План-конспект урока "Основной закон электростатики – закон Кулона" 10 класс

План-конспект урока по физике 10 класс

Тип занятия:

Классический урок

Тема:

«Основной закон электростатики – закон Кулона»

Цели:

Освоить знание об основном законе электростатики; овладеть

умением применять закон при решении вычислительных задач.

Задачи:

Образовательная: Повторить и обобщить знания по изученному ранее

материалу, разъяснить физический смысл закон Кулона, рассмотреть

указать границы его применимости, научить решать несложные

задачи, на применение закона Кулона.

Развивающая: Развить умений наблюдать, анализировать, сравнивать и

делать выводы.

Воспитательная: Формировать умение слушать товарищей,

высказывать и обосновывать свою точку зрения.

Оборудование:

1. Компьютер

2. Мультимедийный проектор

Литература:

1. Учебник по физике 10 класс под редакцией Мякишева Г.Я..

2. Методика преподавания физики под редакцией Усовой А.В.

3. Интернет ресурсы:

а) http://www.youtube.com/watch?v=6yDyDNYd0b0 - видеофильм

Хронометраж урока

№

Этапы урока

Время

Организационная часть

2 минуты

Проверка знаний

5 минут

Изучение нового материала

20 минут

Закрепление изученного

15 минут

Домашнее задание

1 минута

Подведение итогов

2 минуты

Время: 2 минуты

Время: 5 минут

Метод: Письменный

(физический диктант)

Время: 10 минут

Метод: рассказ +

видеофрагмент (Шарль Кулон,

отрывок про крутильные весы)

Ход урока

I. Организационная часть:

Здравствуйте ребята! Присаживайтесь. Можем начинать

наш урок.

Цель нашего урока: Познакомится с основным законом

электростатики, законом Кулона.

II. Проверка знаний:

1. Какое взаимодействие существует между

заряженными телами, частицами?

( Ответ: электромагнитное)

2. Какая физическая величина определяет

электромагнитное взаимодействие?

( Ответ: электрический заряд)

3. Зависит ли величина заряда от выбора системы

отсчета?

( Ответ: нет)

4. Можно ли сказать . что заряд системы

складывается из зарядов тел, входящих в эту

систему?

( Ответ: можно)

5. Как называется процесс, приводящий к

появлению на телах электрического заряда?

(Ответ: электризация)

6. Если тело электрически нейтрально, означает ли

это, что оно не содержит электрических зарядов?

( Ответ: нет )

7. Верно ли утверждение , что в замкнутой системе

алгебраическая сумма зарядов всех тел системы

остается постоянной?

( Ответ: да)

8. Если в замкнутой системе число заряженных

частиц уменьшилось, то заряд всей системы тоже

уменьшился?

( Ответ: нет)

III. Изучение нового материала:

Приступим к изучению количественных законов

электромагнитных взаимодействий. Основной закон

электростатики - закон взаимодействия двух

неподвижных точечных заряженных тел.

Основной закон электростатики был

экспериментально установлен Шарлем Кулоном в 1785

г. и носит его имя.

Если расстояние между телами во много раз больше

их размеров, то ни форма, ни размеры заряженных тел

существенно не влияют на взаимодействия между ними.

В таком случае заряженные тела считают точечными

зарядами. Вспомните, что и закон всемирного

тяготения тоже сформулирован для тел, которые можно

считать материальными точками.

Сила взаимодействия заряженных тел зависит от

свойств среды между заряженными телами. Пока будем

считать, что взаимодействие происходит в вакууме.

Доклад: домашнее задание

Время: 5 минут

Метод: Беседа

Опыт показывает, что воздух очень мало влияет на силу

взаимодействия заряженных тел, она оказывается почти

такой же, как в вакууме.

Опыты Кулона. Идея опытов Кулона аналогична

идее опыта Кавендиша по определению гравитационной

постоянной. Открытие закона

взаимодействия электрических зарядов было облегчено

тем, что эти силы оказались велики и благодаря этому

не нужно было применять особо чувствительную

аппаратуру, как при проверке закона всемирного

тяготения в земных условиях. С помощью крутильных

весов удалось установить, как взаимодействуют друг с

другом неподвижные заряженные тела.

Учащийся: Крутильные весы состоят из стеклянной

палочки, подвешенной на тонкой упругой проволочке

(рис.14.3). На одном конце палочки закреплен

маленький металлический шарик а, а на другом -

противовес с. Еще один металлический

шарик b закреплен неподвижно на стержне, который, в

свою очередь, крепится на крышке весов.

При сообщении шарикам одноименных зарядов они

начинают отталкиваться друг от друга. Чтобы удержать

их на фиксированном расстоянии, упругую проволочку

нужно закрутить на некоторый угол. По углу

закручивания проволочки определяют силу

взаимодействия шариков.

Крутильные весы позволили изучить зависимость

силы взаимодействия заряженных шариков от значений

зарядов и от расстояния между ними. Измерять силу и

расстояние в то время умели. Единственная трудность

была связана с зарядом, для измерения которого не

существовало даже единиц. Кулон нашел простой

способ изменения заряда одного из шариков в 2, 4 и

более раза, соединяя его с таким же незаряженным

шариком. Заряд при этом распределялся поровну между

шариками, что и уменьшало исследуемый заряд в

известном отношении. Новое значение силы

взаимодействия при новом заряде определялось

экспериментально.

Просмотр видеофрагмента.

Закон Кулона. Опыты Кулона привели к

установлению закона, поразительно напоминающего

закон всемирного тяготения. Сила взаимодействия

двух точечных зарядов в вакууме прямо

пропорциональна произведению модулей зарядов и

обратно пропорциональна квадрату расстояния

между ними. Эту силу называют кулоновской.

Если обозначить модули зарядов через |q

| и |q

|, а

расстояние между ними через r, то закон Кулона можно

записать в следующей форме:

Время: 15 минут

Метод: Практический(ученики

с моей помощью решают

задачи у доски)

Алгоритм решения задач:

1. Понять предложенную

задачу;

2. Расставить силы,

действующие на точечный

заряд, помещенный в

электрическое поле и записать

для него уравнение равновесия;

3. Выразить силы

электрического взаимодействия

через заряды и поля и

подставить эти выражения в

исходное уравнение;

4. Записать математически

все вспомогательные условия;

5. Решить полученную

систему уравнений

относительно неизвестной

величины;

6. Оценить полученное

решение.

где k - коэффициент пропорциональности, численно

равный силе взаимодействия единичных зарядов на

расстоянии, равном единице длины. Его значение

зависит от выбора системы единиц.

Вопрос: Какой ещё закон, который вы уже изучали

представлен в такой же форме?

Ответ: Закон всемирного тяготения.

Правильно, только вместо заряда в законе тяготения

входят массы, а роль коэффициента k играет

гравитационная постоянная.

Легко обнаружить, что два заряженных шарика,

подвешенные на нитях, либо притягиваются друг к

другу, либо отталкиваются. Отсюда следует, что силы

взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов

направлены вдоль прямой, соединяющей эти заряды

(рис.14.4). Подобные силы называют центральными. В

соответствии с третьим законом Ньютона .

Открытие закона Кулона - первый конкретный шаг в

изучении свойств электрического заряда. Наличие

электрического заряда у небольших тел или

элементарных частиц означает, что они

взаимодействуют друг с другом по закону Кулона.

III. Закрепление изученного:

1. Найти силу взаимодействия двух точечных зарядов

=2∙10

-10

Кл и q

=5∙10

-10

Кл, расположенных в вакууме

на расстоянии 40 см.

Запишем условие задачи:

2. Два одинаковых маленьких шарика, подвешенные на

изолирующих нитях, были заряжены одинаковым зарядом и

разошлись на расстояние 15 см. При этом равнодействующая сил

тяжести и натяжения нити, которая уравновешивает силу

кулоновского отталкивания, оказалась равной 3∙10

-4

Н. Определить

величину заряда шариков.

Запишем условие задачи:

3. Два одинаковых шарика подвешены на нитях, длина

которых l = 2, 0 м к одной точке. Шарики разошлись на

расстояние r = 16 см, когда им сообщили одинаковые

заряды по q = 2,0 · 10

-8

Кл. Определите натяжение

каждой нити.

Решение.

Каждый шарик находится под действием трех сил: силы

тяжести mg, силы упругости F

упр

нити и кулоновской

силы F. (см. рис.)

Шарик неподвижен, из этого следует, суммы проекций

сил на оси ОХ и OYравны нулю. Для суммы проекций

сил на ось OX это условие имеет вид

F – F

упр

sin a + mg cos 90

= 0

Т.к. sin a = r /2l и F = kq

/ r

, то F

упр

= F / sin a = F2l / r =

k · q

2l / r

Fупр ≈ 3,5 · 10

-3

3. Три одинаковых положительных заряда по 1нКл

каждый расположены по вершинам равностороннего

треугольника (см. рис.). Какой отрицательный

заряд нужно поместить в центре треугольника,

чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила

силы взаимного отталкивания зарядов, находящихся в

вершинах?

Решение. Для того чтобы система зарядов находилась в

равновесии, необходимо, чтобы результирующая сила,

действующая на каждый заряд, равнялась нулю.

Поскольку заряды по условию задачи расположены в

вершинах равностороннего треугольника, то на каждый

заряд, в силу симметрии системы, будут действовать

одинаковые по модулю результирующие силы. Поэтому

для решения задачи достаточно выяснить, какой заряд

следует поместить в центре треугольника, чтобы один

из трех зарядов, например , находился в равновесии.

На заряд действует

каждый из зарядов , , независимо от

остальных. Поэтому заряд будет находиться в

равновесии, если:

где - силы, с которыми соответственно

действуют на заряд заряды , и .

Если обозначать векторную сумму сил через

, то условие равновесия примет вид:

так как силы и направлены вдоль одной прямой,

то равенство можно переписать в скалярной форме:

Проведем решение в общем виде. Поскольку модули

сил и равны, то их результирующая сила может

быть найдена геометрически:

где .

Силы и можно выразить из закона Кулона:

здесь - сторона треугольника; .

Тогда, учитывая (27), для результирующий силы

получим выражение:

Учитывая условие и применяя закон Кулона к

взаимодействию зарядов и , запишем условие

равновесия зарядов в следующем виде:

где - расстояние от до

Время:1 минута

Время: 2 минуты

откуда выразим искомый

заряд :

Учтем, что , получим:

После подстановки численного значения получим:

Ответ:

IV. Домашнее задание:

Ребята обратите внимание на доску, там написано

домашнее задание. На дом у вас параграф 35.

V. Подведение итогов:

Сегодня на уроке мы познакомились с основным

законом электростатики законом Кулона, научились

решать задачи, применяя данный закон.

Выставление отметок за урок.

Скачать материал

План-конспект урока "Основной закон электростатики – закон Кулона" 10 класс

Физика - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы