Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Линии магнитной индукции" 11 класс

Урок физики в 11 классе
Тема: «Линии
магнитной индукции»
Учитель физики Наумова О.П.
2
Тема: «Линии магнитной индукции»
Цели:
1. Образовательные. Познакомить учащихся с графической
моделью магнитного поля – линиями магнитной индукции
(магнитными линиями).
2. Развивающие. Развивать научное мировоззрение, логическое и
абстрактное мышление, умение анализировать физические
процессы, наблюдать, сравнивать, оценивать, устанавливать
связи между физическими явлениями.
3. Воспитательные. Воспитывать самостоятельность, культуру
речи, умение грамотно выражать свои мысли, используя
физическую терминологию, информационную культуру,
грамотное отношение к своему здоровью.
План:
1. Организационный момент.
2. Проверка знаний учащихся.
3. Актуализация опорных знаний (подготовка к восприятию
нового материала).
4. Изучение нового материала (лекция учителя).
5. Закрепление пройденного.
6. Подведение итогов урока. Выставление оценок.
7. Домашнее задание.
3
Ход урока:
1. Организационный момент.
Здравствуйте. Садитесь. Проверим вашу готовность к уроку. У вас на столах должны
быть тетради, учебники, дневники, ручки, а еще вам понадобятся простые карандаши. Кто
еще не готов к уроку, прошу поторопиться и не задерживать нас. Кто отсутствует?.. Очень
хорошо. Сядьте, пожалуйста ровно. Сконцентрируйтесь. Начнем наш очередной урок.
Сегодня мы продолжим изучение материала по теме «Магнитное поле», но вначале,
как всегда, давайте вспомним, о чем шла речь на предыдущих уроках.
2. Проверка знаний учащихся.
Проверку домашнего задания проведем в два этапа. Вначале повторим теорию, а затем
выполним практически задания.
Фронтальный опрос учащихся:
1. Каковы основные свойства магнитного поля? (Магнитное поле создается движущимися
заряженными частицами и определяется по действию на движущиеся заряженные
частицы)
2. Что такое магнитная индукция? (Это силовая характеристика магнитного поля.
Величина векторная. Обозначается буквой В. Единица измерения Тл)
3. Как определить направление вектора магнитной индукции? (За направление вектора
магнитной индукции принимают направление, на которое указывает северный полюс
свободно вращающейся магнитной стрелки)
4. Как определить модуль вектора магнитной индукции? (Модуль вектора магнитной
индукции равен отношению силы, действующей на проводник с током, расположенный
перпендикулярно вектору магнитной индукции, к произведению силы тока в проводнике и
длины проводника В = F/Il)
5. Что такое сила Ампера? Чему она равна? (Сила, действующая на проводник с током в
магнитном поле, называется силой Ампера. Она определяется по формуле F
A
= IlB)
6. Как найти направление силы Ампера? (По правилу левой руки)
7. Какое действие оказывает магнитное поле на рамку с током? Где используется это
явление? (Ориентирующее действие. Это явление используется в электродвигателе)
8. Что такое сила Лоренца? Как определить ее направление и модуль? (Сила, действующая
со стороны магнитного поля на заряженную частицу, называется силой Лоренца. Ее
направление определяется по правилу левой руки, а модуль по формуле F
Л
= qvBsinα)
Практическое задание:
По заданным рисункам сформулируйте и решите задачу (учащимся предоставляются
серия рисунков на определение параметров с использованием правила левой руки).
Итак, мы с вами вспомнили, что представляет собой магнитное поле и каковы его
основные свойства, но я думаю, что у вас все еще остались вопросы. И чтобы ответить на
них и поставить точку в изучении данной темы мне хотелось бы познакомить вас с тем, как
проходило становление взглядов ученых на природу электричества и магнетизма.
3. Актуализация опорных знаний.
Трудно найти человека, которого в детстве не поражали удивительные свойства
магнита. На значительном расстоянии, прямо через пустоту магнит способен притягивать
тяжелые куски железа. Из гвоздиков и кнопок легко соорудить целые гирлянды. Не менее
удивительно поведение магнитной стрелки компаса, упорно стремящейся повернуться на
север, как бы вы не вращали компас, стремясь сбить ее с толку. Все эти факты, несмотря на
4
их необычность, тем не менее, не являются для нас чем-то удивительным и фантастичным и
такие понятия как «постоянный магнит», «магнитные полюса», «магнитное поле Земли» и
т. д. всего-навсего физические термины, с которыми рано или поздно сталкивается любой
школьник. Но было время, когда люди не знали ничего ни о свойствах магнита, ни о связи
электрических и магнитных явлений и уж тем более ни о каких магнитных полях. И мы с
вами часто говоря об удивительном в природе, вспоминаем тех людей, которые всегда были
на шаг впереди всего человечества в своем стремлении постичь суть окружающих их вещей
и явлений и которым мало было тех ответов, которые они могли получить в то время. Эти
люди старались постичь то невидимое, что спрятала от нас природа за своими тайными
покровами. Сорвать эти покровы и открыть человечеству истину – вот великое
предназначение любого ученого. А наша с вами цель сегодня на уроке сделать следующий
шаг на пути исследования свойств магнитного поля и постигнув тайну этого явления
научиться графическому представлению магнитных полей с помощью линий магнитной
индукции, поэтому тема нашего сегодняшнего урока «Линии магнитной индукции».
Запишите, пожалуйста, в тетрадях число и тему. А теперь, пожалуй, начнем…
4. Изучение нового материала (лекция учителя).
Физика на рубеже XVIII – XIX вв. – это достигшая высокого совершенства
аналитическая механика плюс богатейший эмпирический материал. Этот материал позволил
сделать ряд верных заключений, но в основном он еще не получил должного осмысления.
Факты рассматривались порознь, им часто давалось надуманное толкование. Широко
использовались представления о разных флюидах, невесомых «жидкостях», субстанциях; с
их помощью пытались объяснить те или иные наблюдаемые факты. Электрические и
магнитные явления рассматривались независимо друг от друга. С магнитными явлениями
связывали наличие в телах (в магнитах) двух разнородных магнитных жидкостей, одна из
которых якобы накоплялась у северного полюса магнита, а другая у южного.
И когда в декабре 1801 г. Алессандро Вольта впервые демонстрировал на
торжественном собрании французского института изобретенный им источник
электрического тока, ни сам докладчик, ни присутствовавшие при этом крупнейшие
французские ученые даже не подозревали о том, что главным направлением дальнейших
исследований в этой области явится электромагнетизм.
В 20-х годах XIX в. проблемами электромагнетизма заинтересовался гениальный
английский ученый-самоучка М.Фарадей. Эрстед и Ампер превратили электричество в
магнетизм; Фарадей поставил перед собой задачу – превратить магнетизм в электричество.
Фарадей отказался от ньютоновской концепции дальнодействия; он ввел в физику
совершенно новый объект – физическое поле. В основе представлений Фарадея об
электрическом поле было понятие о силовых линиях, которые расходятся во все стороны от
наэлектризованных тел. Эти линии, дающие направление действия электрической силы в
каждой точке, были известны уже давно. Их наблюдали и изучали как любопытное явление.
Если продолговатые кристаллики диэлектрика (например, хинина) хорошо перемешать
в такой вязкой жидкости, как касторка, то вблизи заряженных тел эти кристаллики
выстроятся в цепочки, образуя линии более или менее причудливой формы в зависимости от
распределения зарядов.
Точно также можно наблюдать вблизи проводников с током магнитные силовые линии
с помощью простых железных опилок.
Фарадей был первым, кто отказался рассматривать силовые линии просто как способ
объять одним взглядом направления равнодействующей сил дальнодействия от
наэлектризованных тел или токов в различных местах: сложный результат простых законов.
