Урок "Электрический заряд. Закон Кулона"

Наименование учреждения:  Государственное Учреждение «Средняя общеобразовательная школа №13 города Павлодара»

Ф.И.О.  Лысенко  Елена  Викторовна

Должность Учитель физики

Стаж работы 28 лет

Категория высшая

Предмет физика

Тема : « Электрический заряд. Закон сохранения зарядов»

8 класс

Цели урока:

образовательная:

Ø  сформировать системность знаний учащихся по теме электрические заряды и их взаимодействие;

Ø  рассмотреть закон сохранения зарядов; закон Кулона;

Ø   показать связь темы с окружающим миром;

Ø  включить знания и способы действий учащихся по данной теме в уже имеющуюся у них систему знаний и способов действий;

Ø  выявить уровень усвоения знаний учащихся по данной теме;

Ø  развивающая:

Ø   развить умения  использовать знания, умения и навыки в учебной деятельности;

Ø   развить логическое мышление (на основе усвоения учащимися причинно-следственных связей, сравнительного анализа),

Ø  способность к  четкой  формулировке своих мыслей;

Ø  совершенствование  навыков письменной и устной речи;

воспитательная:

Ø  воспитывать у учащихся средствами урока уверенность в своих силах, уважительное отношение к своим товарищам, аккуратность, инициативность;

Ø  чувство прекрасного, культуру речи и общения, аккуратность.

Компетентности: информационная, социальная, технологическая,  рефлексивная

Оборудование: компьютер, проектор, презентация Рр, воздушные шарики, овсяные хлопья, файл и  лист бумаги А₄,электрометр, электрофорная машина, султанчики, металлическая проволока, гильзы из фольги на нитях, таблица Менделеева.

•         Ресурсы: https://www.youtube.com/watch?v=NAvxswDIDfk

Ход урока

         I.  Актуализация знаний. 

Аспект: извлечение информации

Стимул: если вспомнишь, все, что знаешь  о том, что означает  порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева,  узнаешь о зарядах,  их именах и взаимодействиях.

Задачная формулировка: развитие информационной и коммуникативной  компетенции                             

1.1Работа с таблицей Менделеева, выход на тему.

1.      Из каких частиц состоят атомы вещества?

2.       В ядре атома меди  63 частицы, из них 29 протонов. Сколько нейтронов и электронов находится в этом атоме?

3.      Существую ли в природе тела, не содержащие электрических зарядов?

Что бы Вы хотели узнать о зарядах?  (учащиеся формулируют  тему и цели урока)

                                                                            (слайды№2)

1.2.  Учащиеся записывают тему урока в тетрадях.

II.       Изучение нового материала.                        (слайд №3)

Аспект: проведение эксперимента, обработка информации;

Стимул: проведешь эксперимент и   увидишь процесс электризации путем трения. Прочитаешь текст, узнаешь об опыте Кулона и запишешь формулу закона Кулона.

Задачная формулировка: развитие коммуникативной, информационной  и технологической   компетенции                              

2.1  Проведение  опытов. Цель: развить практические навыки и умения при проведении эксперимента.

1 опыт: Оборудование: воздушный шарик; шерстяная ткань, полиэтиленовые полоски, бумажные полоски.

Ø  Возьмите воздушный шарик и потрите его  о шерсть.

Ø  Поднесите  шарик к бумажной полоске. Что Вы наблюдаете? Опишите свои  наблюдения.

Ø  Поднесите заряженную  полоску бумаги к полиэтиленовой полоске, к бумажной не заряженной полоске.  Опишите свои наблюдения. Сделайте вывод. (Какими бывают заряженные тела?  Где располагается электрический заряд? Что называется электризацией?)

2 опыт: Оборудование: воздушный шарик, шерстяная ткань, овсяные хлопья, стеклянная тарелка.

Ø  Высыпьте хлопья на сухую тарелку.

Ø  Натрите шарик о шерсть.

Ø  Поднесите шарик к овсяным хлопьям. Опишите свои наблюдения. Сделайте вывод.  (Что называется  электризацией?  Какими способами можно  наэлектризовать тела?)

3 опыт: Оборудование: электрометр, файл с листом бумаги А₄, гильзы из фольги на нитях.

Ø  Назовите прибор, находящийся у Вас на столе.

Ø  Поднесите поочередно начала лист бумаги, затем полиэтиленовый файл. Опишите  Ваши наблюдения.

Ø  Вставьте бумагу в файл, а затем потяните ее из файла.

Ø  Сразу же поднесите поочередно бумагу  и полиэтилен к электроскопу. Опишите Ваши наблюдения. Сделайте вывод.

Ø  Зарядите одну из гильз сначала наэлектризованной бумагой. Поднесите ко второй гильзе. Опишите  свои наблюдения. Проведите эксперимент с наэлектризованным файлом.  Опишите свои наблюдения.

Ø  Зарядите одну гильзу бумагой, а другую файлом. Что произошло с гильзами?  (Что  можно наблюдать на электрометре?  Какими  способами  можно  наэлектризовать  тела?)

            2.2. Выступление  учащихся с демонстрациями. Учащиеся делают выводы из наблюдений. (слайд4)

Компетентности: информационная, рефлексивная

Цель: развить способствовать к четкой формулировки своих действий,  включить знания и  способы действий  в уже имеющуюся у систему знаний и способов действий;

2.3. С помощью презентации обобщаются  выводы. Делаются записи в тетради. (слайд 5-6)

Компетентности: информационная, технологическая

Цель: развить способствовать к четкой формулировки своих мыслей.

Модельный ответ:

1. Электризация- это…

2. Существуют два вида электрических заряда:…

3. Количество электричества или электрический заряд – это…

4. Электрический заряд обозначается… и измеряется….., записывается формулой…

5.Закон сохранения зарядов утверждает, что ….

6. Закон сохранения зарядов записывается формулой:….

  2.4. Для закрепления рассматриваются задачи, спроецированные на экран.   (слайд 7-11)

 Компетентности: информационная, рефлексивная

Цель: применить полученные знания в новой ситуации.

Качественные вопросы:

1. Однажды зимой Электризация напугала посетителей универмага «Детский мир» в Москве. По словам потерпевших, в универмаге женщина якобы «колола людей хитро спрятанным шприцем». Затем выяснилось, что никакого шприца не существовало: «колола» синтетическая шубка. Она наэлектризовалась при соприкосновении с окружающими предметами, а сухой морозный воздух — диэлектрик, заряды на шубке накапливались, она стала искрить, и эти искры вызывали ощущение укола.

2.      Известны случаи, когда в международных водах по загадочным причинам взорвалось несколько огромных супертанкеров с нефтью. Экспертиза показала, что их гибель не связана ни с авариями, ни с нарушением противопожарных правил. В чем дело? Оказалось, что корпус судна при движении электризуется. Это и вызывает микромолнии, способные воспламенить пары нефти.

3. При трении о воздух электризуется самолёт. Поэтому после посадки к самолёту нельзя сразу приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолёт “разряжают”: опускают на землю металлический трос, соединённый с обшивкой самолёта, и разряд происходит между землёй и концом троса. Бывали случаи, что быстро поднимающийся в воздухе воздушный шар загорался. Воздушные шары часто наполняют водородом, который легко воспламеняется. Причиной воспламенения может быть электризация трением прорезиненной оболочки о воздух при быстром подъёме.
4. В любом процессе, где участвуют движущиеся части вещества или движется зерно или жидкость, происходит разделение зарядов. Одна из опасностей при транспортировке зерна в элеватор связана с тем, что в результате разделения зарядов в атмосфере, заполненной горячей пылью, может проскочить искра и произойти возгорание.
5. Разряды электричества возникают и тогда, когда человек ходит по полимерным покрытиям полов современной квартиры, синтетическим коврам или снимает с себя нейлоновую одежду.

 

            2.5 ФИЗМИНУТКА ( гимнастика для глаз с помощью презентации Рр   (слайд12)

Цель: смена деятельности   переход к более сложному материалу.

            2.6. Изучение  опыта Кулона. Закона Кулона           (слайд 13-16)

 Компетенции:  информационная – работа с текстом.

 Аспект: обработка информации, извлечение первичной информации

 Цель: совершенствование навыков работы с текстом, умение анализировать, делать выводы.

 ( одна  группа работает с текстом  «Опыт Кулона»; другая – с формулировками и формулами закона Кулона; третья – с формулами закона Кулона и способами ее преобразования)

(установка, формулы проецируются на экран). Тексты обсуждаются . Основные формулы и выводы записываются в тетрадь.

III.     Обобщение знаний умений и навыков.  (слайд 17-19)

Аспект:  информационная, социальная

Стимул: если выучишь  формулы закона Кулона, то сможешь решить задачи.

Задачная формулировка: развитие коммуникативной  и  технологической   компетенции                             

Цель:    проверка полученных знаний, умений и навыков

Решение задач в группах.

1 группа,

Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1мкКл, находящихся на расстоянии 30см друг от  друга в вакууме.

2 группа.

Составьте условие задачи по рисунку и решите ее. 

3 группа.

Составьте условие задачи по рисунку и решите ее. 

IV. Итоги урока.       (слайд20)

Аспект:  информационная, рефлексивная

Стимул: если  составишь 5 вопросов 3 вариантами ответов, из  которых один правильный, то улучшишь оценку команды и свою.

Задачная формулировка: технологической   компетенции

Составляют 5  тестовых вопросов.  

V.              Домашнее задание.   (слайд 21-22)

Аспект: извлечение информации

Стимул: если выполнишь все задания, то узнаешь о сходствах и различии законов кулона и всемирного тяготения.

Задачная формулировка: развитие информационной  и технологической   компетенций

VI.             Домашнее задание.

 Подготовьте ответ на вопрос:

1.      В чем сходство и различие закона Кулона и Закона всемирного тяготения?

2.      Для выполнения задания сравните:

а) форму записи законов (математическое выражение закона);

б) зависимость сил от расстояния между телами (зарядами);

в) условия применимости законов;

г) точка приложения и направления сил; д) природу сил.

 Используемая литература:

 Л.С Жданов  «Физика для средних специальных учебных заведений»

И.К.Тульчинский «Качественные задачи по физике»

Л.А. Кирик «Самостоятельные и контрольные работы по физике -10 класс»

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

№	Фамилия, Имя  участников	Опыт	Выступление	Закон кулона	Задача	Тест	Активность
1
2
3
4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КАРТА  УРОКА

I.             Опишите  свои наблюдения. Сделайте выводы.

1……………………………………………………………………………………………………….

2.…………………………………………………………………………………………………………

3.…………………………………………………………………………………………………………

4………………………………………………………………………………………………………….

II.          Сформулируйте  основные понятия:

1. Электризация- это…

2. Существуют два вида электрических заряда:…

3. Количество электричества или электрический заряд – это…

4. Электрический заряд обозначается… и измеряется….., записывается формулой…

5.Закон сохранения зарядов утверждает, что ….

6. Закон сохранения зарядов записывается формулой:….

III. Решите задачи:

IV. Сделайте опорный конспект по тексту. Запишите опорный конспект других групп.

Решите задачи:

1.

2.

V.Составьте 5  тестовых вопросов с тремя ответами, из которых один правильный.

1………………………………………………………………………………..

А)……….   Б)…………. В)………….

2………………………………………………………………………………….

А)……….   Б)…………. В)………….

3………………………………………………………………………………..

А)……….   Б)…………. В)………….

4…………………………………………………………………………………

А)……….   Б)…………. В)………….

5………………………………………………………………………………….

А)……….   Б)…………. В)………….

VI.Запишите домашнее задание.

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

************************************************************************************

1 опыт: Оборудование: воздушный шарик; шерстяная ткань, полиэтиленовые полоски, бумажные полоски.

Ø  Возьмите воздушный шарик и потрите его  о шерсть.

