Используя физическую модель – «точечный заряд», установить количественную зависимость взаимодействия двух неподвижных заряженных тел, находящихся в вакууме.

Мектеп директорының оқу ісі жөніндегі орынбасары:                       Туреханов  К.А.  

Физика 10а,б классы                                                                                Дата______________

Тема: «Закон Кулона»

Цели урока: используя физическую модель – «точечный заряд», установить количественную зависимость взаимодействия двух неподвижных заряженных тел, находящихся в вакууме.

Задачи:

Образовательные:

·                            сформировать знания обучающихся о точечном заряде, о силе взаимодействия между зарядами;

·                            показать зависимость силы взаимодействия между электрическими зарядами от их значения и от расстояния между ними;

·                            разъяснить физический смысл закона Кулона;

·                            сформировать представление о единстве материального мира (на примере аналогии между законом Кулона и законом всемирного тяготения);

·                            указать границы применимости закона;

·                            научить решать задачи на применение закона Кулона.

Развивающие:

·                            развивать у обучающихся умения наблюдать, анализировать, обобщать, сравнивать познавательные объекты, делать выводы;

·                            развивать умение осуществлять самоконтроль, самооценку и самокоррекцию учебной деятельности; развивать навыки исследовательской, познавательной и мыслительной деятельности;

·                            продолжить формирование умений работы с компьютером;

·                            продолжить работу по развитию логического и теоретического мышления учащихся.

Воспитательные:

·                            воспитывать у обучающихся ответственность; трудолюбие; самостоятельность; критическое мышление; аккуратность; помочь им осознать ценность совместной деятельности.

Оборудование: компьютеры, компьютерный тест, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока

1. Орг момент

2. Актуализация знаний учащихся  

1.Измерение силы взаимодействия зарядов с помощью крутильных весов.                                   2.Подготовить сообщение о законе Кулона, используя алгоритмический план рассказа о законе. 3.Чем отличается закон Кулона от закона всемирного тяготения?                                                     4.В каких единицах выражается электрический заряд?                                                                              5.Что такое электрическая постоянная, коэффициент пропорциональности?                                        6.Во сколько раз кулоновская сила отталкивания протонов больше их гравитационного притяжения?                                                                                                                                                  7.Почему при описании механического движения не учитываются гигантские электрические силы.

3. Изложение учебного материала

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 эти тела можно рассматривать как точечные. 7.Почему при описании механического движения не учитываются гигантские электрические силы.

 Закон взаимодействия между покоящимися точечными зарядами  был экспериментально установлен Шарлем Кулоном в 1785 г. и носит его имя.

Закон Кулона: Сила взаимодействияF(кулоновская сила) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядовии обратно пропорциональна квадрату расстоянияrмежду ними.

(4.1)

Здесь k – коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины. Коэффициент k принято записывать в форме  где - электрическая постоянная, равная в СИ:  Коэффициент k при его записи в единицах СИ выражается следующим образом:

Минимальный заряд, существующий в природе, - это заряд элементарных частиц. В единицах СИ модуль этого заряда равен:

Закон Кулона.
З-н Кулона - основной закон электростатики, позволяющий рассчитать силу взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами в вакууме.Открыт в 1785 г. французским физиком Шарлем Огюстеном Кулоном (раньше и более точно закономерности установлены Г. Кавендишем, но не опубликованы).
Опыт Кулона. Металлические шарики заряжаются и взаимодействуют. Заряд измеряется в относительных единицах. Нить закручивается. Сила упругости нити уравновешивает электрическую силу. По углу закручивания нити определяют силу взаимодействия. 1.→ F ~ q1         2.    → F ~ q2      3.    → F ~
Вывод: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Сила центральна. Направлена по прямой, соединяющей заряды. Если знаки зарядов одинаковы, то направление силы и радиус-вектора совпадают, если знаки зарядов разные, то направление силы и радиус-вектора противоположны. Силы взаимодействия между зарядами равны по величине и противоположны по направлению по 3-ему з-ну Ньютона.		Пример: сила взаимодействия между двумя ионами в кристалле поваренной соли F=2.10-9 Н.
Коэффициент k зависит от выбора системы единиц. Коэффициент k численно равен силе взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами по единице заряда каждый, находящимися в вакууме на расстоянии, равном единице длины друг от друга.
В СИ удобно представить , где e0=8,85.10-12 Кл2/(Н.м2) - электрическая постоянная вакуума.
Диэлектрическая проницаемость среды ( e ). Характеризует электрические свойства среды. Для любой среды e >1. Зависит только от свойств среды. Диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме больше их сил взаимодействия в среде.     - безразмерная величина!	Примеры:
Полная форма записи закона Кулона.
Если заряды не точечные или их больше двух, то силы складываются по правилу  сложения векторов:

4. Закрепление

Работа с одарёнными учащимися:

Два точечных заряда, находясь в воздухе на расстоянии 20 см друг от друга, взаимодействуют с некоторой силой. На каком расстоянии нужно поместить эти заряды в масле, чтобы получить ту же силу взаимодействия?                                                                                                                           Решение:                                                                                                                                                       Обозначим через индекс «в» среду «воздух» и через индекс «м» среду «масло». Известно, что сила Кулона вычисляется по формуле:

,  где ε – диэлектрическая проницаемость среды. Тогда сила взаимодействия зарядов в воздухе выражается следующим образом:

, а сила взаимодействия этих же зарядов в масле:  .

Так как по условию сила Кулона в воздухе должна быть равна силе Кулона в масле, то имеем

F_в = F_м,  отсюда     или  .

По условию r_в = 20 см = 0,2 м; ε_в = 1, ε_м = 5. Тогда получим, что расстояние между зарядами, помещенными в масло, должно быть:

(м).

Работа со слабоуспевающимися уч –ся.  

1. Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 мк Кл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга.

2. Сила взаимодействия двух одинаковых зарядов, находящихся на расстоянии 0,5м, равна 3,6 Н. Найдите величины этих зарядов.

5. Домашнее задание

 § 8.1,8.2 упр 15(1,2,3)