План–конспект урока по физике «Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера» (11 класс)

План – конспект урока

«Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера»

Выполнила студентка 5 курса

группы ФМ-112

очной формы обучения

физико-математического образования

Кежутина Ольга Владиславовна

Дата проведения: 7.09.16

Владимир 2016

Тема урока: Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера.

Класс: «11»

Тип урока: урок изучения нового материала

Методы изучения: объяснительно-иллюстративный с элементами эвристической беседы

Вид урока: урок-беседа.

Цель: Сформировать у учащихся понятие о модуле вектора магнитной индукции, понятие о силе Ампера, оценить уровень знаний учащихся по данной теме.

Задачи:

Образовательные:

1. Научить учащихся правильно определять модуль вектора магнитной индукции и силы Ампера.

2. Научить применять правило левой руки для определения направления силы Ампера.

3. Научить решать задачи по данной теме, учить применять знания на практике.

Воспитательные: формирование умения культуры общения (внимательно слушать друг друга, анализировать услышанное),  умения работать коллективно и в парах.

Развивающие: Развитие физического мышления учащихся, расширение понятийного аппарата учащихся, формирование умений анализировать информацию, делать выводы из наблюдений и опытов.

Оборудование: катушка, гальванометр, постоянный магнит, соединительные провода, прибор для демонстрации силы Ампера.

Ход урока:

Этап урока	Время	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Методика
Организационный этап.	1 мин	-Здравствуйте, ребята, садитесь.	Ученики настраиваются на урок, проверяют домашнее задание.
Актуализация знаний.	6 мин	Проверяем домашнее задание с разбором у доски. По задачнику А.П.Рымкевича: №831.В каком направлении повернется магнитная стрелка в контуре с током, как показано на рисунке 89?  №832. Обозначить полюсы источника тока, питающего соленоид, чтобы наблюдалось указанное на рисунке 90 взаимодействие.	Какое явление рассматривается в задаче? Как определить направление вектора магнитной индукции? По какому правилу? Как определить направление вектора магнитной индукции внутри рамки с током? Как направлен ток в соленоиде(как определить полюса)?Как будут вести себя одноименные полюса магнита, если их приближать друг к другу? Как определить направление вектора магнитной индукции?	Силовые линии магнитного поля охватывают ток, причем направление вектора магнитной индукции определяется правилом буравчика( правого винта). Во внутренней части контура с током, изображенного на рисунке, силовые линии направленны от наблюдателя за плоскость чертежа. Магнитная стрелка поворачивается так, чтобы ее направление от S к N совпало с направлением вектора магнитной индукции. Поэтому полюс N стрелки повернется за плоскость чертежа. Одноименные полюса с током отталкиваются, в данном же случае стрелка остановилась в равновесии, значит слева у соленоида полюс N,а справа S.  Внутри проводника с током (соленоида) вектор магнитной индукции направлен от полюса S к  полюсу N.(По правилу буравчика определяем, как направлен ток. Ток же направляется от «+» к «-».Получаем справа полюс «+», слева «-»
Мотивационный этап.	3 мин	Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольшой участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока. Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера. Запишем тему урока. Запись темы на доске: «Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера»
Изучение нового материала.	12 мин	Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на следующей установке. Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита. Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной , расположенную непосредственно между полюсами. Сила измеряется с помощью специальных весов, которые соединяют с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции. Увеличиваем силу тока в 2 раза, Что видим? Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части провод­ника, на которую действует магнитное поле. Что наблюдаем? И наконец, меняем наклон подставки, на ко­торой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол меж­ду проводником и линиями магнитной индукции. Когда  сила достигает максимального значения Fm ? Вывод: сила Ампера зависит от угла, образованного вектором с проводником. Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной Δl, по которому идет ток, прямо про­порциональна произведению силы тока  на длину участка  Этот опытный факт можно использовать для определе­ния модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, поскольку, то отношение  не будет зависеть ни от силы тока в проводнике, ни от длины участка проводни­ка. Именно поэтому это отношение можно принять за ха­рактеристику магнитного поля в том месте, где располо­жен участок проводника длиной Δl. Модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произ­ведению силы тока на длину этого отрезка: . Магнитное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции. В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индук­ции и его модуль, если измерить силу, действующую на от­резок проводника с током. Модуль силы Ампера. Пусть вектор магнитной индукции  составляет угол α с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление эле­мента тока принимают направление, в котором по проводни­ку идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. (Показ опыта).  Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора , перпендикулярной проводнику, т. е. от B┴ = В sinα, и не зависит от составляющей BII, направленной вдоль проводника.  Максимальная сила Ампера равна: ей соответствует угол α = . При произвольном значении угла α сила пропорциональна не В, а составляющей B┴ = В sin α. Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника Δ l, при силе тока в нем I, со стороны магнитного поля с индукцией В, составляющей с элементом тока угол, имеет вид   F = I │B│Δl sin α. Это выражение называют законом Ампера. Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, век­тора магнитной индукции, длины отрезка провод­ника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока. Запишем это. Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были на­правлены по направлению тока, то отогнутый на 900 боль­шой палец укажет направление силы, действующей на от­резок проводника. Это правило справедливо во всех случаях. Единица магнитной индукции. Мы ввели новую величи­ну - вектор магнитной индукции. За единицу модуля век­тора магнитной индукции можно принять магнитную  индукцию однородного поля, в котором на отрезок провод­ника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила F т = 1 Н. Согласно формуле единица магнитной индукции равна 1 Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника Н. Тес­ла (1856-1943). Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы - амперметрах и вольтметрах. Закон Ампера используют для расчета сил, действую­щих на проводники с током, во многих технических уст­ройствах. В частности - в электроизмерительных приборах, с которыми мы ознакомились в предыдущих классах, и в громкоговорителях.	Отвечают на вопросы, вступают в дискуссию, делают выводы, делают записи в тетрадях. Действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза. Сила при этом также увеличится в 2 раза. Когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.
Закрепление изученного материала	13 мин	Решим несколько задач: № 839.   а), б), в), г), з) — указать направление силы Ампера; д) — определить направление тока в проводнике; е), ж) — определить направление магнитного поля. № 840. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля. № 842. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера. № 834. В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле индукцией 20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?	Решают на месте и у доски. № 839. а) б) в) г) д) е) ж) з) № 840. В задаче рассматривается действия магнитного поля на проводник с током. Вектор индукции магнитного поля находится из закона Ампера. № 842. В задаче рассматривается действия магнитного поля и силы тяжести на проводник с током. № 834. В задаче рассматривается работа источника тока при перемещении проводника на определенное расстояние.	№ 839. По какому правилу определяют направление силы Ампера? Как определить направление тока в проводнике, зная как направлена сила Ампера? Сформулируйте обратное правило. Что принимают за направление магнитного поля? Как определить направление вектора магнитной индукции? № 840. Раскройте физический смысл задачи. Какое явление рассматривается в задаче? Как определить индукцию магнитного поля? По какой формуле? Назовите основную формулу определения силы Ампера. № 842.Какое явление рассматривается в задаче? Чему равна сила тяжести? О какой еще силе идет речь в задаче? № 834. Раскройте физический смысл задачи. Какое явление рассматривается в задаче? Как определить работу совершенную источником тока?
Подведение итогов.	2 мин	Организуется беседа по выставлению и обоснованию отметок.	Выражают свое мнение по выставленным отметкам .
Домашнее задание.	2 мин	Запись домашнего задания. Д/З: §3-5 Р. №841, №839.	Записывают домашнее задание