Ø  Поднесите  шарик к бумажной полоске. Что Вы наблюдаете? Опишите свои  наблюдения.

Ø  Поднесите заряженную  полоску бумаги к полиэтиленовой полоске, к бумажной не заряженной полоске.  Опишите свои наблюдения. Сделайте вывод. (Какими бывают заряженные тела?  Где располагается электрический заряд? Что называется электризацией?)

 

************************************************************************************

2 опыт: Оборудование: воздушный шарик, шерстяная ткань, овсяные хлопья, стеклянная тарелка.

Ø  Высыпьте хлопья на сухую тарелку.

Ø  Натрите шарик о шерсть.

Ø  Поднесите шарик к овсяным хлопьям. Опишите свои наблюдения. Сделайте вывод.  (Что называется  электризацией?  Какими способами можно  наэлектризовать тела?)

 

***********************************************************************************

3 опыт: Оборудование: электрометр, файл с листом бумаги А₄, гильзы из фольги на нитях.

Ø  Назовите прибор, находящийся у Вас на столе.

Ø  Поднесите поочередно начала лист бумаги, затем полиэтиленовый файл. Опишите  Ваши наблюдения.

Ø  Вставьте бумагу в файл, а затем потяните ее из файла.

Ø  Сразу же поднесите поочередно бумагу  и полиэтилен к электроскопу. Опишите Ваши наблюдения. Сделайте вывод.

Ø  Зарядите одну из гильз сначала наэлектризованной бумагой. Поднесите ко второй гильзе. Опишите  свои наблюдения. Проведите эксперимент с наэлектризованным файлом.  Опишите свои наблюдения.

Ø  Зарядите одну гильзу бумагой, а другую файлом. Что произошло с гильзами?  (Что  можно наблюдать на электрометре?  Какими  способами  можно  наэлектризовать  тела?)

Ø  Сразу же поднесите поочередно бумагу  и полиэтилен к электроскопу. Опишите Ваши наблюдения. Сделайте вывод.

 

*********************************************************************

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ  3

 

ОПЫТ КУЛОНА

1 – упругая нить с подвешенным на ней горизонтальным рычагом 2; 3 и 4 – проводящие шарики, укреплённые на концах рычага;

5 – шкала;

6 – заряженный шарик

       В опытах Кулона измерялись силы взаимодействия заряженных шаров, для чего применялись крутильные весы.  На тонкой серебряной нити подвешена лёгкая стеклянная палочка, на одном конце которой закреплён металлический шарик, а на другом противовес. Верхний конец нити закреплён на вращающейся болт прибора, угол поворота которой можно точно отсчитывать. Внутри прибора имеется такого же размера металлический шарик, неподвижно закреплённый на крышке весов. Все части прибора помещены в стеклянный цилиндр, на поверхности которого нанесена шкала, позволяющая определить расстояние между шариками  при различных их положениях. 

При сообщении шарикам одноимённых зарядов они отталкиваются друг от друга. При этом упругую нить закручивают на некоторый угол, чтобы удержать шарики на фиксированном расстоянии. По углу закручивания нити и определяют силу взаимодействия шариков в зависимости от расстояния между ними. Зависимость силы взаимодействия от величины зарядов можно установить так: сообщить каждому из шариков некоторый заряд, установить их на определённом расстоянии и измерить угол закручивания нити. Затем надо коснуться одного из шариков таким же по величине заряженным шариком, изменяя при этом его заряд, так как при соприкосновении равных по величине тел заряд распределяется между ними поровну. Для сохранения между шариками прежнего расстояния необходимо изменить угол закручивания нити, а следовательно, и определить новое значение силы взаимодействия при новом заряде. Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами. 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ЗАКОН  КУЛОНА

Сила взаимодействия неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению их величин, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена в изотропном пространстве вдоль прямой, соединяющей эти заряды:

,  k=.  =8,85·10^-12 Кл²/Н·м² или Ф/м,

Влияние той или иной среды на величину электрического взаимодействия между зарядами можно оценить, если сравнить силы взаимодействия между зарядами в отсутствие среды (F₀) и при её наличии (F). Назовём отношение сил диэлектрической проницаемостью среды и обозначим эту величину ε(эпсилон):

ε =  F₀ /F

Диэлектрическая проницаемость ε – безразмерная величина. Для пустоты (вакуума) ε = 1, для воздуха при 0 ^oС и атмосферном давлении 1,000594, для водяного пара  1,0126, для керосина  2, у сухой бумаги  2÷2,5, у эбонита – 2,7÷2,9,   у стекла – 5÷16, у этилового спирта – 26,8, у воды – 81.

