазирнути в усипальню через невелике віконце. І що ж вони бачили? За склом була чорна запона. І все. Чудо повинно залишатися чудом...

Люди з давніх часів знайомі з явищем магнетизму.

Китайські медики в стародавні часи використовували магнітні камені. Вони прикладали їх до певних точок на тілі пацієнта з лікувальними цілями. Цариця Єгипту Клеопатра постійно носила магнітний амулет. Вона вважала, що це допомагає зберегти молодість і красу.

Знаменитий швейцарський лікар Парацельс широко застосовував магніти для лікування різних захворювань. Можна припустити, що саме він вперше почав використовувати різні полюси магніту для досягнення різних цілей. Він лікував магнітами запалення, епілепсію, проноси і кровотечі. В кінці 18-го століття магнетизм набув широкого поширення.

Тибетські ченці навіть в даний час прикладають магніти до голови особливим чином. Це дозволяє поліпшити концентрацію уваги і підвищити здатність до навчання. У всьому світі сьогодні пропонується широкий асортимент магнітної продукції: пояси, устілки, подушки, прикраси і т.д.

Вчитель. На запитання: «Чи впливає магнітне поле на клімат Землі?» дасть нам відповідь вчений -географ.  Прошу до слова.

 

 

Вчений-географ. (додаток-презентація)

 Дослідження американських геофізиків показали, що в 1925-1970 р. в північній півкулі зросла напруженість магнітного поля - відповідно зросла середньорічна температура. І навпаки - у Південній півкулі Землі знижувалася магнітна напруженість і зменшувалася середньорічна температура.

Що ж відбувається, коли сонячна активність знижується?

З 1640 по 1710 рік на Сонці майже не було плям, і вся Земля переживала суворі зими: цей період увійшов в історію як малий льодовиковий період.

Що нас чекає попереду?

Вчені прогнозують, що зміщення магнітного полюса до заходу слід чекати західного переміщення атмосферних потоків, а це означає, що Європу чекає клімат сучасної Азії.

Вчитель. Таким чином ми з'ясували, що магнітне поле впливає на багато земних процесів. А чи відчуває людина магнітне поле? Про це вже розповість інший спеціаліст  -  учений -біолог.  Прошу до слова.

Учений - біолог. (додаток-презентація)

 У XIX ст. медики вивчали дію магніту на мозок людини.

 Дослідження вчених показали, що магнітне поле сприймає кора головного мозку, причому і людини, і тварини. Так, коли на голову ящірки діяли магнітом, вона швидко засинала.

Навіть рослини реагують на магнітне полі Землі.

Якщо насіння кукурудзи змочити і викласти паростками вздовж геомагнітних ліній, то воно проростає раніше і рослини розвиваються краще і швидше.

А чи відчувають рослини зміну часу?

У Швеції є місто Упсале. У вихідні дні жителі міста прогулюються по центральній площі і милуються незвичним годинникам - квітковим. О третій годині ранку на першій клумбі розпускаються ранкові квіти. І так кожної години на інших клумбах, і аж опівночі розпускався кактус «цариця ночі».

Вчитель. Як же можна застосувати магнітне поле для лікування нашого організму?  До слова запрошується лікар.

 

Лікар. (додаток-презентація)

Магнітотерапія - метод, заснований на дії на організм людини магнітними полями з лікувально-профілактичними цілями. За допомогою цього метода лікуються наступні хвороби:

1. Тугорухливість та болі в шиї;

2. Сколіози;

3. Артрози;

4. Невралгії;

5. Шийний остеохондроз;

6. Періартрит плечових суглобів;

7. Хронічна втома м’язів хребта;

8. Остеохондрози;

9. Ревматоїдний артрит;

10. Гіпертонія;

11. Безсоння;

12. Головні болі;

13. Корекція зайвої ваги;

14. Омолодження і звуження розширених пор;

15. Розгладжування зморшок та зменшення "мішків" під очима;

16. Корекція бюста;

17. Цукровий діабет.

Вчитель. На цьому наша конференція завершується . На конференції ми дізналися багато нової та цікавої інформації, що стосується магнітних полів та їх впливу на організм людини.

