Конспект урока "Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона"


Тема: «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона»
Цель:
Продолжать изучение материала по разделу «Электрические явления», раскрыть
физические процессы взаимодействия наэлектризованных тел, изучить закон Кулона.
Задачи:
образовательные продолжать формирование умение наблюдать и анализировать
явления по взаимодействию электрических зарядов;
воспитательные содействовать формированию мировоззренческих идей о
материальности мира, о познаваемости законов природы;
развивающие содействовать формированию навыков сравнения, выделения главного и
второстепенного в изучаемом материале.
Оборудование: иллюстрации, плакаты, компьютер, проектор, экран, видеофильм с
демонстрацией опытов, приборы.
Ход урока:
I. Организационный момент. Психологический настрой.
- Встаньте ровно, выпрямитесь. Посмотрите друг другу в глаза, улыбнитесь. Садитесь,
ребята. Дежурные, назовите отсутствующих в классе.
II. Вводная часть урока.
- Сегодня на уроке мы продолжаем изучать тему «Электрические явления». Посмотрите
на рисунок и дайте ответ на вопросы:
1. Притягиваются или отталкиваются наэлектризованный брусок диэлектрика и кусочки
бумаги, лежащие на столе?
Варианты ответа: Притягиваются. Отталкиваются. Не взаимодействуют. Ответ зависит от
знака точечного заряда. Ответ зависит от формы проводника.
2. Притягиваются или отталкиваются электрически нейтральный изолированный
проводник и находящийся вблизи него точечный заряд?
Варианты ответа: Притягиваются. Отталкиваются. Не взаимодействуют. Ответ зависит от
знака точечного заряда. Ответ зависит от формы проводника.
- Объясните свою точку зрения по второму вопросу.
Решение: На проводнике под действием поля, создаваемого точечным зарядом,
происходит разделение зарядов: на ближайшей части соберется заряд противоположного,
а на дальний – того же знака, что и у точечного заряда. Так как проводник изолирован, то
он остается нейтральным. Следовательно, эти заряды равны по модулю, но так как они
находятся на разном расстоянии от точечного заряда, то притяжение разноименных
зарядов превосходит отталкивание одноименных.
III. Основная часть урока.
- Откройте тетради, запишите число. Выделите заголовок «Взаимодействие электрических
зарядов. Закон Кулона». Запишите: Законы взаимодействия неподвижных электрических
зарядов изучает электростатика.
- Если размеры заряженных тел много меньше, чем расстояния между ними, эти тела
можно считать заряженными материальными точками. Именно в таком приближении
экспериментально установлен основной закон электростатики (закон Кулона).
- Кулон Шарль Огюстен (14.03.1736 – 28.08.1806) - выдающийся французский инженер
и физик.
Шарль Огюстен Кулон закончил высшую военно-инженерную школу в Мезьере одном
из лучших технических учебных заведений того времени. Затем служил на острове
Мартиника, где руководил строительством крупного форта. После возвращения на родину
Кулон стал заниматься научными исследованиями. Он был одним из первых ученых,
сочетавших высокий уровень научных исследований с упором на практические
приложения.
- Сила F является силой отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силой
притяжения при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов
называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. За единицу заряда
принят кулон (Кл). Кулон - это точечный заряд, который действует в вакууме на равный
ему точечный заряд, расположенный на расстоянии, равном 1 м, силой 9 ∙ 10 9 Н.
- Опытным путем было установлен коэффициент пропорциональности k = 1/4πεо = 9∙10 9
Н∙м2/Кл2. εо называют электрической постоянной, εо = 1/4πk =1/ 3,14 ∙ 9∙10 9 ≈ 8,85 ∙10-12
Кл2/Н∙м2. Запишите: F = 1/4πεо ∙ q1 ∙ q2 / r2 (для вакуума). Если взаимодействие зарядов
происходит в какой-то среде, то сила взаимодействия уменьшится в ε раз. ε –
диэлектрическая проницаемость среды (табл. 10 сборника задач). Тогда закон Кулона
принимает вид F = 1/4πεо ∙ q1 ∙ q2 / ε r2 (в среде).
Рассмотрим примеры.
На двух одинаковых изолированных металлических шариках радиусом r=1 см
размещены заряды +Q и -3Q. Расстояние между шариками R=1 м. Как изменится
величина и направление сил взаимодействия между шариками после того, как их
приведут в соприкосновение друг с другом, а затем вернут на место?
Решение: Между первоначальными разноименными зарядами действовали силы
притяжения величиной | F1 | = k ∙ 3 Q 2/R2. При соприкосновении шариков их суммарный
заряд оказался равным Q – 3Q = 2Q, причем в силу одинаковости шариков этот заряд
распределился между ними наполовину, по – Q. Новые одноименные заряды
отталкиваются друг от друга с силой, равной по величине | F2 | = k ∙ Q 2/R2 = | F1| / 3.
Ответ: Направление сил сменится на противоположное, величина сил уменьшится в 3
раза (рисунок 1).
На некотором расстоянии друг от друга размещены два точечных заряда q1 и q2. Как
изменится величина сил взаимодействия между ними после того, как заряды увеличат в
два раза и раздвинут на вдвое большее расстояние?
Ответ: Останется прежней (рисунок 2).
Упражнение 14.
1. Во сколько раз изменится сила взаимодействия между двумя точечными заряженными
телами, если расстояние между ними увеличить в 2 раза; уменьшить в 2 раза?
Решение: Квадрат 2r дает значение 4r2 => F уменьшится в 4 раза. Квадрат 1/2r дает
значение 1/4r2 => F увеличится в 4 раза.
IV. Итог урока.
Как называется раздел физики, изучающий взаимодействие неподвижных заряженных
тел? (Электростатика).
Какой закон считается основным законом электростатики? (Закон Кулона).
V. Домашнее задание: