Методические указания по физике на тему : " Силы в магнитном поле" ( СПО)

Государственное бюджетное образовательное учреждение

профессиональная образовательная организация

 «Магнитогорский технологический колледж имени В.П.Омельченко»

Методические рекомендации

по выполнению практических работ

учебной дисциплины

 «Физика»

Магнитогорск 2018г

Методические рекомендации к практическим работам Рекомендованы цикловой комиссией «Математических и естественнонаучных дисциплин» Протокол №_____от «___»_________20___г. Председатель________О.В. Бахвалова

Организация-разработчик: ГБОУ ПОО  «Магнитогорский технологический колледж имени В.П. Омельченко».

Разработчик:

Шаранова Т.Б.- преподаватель ГБОУ ПОО  «Магнитогорский технологический колледж имени В.П. Омельченко».

Рецензент: 

Башкирова О.А. – методист общеобразовательного отделения ГБОУ ПОО  «Магнитогорский технологический колледж имени В.П. Омельченко».

Методические рекомендации по выполнению практических работ составлены на основе Государственного образовательного стандарта, рабочего учебного плана и рабочей программы учебной дисциплины. «Физика» для  подготовки квалификационных рабочих, служащих по профессиям СПО технического профиля.

В  приложении представлены методические указания по выполнению практической работы, которая может быть использована преподавателями и обучающимися  как дидактическое средство учебного занятия.

Содержание

                1 Пояснительная записка ………………………………………………………...... .4

                2. Перечень практических работ …………………………........................................4

                3. Литература……………………….……………………………………………… ...4

  4. Методические рекомендации…………………………………………………..... 5

                    Практическая работа 12……….…………………………………………………...5

Пояснительная записка

       Дисциплина «Физика» является естественнонаучной, обеспечивающей общеобразовательный уровень подготовки учащегося. Знание физики необходимо учащимся в дальнейшей профессиональной деятельности при выполнении технологических расчётов,  выборе оптимальных решений в условиях нестандартных ситуаций и т.д.

Рабочей программой учебной дисциплины предусмотрено проведение лабораторных работ.

Основная цель практических работ – закрепление знаний, полученных во время теоретических занятий, приобретение необходимых практических умений и навыков, необходимых в последующей учебной деятельности по общепрофессиональным и специальным дисциплинам. Наряду с формированием умений в процессе практических занятий обобщаются, систематизируются, углубляются и конкретизируются теоретические знания, вырабатывается способность и готовность использовать теоретические знания на практике, развиваются интеллектуальные умения. Практические занятия могут проводиться в форме решения разного рода задач, в том числе профессиональных, защиты проектов, деловых игр и др.

При изучении дисциплины  используются словесный, наглядный, практический, проблемный, исследовательский  и другие методы.

Практические работы проводятся после изучения соответствующей темы, которая обеспечивает наличие знаний, необходимых для выполнения практической работы.

После изучения дисциплины студенты должны уметь:

–        приводить примеры экспериментов и(или) наблюдений, обосновывающих: законы механического движения тел, атомно-молекулярное строение вещества, существование электромагнитного поля и взаимосвязь электрического и магнитного полей, волновые и корпускулярные свойства света, необратимость тепловых процессов, зависимость свойств вещества от структуры молекул,

–        объяснять прикладное значение важнейших достижений в области естественных наук для: развития энергетики, транспорта и средств связи.

–        выдвигать гипотезы и предлагать пути их проверки, делать выводы на основе экспериментальных данных, представленных в виде графика, таблицы или диаграммы;

–        работать с естественно- научной информацией, содержащейся в сообщениях СМИ, интернет- ресурсах, научно-популярной литературе: владеть методами поиска;

–        использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:оценки влияния на организм человека электромагнитных волн и радиоактивных излучений; энергосбережения.

 Литература:

 Основная литература:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. 10 класс. – М.: Просвещение, 2015.

2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. 11 класс. – М.: Просвещение, 2015.

3. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. – М.: «Дрофа», 2015.

Дополнительная литература:

1)     Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7—11 классах общеобразовательных учреждений. Под ред. В.А. Бурова. – М.: Просвещение, 2009.

2)     Кабардин О.Ф., Орлов О.В. Тесты по физике 7-9 классы. – М.: «Дрофа», 2011.

3)     Кабардин О.Ф., Орлов О.В. Тесты по физике 10-11 классы. – М.: «Дрофа», 2011.

4)     Кабардин О.Φ., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9—11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М., 2001.

5)     Лабковский В.Б. 220 задач по физике с решениями: книга для учащихся 10—11 кл. общеобразовательных учреждений. – М., 2006.

Методические Рекомендации

Практическая работа 12

Тема работы: Силы в магнитном поле.

Цель работы: формирование умений объяснять физические явления, определять величину и направление силы Ампера и силы Лоренца.

Количество часов: 2 часа

Материальное обеспечение:

1).      Конспект урока.

2).      Физика. Папка №2. «Электродинамика»: учебно-методические материалы. Автор –составитель  Шаранова Т.Б.

3)    Справочные материалы по физике.

Форма предоставления результата:

Выполненное задание в тетради для практических работ.

Порядок выполнения работы:

1) Повторить формулировки силы Ампера и силы Лоренца, работы магнитного поля

2) Повторить основные формулы и правила левой руки для определения величины и направления силы Ампера и силы Лоренца.

3) Разобрать на доске типовые задачи ;

4) Записать домашнее задание;

5) Выполнить задание соответствующего варианта. Номер варианта совпадает с порядковым номером учащегося в списке группы в журнале.

6) Представить отчет на проверку преподавателю в виде:

1) Дано:	СИ	Формулы
- ?

Вычисления

                                                Ответ:

2) Перерисовать рисунок и отметить на нем нужные элементы.

Актуализация:

1)Силы в м.п.:

F_A = I ∙B∙ l ∙ sin α,Н – на проводник;

F_л = q ∙ υ ∙B ∙ sin α, Н – на заряд

2) Правило левой руки:

         - в ладонь;

        4 п. – I, «+» q;

5) Работа  м.п.: A = ∙ ∙ cos α = ∙ d =  I ∙∆Ф, Дж 6) Силы: Fн = m ∙ aц = m ∙  , H; P = m ∙ g

        Б.п.,90⁰ – F_A, F_л

3) постоянные:

q_р =  = 1,6 ∙10 ^–19 Кл;

m_e = 9,1∙10 ^–31 кг.

m_р = 1,67∙10 ^–27 кг.

4) частица в м.п. :

׀  - по спирали

׀  - по окружности;

 ,υ =  , υ =   ; E_k =  = e ∙ U

Типовые задачи:

1) Определить направление сил в м.п.:

Сила	Вместе	Самостоятельно
FA
Fл

2) Электрон  влетает в однородное магнитное поле со скоростью 16 000 км/с перпендикулярно его линиям индукции. Определить модуль магнитной индукции поля, если  движется в м.п. по окружности радиусом 1 см.

Дано: υ = 16 000 км/с α = 900 r = 1 см.  = 1,6 ∙10 –19 Кл; me = 9,1∙10 –31 кг.	СИ 1,6 ∙ 107 10 –2 м	Формулы Т.к. ׀ , то Fн = Fл m ∙ aц = q ∙ υ ∙ B m ∙  = q ∙ υ ∙ B ,	Вычисления В =  = =  = = Тл = 9,1 (мТл)
В - ?			Ответ: 9,1 мТл.

3) Электрон со скоростью 50 000 км/с влетает в однородное м.п. с индукцией 0,8 Тл

под углом 30⁰ к линиям индукции. Найти силу, действующую на электрон.

Дано: υ = 50 000 км/с В = 0,8 Тл α = 300  = 1,6 ∙10 –19 Кл;	СИ 5 ∙ 107	Формулы Fл = q ∙υ ∙B ∙ sin α	Вычисления Fл = 1,6 ∙10 –19  ∙ 5 ∙ 107  ∙0,8 ∙ sin 300 = = 1,6 ∙ 4 ∙ 0,5 ∙10 –19+ 7 = 3,2 ∙ 10 –12 (Н) = 3,2 (ПН)
Fл - ?			Ответ:3,2 П Н

4)  На проводник с активной длиной 50 см, помещенный в однородное м.п. с индукцией

0,4 Тл перпендикулярно его линиям индукции, действует сила 2 Н. Определить силу тока в проводнике.

Дано: проводник l = 50 см В = 0,4 Тл α = 900 F = 2 Н	СИ 0,5 м	Формулы FA = I ∙B∙ l ∙ sin α I=	Вычисления I =  =  = 10 (А)
I - ?			Ответ:10 А

5) Прямолинейный проводник массой 2 кг и длиной 50 см помещен в однородное м.п.

с индукцией 15 Тл перпендикулярно его линиям индукции. Какой силы должен проходить по нему ток, чтобы проводник висел и не падал?

Дано:  проводник m = 2 кг l = 50 см В = 15 Тл α = 900	СИ 0,5 м	Fл   Формулы Условие Равновесия: FА =  Fтяж I ∙B∙ l ∙ sin α = m∙g                        I =	Вычисления I =  =  = 2,7 (А)
I  - ?			Ответ:2,7 А

6) В однородном м.п. с индукцией 15 ∙ 10 ^-2 Тл на расстояние 1,2м перемещается проводник с током 5А и длиной 50 см. Угол между направлением тока и вектором индукции м.п. 30⁰. Определить работу, совершаемую м.п. при перемещении проводника, если направление движения проводника совпадает с направлением действия силы.

Дано:  проводник В = 15 ∙ 10 -2 Тл S = 1,2 м I = 5 А l = 50 см α = 300, α = α´ = 0, ‍‍‍↑↑	СИ 0,5 м	Формулы A = ∙ ∙ cos α´ = = S∙І∙B∙l∙ sin α	Вычисления A = 1,2∙5∙ 15 ∙ 10 – 2 ∙ 0,5∙ sin 300 = = 0, 6 ∙ 5 ∙ 15 ∙ 10 – 2 ∙ 0,5 = = 1,5 ∙ 15 ∙ 10 – 2  = 22, 5 ∙ 10 – 2  = 225 (мТл)
A  - ?			Ответ:225 мТл.

№	Задача № 1	Задача № 2
1.		FЛ -?
2.		полюсы-?
3.		FЛ -?
4.		FА-?
5.		FЛ -?
6.		FА-?
7.		FЛ -?
8.		FА-?
9.		FЛ -?
10.		FА-?
11.	Рассчитайте магнитную индукцию постоянного магнита, расположенного перпендикулярно линиям магнитной индукции, если сила, действующая на него 0,12 Н, сила тока 0,5 А, длина 0,16 м.	FЛ -?
12.	Электрон влетает в одородное м.п. с индукцией 0,05 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 40000 км/с. Определить радиус кривизны траектории электрона.	FА-?
13.	В однородном м.п. с индукцией 0,25 Тл находится прямолинейный проводник 1,4 м на который действует сила 2,1 Н при   = 12 А..Определить угол .	FЛ -?
14.	Ядро атома гелия ( α- частица) влетает в однородное м.п. с индукцией 1 Тл со скоростью 5∙ 106 м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить радиус окружности, по которой движется частица. Заряд α- частицы 3,2∙ 10– 19Кл, масса 6,65 ∙ 10– 27 кг.	υ -?
15.	Определить длину активной части прямолинейного проводника, по которому течет ток силой 2,5 А, помещенного в однородное м.п. с индукцией 400 Тл, если на него действует сила 100 Н. Проводник расположен под углом 450 к линиям индукции.	FЛ -?
16.	Электрон влетает в однородное м.п. с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 20000 км/с. Определить силу, действующую на электрон.	FА-?
17.	Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом 300 к вектору В. Какова сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля?	υ -?
18.	Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?	FА-?
19.	При силе тока в проводнике 20 А на участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле действует сила Ампера 12 Н. Вектор индукции магнитного поля направлен под углом 37° к проводнику (  sin   0,6 ;  cos  0,8 ). Определите модуль индукции магнитного поля.	FЛ -?
20.	В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.	FА-?
21.	Дан участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом 370 (  sin   0,6 ;  cos  0,8 )к проводнику. Какова сила Ампера, действующая на этот участок?	FЛ -?
22.	Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.	υ -?
23.	Проводник с током  10 А и  длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл Причем направление магнитного поля составляет 30° с направлением тока. Чему равна сила со стороны магнитного поля, действующая на проводник?	FЛ -?
24.	Определить силу, действующую на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.	FА-?
25.	Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45 градусов  к вектору магнитной индукции.  Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.	FЛ -?
26.	Какова скорость заряженного тела, перемещающегося в магнитном поле  с индукцией 2 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила32 Н. Скорость и магнитное поле взаимно перпендикулярны. Заряд тела равен 0,5 мКл.	υ -?
27.	Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл.  Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20Н и перпендикулярно проводнику.	FЛ -?
28.	Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со скоростью v = 106 м/с. Индукция магнитного поля B = 0,3 Тл. Радиус окружности R = 4 см. Найти заряд q частицы, если известно, что ее энергия W =2∙10-15Дж.	полюсы-?

Д/з:

1) Определить силу тока в проводнике длиной 20 см, расположенному перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,06 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 0,48 Н.(40 А)

2) Определить центростремительную силу, действующую на протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл (вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости), если радиус окружности, по которой он движется, равен 5 см. ( 8∙ 10 ^-17Н)