Силовые линии по Фарадею, – это наглядное отображение реальных процессов,
происходящих в пространстве вблизи наэлектризованных тел или магнитов. При этом он
сообщил концепции силовых линий замечательную ясность и точность. Распределение
5
силовых линий, по Фарадею, дает картину электрического поля вблизи зарядов или
магнитного вблизи магнитов и проводников.
Однако, первоначальные представления о силовых линиях, к которым пришел Фарадей,
были рождены в эпоху триумфа ньютоновской механики. Она казалась универсальной и
всеобъемлющей. Это привело Фарадея к представлению о силовых линиях, как о чем-то
очень напоминающем обычные (пусть невидимые и вообще ускользающие от прямого
контроля органами чувств) упругие нити.
Да, как это ни звучит парадоксально в наше время, и Фарадей и основоположник
теории электромагнитного поля Максвелл стояли на позициях механического объяснения
электромагнитных явлений!
Приняв гипотезу, согласно которой все пространство заполнено особой
всепроникающей средой – эфиром, они пытались все электромагнитные явления свести к
механическим движениям в эфире, к механическим напряжениям внутри него. Несмотря на
это заблуждение, Фарадей тем не менее с помощью силовых линий мог разобраться в самых
сложнейших вопросах электродинамики.
Окончательно идея механического эфира была похоронена теорией относительности
Эйнштейна. Замечательно, что это не сдвинуло ни одного кирпичика в стройном здании
математически сформулированных Максвеллом законов электромагнитного поля. Уравнения
остались прежними! Или, лучше сказать, они сохранили прежний вид, но смысл их, смысл
терминов «электрическое поле», «магнитное поле» стал совсем другим. Так, силовые линии
в современной теории – это наглядное изображение поля в пространстве, но никак не
натянутые струны незримого механизма. В этом смысле они не более реальны, чем
меридианы и параллели на географическом глобусе.
Итак, силовые линии магнитного поля были введены Фарадеем для получения
наглядной картины магнитного поля. Эти линии имеют другое название – линии магнитной
индукции.
Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым
направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке. Или по-другому,
линии магнитной индукции – это воображаемые линии, вдоль которых расположились
бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. Такое определение мы
давали с вами в 9 классе.
Линии магнитной индукции можно провести через любую точку пространства, в
котором существует магнитное поле.
Рассмотрим изображения линий магнитной индукции для наиболее характерных
случаев.
Линии магнитной индукции прямолинейного проводника с током имеют вид
концентрических окружностей, лежащие в плоскости, перпендикулярной этому проводнику
с током (см. рисунок). Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях
указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной
линии. В эту же сторону направлен северный конец магнитной стрелки, помещенной в
данное магнитное поле. (Просмотр кинофрагмента)
На следующем рисунке вы видите картину магнитного поля катушки с током
(соленоида). Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри
соленоида можно считать однородным. Линии магнитной индукции такого поля
параллельны. (Просмотр кинофрагмента)
Линии магнитной индукции соленоида схожи с линиями магнитной индукции
полосового магнита, а магнитное поле соленоида подобно полю постоянного полосового
магнита. Соленоид, как и магнит, имеет полюсы: тот конец соленоида, из которого
магнитные линии выходят, называется северным полюсом, а тот, в который входят, –
южным.
6
Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни
начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Поля с замкнутыми силовыми линиями называют
вихревыми. Магнитное поле – вихревое поле.
Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное
свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет источников.
Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет.
На каждом из представленных кинофрагментов мы с вами видим, что густота линий
магнитной индукции не везде одинакова. Для прямолинейного проводника с током густота
линий убывает по мере удаления от него. У полосового магнита линии магнитной индукции
гуще у полюсов. Как я уже говорила, соленоид, подобно полосовому магниту, имеет
северный и южный полюсы, поэтому их линии магнитной индукции аналогичны.
Направление линий магнитной индукции для прямого проводника с током можно
определить по правилу буравчика:
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением
тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением
вектора магнитной индукции.