4. Захист проектів на тему «Побачення з магнітним полем»

Студенти 1 група:  Метал, намагнічений більше ніж залізо.

Метал, намагнічений при однакових інших умовах сильніше чим залізо, існує. Цей сплав називається ПЕРМИНВАР і складається із нікелю(45%), кобальту (25%) і заліза (30%). Магнітна проникність перминвара вдвічі більша, ніж заліза.

Подібні властивості мають також сплави пермалой (нікель і кобальт з залізом) і муметал (нікель з залізом і міддю).

Крім більш сильного намагнічення, названі сплави відрізняються тим, що повністю розмагнічуються зразу ж після припинення струму.

Пермалой використовують в підводних кабелях, тому що він передає в одиницю часу втричі більше телеграфних сигналів, чим простий кабель. Це створює велику економію в матеріалі: один кабель з пермалоя замінює собою три кабелі звичайного типу.

Використання перминвара при використанні в трансформаторах збільшує їх коефіцієнт корисної дії на декілька відсотків.  
Студенти 2 група:  Задача про компас.

Ми звикли думати, що стрілка компаса завжди показує одним кінцем на північ, іншим – на південь. Але, чи є на Землі місце,  де магнітна стрілка обома кінцями

показує на північ?

Ще безглуздіше звучить питання: де на земній кулі магнітна стрілка обома кінцями показує на південь?

Ви стверджуєте, що подібних місць на нашій планеті немає і бути не може. Але вони існують.

Згадайте, що магнітні полюси землі не співпадають з її географічними – і ви імовірно, самі здогадаєтесь, про які місця нашої планети йдеться в задачі. Куди буде показувати стрілка компаса, якщо її помістити на південному географічному полюсі? Один її кінець буде напрямлений в бік найближчого магнітного полюса, інший – в протилежну. Але, в який бік не йти від південного географічного  полюса, ми завжди будемо рухатись на північ; іншого напрямку від південного географічного полюса немає, – навкруги північ. Отже, розміщена там магнітна стрілка буде показувати північ обома кінцями.

Точно так же стрілка компаса, перенесеного на північний географічний полюс, обома кінцями повинна показувати на південь.

Студенти 3 група: Магніт в землеробстві.

У трав — конюшина, люцерни, як і у злакових, є свої бур’яни , висівати насіння яких разом з насінням трав неможна, їх треба відокремити друг від друга. Бур’яни , які ростуть разом з культурними травами,- лебеда, повилика, горицвіт, хлопушка, подорожник. Їх насіння відрізняється від насіння конюшини і люцерни тільки шероховатою поверхнею.

Насіння очищують в електромагнітній насіння очисній машині СМЩ-04 (мал). Основою машини СМЩ-04 є полий латунний Обертаючий на осі циліндр 1, всередині якого знаходиться нерухомий електромагніт 2, що живиться постійним струмом.

Суміш насіння конюшини, бур’янів  і залізного порошку із ємності потрапляє по жолобу на обертаючий барабан и потрапляє в сильне магнітне поле, створене електромагнітом. Насіння конюшини, що не мають на своїй гладкій поверхні залізного порошку, не притягуються до барабану и падають в ящик А. Насіння бур’янів, покриті залізним порошком, притягуються к циліндру и змінюють напрям руху. Вийшовши із сильного магнітного поля, вони потрапляють в ящик Б. Так відокремлюють бур’яни  від насіння конюшини. Залізний порошок потім використовують ще не раз (попередньо його відокремлюють від бур’янів просіюванням). Подача машини 0,4 т/ч, споживаюча потужність 5 кВт.

  мал.

5. Пояснення цікавих демонстрацій

Студенти 1 група

                                 Магніти на стержні

Завдання

Візьміть 4 керамічних кільце­вих магніти і розташуйте їх на де­рев'яному стержні, як зображено на малюнку. Магніти повинні бути обернені один до одного одноймен­ними полюсами. Відстань між 1 і 2 магнітами буде най­більшою, а між 3 і 4 — най­меншою.

Запитання

1. Чому стержень повинен бути  де­рев 'яним?
2. Чому відстань між 1 і 2 магнітами буде найбіль­шою, а між 3 і 4 — наймен­шою?

                      Пояснення фізичного явища

На кожен із магнітів діють сили відштовхування і притягання з боку інших магнітів і сили земного тяжіння. На 1-ий магніт діє найбільша (порівняно з 2-им, 3-ім, 4-им магнітами), результуюча сила відштовху­вання, спрямована вгору. Тому відстань між 1-им і 2-им магнітами найбільша, а відстань між 3-ім і 4-им магнітами — найменша.

Студенти 2 група

Голка і магніт

Завдання

 Підковоподібний магніт розташуйте з краю демонстраційного сто­лика. Візьміть тонку голку з ниткою і покладіть її на один із полюсів магніту. Обережно потягніть голку за нитку, доки вона не зіскочить із магніту. Спостерігається цікаве явище: голка висить у повітрі! Якщо нагріти голку полум'ям сірника, то вона впаде. Охолонувши, вона зно­ву почне притягуватися до магніту.

 

 

 

 

 

Запитання

1. Чому голка висить у повітрі?
2. Чому голка падає, якщо її нагріти?

Пояснення фізичного явища

Перебуваючи в магнітному полі, голка намагнічується і притягуєть­ся до магніту. Сили пружності нитки і притягання до магніту компен­сують силу тяжіння.

Студенти 3 група

Напрям ліній індукції магнітного поля.

Завдання

Послідовно з’єднуємо котушку з джерелом струму і вимикачем. Якщо створити в котушці струм в напрямку за годинниковою стрілкою, то за правилом правого гвинта, лінії індукції колового струму будуть напрямлені від нас. Так як ці лінії починаються на північному полюсі і закінчуються на південному, то за котушкою розташується південний полюс. Перевіримо це за допомогою магнітної стрілки.

 

Запитання

1.               Яким полюсом буде притягуватися магнітна стрілка, якщо поміняти напрям струму?

Пояснення фізичного явища

За правилом правого гвинта, лінії індукції колового струму будуть напрямлені від нас. Так як ці лінії починаються на північному полюсі і закінчуються на південному, то за котушкою розташується південний полюс. Магнітна стрілка притягується північним полюсом, тому що різні полюси притягуються. Якщо поміняти напрям струму, то і полюс магнітної стрілки поміняється.

 З кожної групи студентів обирається один студент, який за найменший час спробує піймати 4 рибки, користуючись дитячою іграшкою «Спіймай рибку», принцип дії якої заснований на дії магніту на металеві тіла. Студенти вболівають за свого товариша.

7. Демонстрація  та пояснення студентами магнітного поля людини.

Заздалегідь  студенти отримали завдання дослідити власні магнітні властивості. З кожної групи студентів потрібно було обрати того, який зможе утримати на власному тілі найбільшу кількість металевих ложок, монет  тощо. Але, на жаль таких студентів в нас немає, і тому ми з вами послухаємо доповіді про дивовижних людей, які наділені такими дивовижними властивостями.

 

8.Перегляд та аналіз відео-досліду.

Студентам один раз демонструється відео-дослід. Після перегляду кожна група обирає студента, який здатен повторити висновки з даного відео-досліду.

Запитання до відео-досліду

1. Яке фізичне явище демонструвалося?

2. Хто вперше провів ці досліди?

3. Що в цих дослідах спільного і якого висновку можна дійти з аналізу переглянутих дослідів?

Відповідь

1. Явище електромагнітної індукції.

2. М. Фарадей.

3. Зміна магнітного поля в котушці, яка і створює індукційний струм.

9.  Презентація публікації, складання віршів.

Заздалегідь представники кожної групи  готували публікацію або презентацію на тему «Побачення з магнітним полем». Студенти презентують свої наробки.

Вчитель: Наприкінці уроку пропоную вам скласти вірш з ключовим словом «поле». Нехай це буде наша з вами ода такому відомому, але водночас таємничому магнітному полю. Студенти складають вірші.

10.  Домашнє завдання.

Розв’язати  три задачі обраного рівня за збірником Гельгафт «Завдання до державної підсумкової атестації» з теми № 8 «Магнітне поле».