При введении независимой единицы заряда закон Кулона должен содержать коэффициент пропорциональности, имеющий определённую величину и размерность:

Электрическая постоянная ε₀ – физическая постоянная, входящая в уравнения законов электрического поля (в том числе, в закон Кулона) при записи этих уравнений в рационализированной форме, в соответствии с которой образованы электрические и магнитные единицы СИ.

ε₀ = 8,85·10^-12 Кл²/Н·м² или Ф/м,

k = = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

Рационализованная форма записи уравнений электромагнетизма была впервые предложена английским физиком Оливером Хéвисайдом (1850-1925). При рационализированной форме в знаменатели закона Кулона ставится коэффициент 4π. В результате этого в ряде уравнений, относительно часто встречающихся на практике, этот коэффициент исчезает, и уравнения приобретают более симметричный вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ФОРМУЛЫ ЗАКОНА КУЛОНА

 

                                                          = .  (1)

 Приведем формулу в линейный вид

 

4    (2)

 

Выразим   из формулы (2) электрические заряды   q₁   и  q₂ :

 

q₁=      (3)                 q ₂  =     (4)

 Из формулы (2) выразим диэлектрическую проницаемость среды:

  (3)

 

 

Ответьте на вопросы:

Из письма:

«…я домохозяйка, недавно купила шубу, очень красивый мех, синтетический. Не успела ее одеть, а она уже серая , грязная какая-то. Не знаю почему?»

Из отчета дежурной:

 

 « Во время моего дежурства,  водитель автомобиля ВАЗ 2110 с номером S300HFV.  Хотел в полиэтиленовую канистру бензин набрать на заправке.  Я запретила.  Он спросил:- Почему?»

 

Из наблюдений:

«… в типографии, при печати книг и газет бумага в печатных машинах трется друг о друга и закручивается, рвется и портится; много ее идет вследствие этого в брак. Что происходит с бумагой?»

 

Вопрос.

Почему нити прилипают к гребням чесальных машин, применяемых в текстильной промышленности, и при этом путаются и часто рвутся. Для борьбы с этим явлением в цехах искусственно создают повышенную влажность воздуха. Зачем это делают?

Вопрос.

Электростатические явления гораздо лучше получаются зимой, чем летом. Почему так происходит? Ведь очевидно, что заряды одинаково хорошо разделяются в любое время года.

Вопрос.

Почему огнеопасные объекты, например пороховые склады, иногда покрывают металлической заземлённой сеткой?

 

Вопрос.

Для чего к корпусу автоцистерн, предназначенных для перевозки бензин, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев, которой волочатся по земле?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

************************************************************************************

Решение задачи в группe.

1 группа.

Два заряда по 3,3·10^-8Кл, распределенные слоем слюды, взаимодействуют с силой 5·10^-2Н. определите толщину слоя слюды, если ее диэлектрическая проницаемость равна 8.

 

**********************************************************************************

 

************************************************************************************

Решение задачи в группe.

2 группа.

Два заряда по 4·10^-8Кл, распределенные слюдой толщиной 1см, взаимодействуют с силой 1,8·10^-2Н. определить диэлектрическую проницаемость  слюды.

 

************************************************************************************

 

Решение задачи в группe.

3 группа.

На каком расстоянии друг от друга надо расположить два точечных заряда по 5·10^-6Кл, чтобы в керосине сила взаимодействия между ними  оказалась равной 0,5Н? Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2.

 

 

*************************************************************************************************