Направление магнитных линий соленоида можно определить по правилу правой руки.
Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по
направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление
линий магнитного поля внутри соленоида. Зная направление тока в соленоиде (напомню,
что за направление тока в проводнике принято движение заряженных частиц от
положительного полюса источника к отрицательному), по правилу правой руки можно
определить направление магнитных линий внутри него, а значит, и его магнитные полюсы.
Большой палец правой руки указывает направление северного магнитного полюса.
И наоборот, зная направление магнитных линий внутри соленоида или расположение
его полюсов, можно определить направление тока в витках соленоида.
Правило правой руки можно применять и для определения направления линий
магнитного поля в центре одиночного витка с током.
Картину линий магнитной индукции можно сделать видимой, воспользовавшись
мелкими железными опилками. С этим методом вы уже знакомы. В магнитном поле каждый
кусочек железа, насыпанный на лист картона, намагничивается и ведет себя как маленькая
магнитная стрелка. Большое количество таких стрелок позволяет достаточно точно выяснить
расположение линий магнитной индукции. (Просмотр кинофрагмента)
Такая визуализация магнитного поля дает нам возможность доказать, что понятие,
которое ввел Майкл Фарадей не есть некая физическая абстракция, а еще один вид материи
реально существующий во Вселенной независимо от наших знаний и представлений о нем.
5. Закрепление пройденного.
А сейчас пришло время подвести некоторые итоги и убедиться в том, что вы поняли, о
чем шла речь сегодня на уроке. Ответьте, пожалуйста, на мои вопросы.
1. Как графически можно представить магнитное поле?
2. Что такое магнитные линии?
3. Где в пространстве можно провести магнитную линию?
4. Охарактеризуйте магнитные линии.
5. Как определить направление магнитной линии прямого проводника с током?
6. Как определить направление магнитных линий соленоида?
7. Как можно сделать видимой картину магнитного поля?
8. Что является важной особенность линий магнитной индукции?
Ну что же, вы хорошо ответили на мои вопросы, а это говорит о том, что вы
внимательно меня слушали. А сейчас, чтобы поставить точку в изучении этой главы, мы
посмотрим с вами презентацию, которую подготовила нам ...
7
Гэмфри Дэви стал профессором в 23 года. За свою долгую жизнь в науке он успел
сделать очень много: открыл несколько новых химических элементов, сумел с помощью
электрического тока выделить из расплава солей их составные части, в том числе очень
чистые металлы, изобрел шахтерскую взрывобезопасную лампу, обнаружил
обезболивающие свойства закиси азота и предложил применять ее во время хирургических
операций, доказал, как полезно заменить воду в гальванических элементах кислотой, что в
несколько раз увеличило силу электрического тока, получаемого от источника
электроэнергии, созданного Алессандро Вольтой.
Гэмфри Дэви заслужил много научных и общественных наград, прибавил к своему
имени почетную приставку «сэр», был избран президентом Лондонского Королевского
общества.
Но на вопрос о его самом большом открытии в жизни сэр Гэмфри Дэви ответил:
«Самым великим моим открытием было открытие Фарадея». И он, несомненно, прав.
Один из историков науки справедливо писал: «…работы других ученых – Кулона,
Гальвани, Эрстеда, Араго, Ампера – представляли собой отдельные «пики», тогда как
Фарадей воздвиг «горную цепь» из взаимосвязанных работ». (Просмотр презентации).
6. Подведение итогов урока. Выставление оценок.
А сейчас пришло время подвести итоги урока. Мы с вами закончили изучение главы
«Магнитные поля» и оценки, которые вы сегодня получаете: следующие… (Выставление
оценок с комментариями)
7. Домашнее задание.
А теперь откройте дневники и запишите домашнее задание: § 13 (пункт 4) – учить, § 12,
§
1
3
(
п
у
н
к
т
ы
1
,
2
,
3
)
–
п
о
в
т
о
р
я
т
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: