Проект урока по теме "Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда"

Структурные элементы урока

Деятельность учителя

Ожидаемая (прогнозируемая) деятельность учащихся

I Организационный момент.

Дидактическая задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

     Взаимное приветствие учителя и учащихся, рапорт дежурного, проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания.

     Все учащиеся до звонка должны находятся на своих рабочих местах, и быть полностью готовыми  к уроку.

II Мотивация необходимости изучения электрических явлений.

Дидактическая задача: организовать и направить познавательную деятельность.

      Урок начинается с демонстрации видео сюжета «Молния» (продолжительность сюжета 45 секунд).

     Вопрос учителя: Как вы думаете, знания, какого раздела физики помогут нам объяснить природу такого явления, как молния?

    Речь учителя: Вы правы, так назывался этот раздел при изучении физики 8-го класса и знания, полученные вами при изучении электрических явлений, помогут вам лучше осознать и понять тему «Электродинамика».

     Электродинамика – это раздел физики, изучающий электромагнитное взаимодействие заряженных частиц.

     В видео сюжете  речь шла о движущихся электрических зарядах, но заряды могут находиться в покое, взаимодействуя при этом.

     Раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных (статических) электрических зарядов называется электростатикой

     К данному уроку вам было задано повторить § 25 –31 8-го класса и § 25 10-го класса. Это поможет нам сформулировать тему урока и  лучше понять материал.

(Далее приводятся ожидаемые ответы учащихся)

     Ответ учащихся: Этот раздел физики называется «Электричество» или «Электрические явления».

III Актуализация ранее изученных знаний о электрическом заряде, электризации тел, электроскопе, гравитационном взаимодействии.

Дидактическая задача: выявить опорные знания, необходимые для систематизирования и углубления материала по теме урока.

     Учитель в беседе с учащимися, используя опорный конспект 8-го класса  и контрольные вопросы по электризации тел,  выявляет  знания учащихся о явлениях электризации, ионизации, электрическом поле, электроне, строении атома, изотопе, проводниках и диэлектриках, о взаимодействие заряженных тел.

     Контрольные вопросы:

·        Что такое электризация, как она происходит?

·        Какие виды зарядов существуют, как они взаимодействуют?    ( Демонстрация опыта с воздушными шарами, прилипающими к стене и друг к другу, позволяет напомнить учащимся о видах взаимодействия тел и частиц.)

·        Как измерить, разделить и нейтрализовать заряд?

·        Как устроен атом, что такое  ион и изотоп?

·        Как объяснить электризацию тел на основе атомного строения вещества?

·        Какие вещества называются проводниками, диэлектриками и почему?

     Речь учителя: А теперь вспомним виды взаимодействий между телами и частицами.

     Верно. В соответствии иерархией взаимодействий, электрические взаимодействия стоят на втором месте – сразу после сильного ядерного взаимодействия и  по величине во много раз превышают гравитационные. О чем свидетельствуют данные таблицы 1.

Так как электрические взаимодействия осуществляются между зарядами, то данные таблицы могут свидетельствовать о том, что заряд подчиняется двум фундаментальным законам: элементарности и сохранения.

  Воспроизведение опорных знаний об электрических явлениях  с использованием опорного конспекта должны показать учителю готовность учащихся к восприятию нового материала.

Ответ учащихся:

·        Гравитационные;

·        Электрические;

·        Слабые ядерные;

·        Сильные ядерные.

IV Формулировка темы урока.

Дидактическая задача:

Подвести учащихся к самостоятельной формулировки темы урока.

     Вопрос учителя: Как бы вы сформулировали тему нашего урока?     Учитель при необходимости корректирует формулировку темы, а затем фиксирует её на доске.

     Тема урока: Электрический заряд. Закон сохранения заряда.

     Учащиеся должны сформулировать  тему урока.

    Учащиеся записывают тему урока в тетрадь.

Электрический заряд. Закон сохранения заряда.

V Выделение элементов знаний, подлежащих изучению.

Дидактическая задача:

Выделить основные знания по теме урока, тем самым, составив план изучения нового материала.

     Учитель открывает доску, на которой заранее сформулированы основные вопросы данного урока.

     Речь учителя: Перед вами  план изучения нового материала на данном уроке:

·        Характеристики электрического заряда;

·        Способы электризации тел;

·        Закон сохранения электрического заряда и границы его применения.

     При составлении краткого конспекта урока,  вопросы плана возьмите за основу, а также логически изложить материал вам помогут вопросы, которые имеются на всех партах в «Листах опроса».

    Учащиеся фиксируют в тетрадях план изучения нового материала.

     План:

1.     Характеристики электрического заряда;

2.     Способы электризации тел;

3.     Закон сохранения электрического заряда и границы его применения.

VI Введение новых знаний.

Дидактическая задача:

Систематизировать знания об электрическом заряде, электризации тел, сформулировать закон сохранения заряда.

    Введение новых знаний проводится в форме рассказа, в который включены опорные знания по теме, приобретенные учащимися в 8-ом классе. Чтобы сконцентрировать внимание учащихся на объяснение нового материала, учитель дает задание: Составить краткий конспект (по ходу объяснения нового материала), пользуясь планом  урока и отвечая на предложенные вопросы в «Листах опроса» (Учитель вопросы не зачитывает.) 

     Формирование  понятия электрический заряд целесообразно дать по аналогии с понятием массы, подобно тому, как о массе судят по силе гравитационного взаимодействия, так и электрический заряд определяется количественно по интенсивности электростатического взаимодействия. При этом уточнить, что массивные тела только притягиваются друг к другу, заряженные тела могут, как притягиваться, так и отталкиваться друг от друга. В природе существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными (это установил французский физик Ш. Дюфе в   1733 г).

     Носителями электрических зарядов являются элементарные частицы. Не все элементарные частицы, обладающие массой, несут на себе электрический заряд.

     Электрический заряд можно обнаружить с помощью электроскопа или электрометра. Первый электрометр построил профессор Петербургского университета, друг

 М.В. Ломоносова  Г.Рихман. Электрометр Рихмана обнаружил атмосферное электричество.

     Единица измерения заряда – кулон (Кл).

     Экспериментально было установлено, что существует минимальная величина электрического заряда, одинаковая по модулю для положительных и отрицательных зарядов, и равная 1,6 · 10^-19 Кл. Наименьшая по массе стабильная элементарная частица, обладающая элементарным электрическим,  отрицательным зарядом называется электроном:

     e = - 1,6 · 10^-19 Кл, m_e = 9,11 · 10^{-31 кг.}

     Заряд протона положителен и по модулю равен заряду электрона:

     p = 1,6 · 10^-19 Кл, m_p = 1,67 · 10^{-27 кг.}

     Электрический заряд дискретен (квантован).

Минимальное различие величин любых зарядов равно e.

     Результирующая величина зарядов атома или молекулы складывается из зарядов протонов и электронов, входящих в их состав:

                       Q = ne, где n – целое число.

     В обычном состоянии все тела электрически нейтральны, т. е. число электронов в них равняется числу протонов. Нейтрален атом любого вещества. Если нарушить каким то образом нейтральность тела, то оно становится наэлектризованным. Отрицательный или положительный заряд тела обуславливается избытком или недостатком электронов.

     Электризация – процесс получения электрически заряженных тел из электронейтральных.

     (Далее учитель демонстрирует и объясняет некоторые способы электризации тел.)

     Способы электризации:

·        Электризация при трении (Опыт: натирание эбонитовой палочки о шерсть и бумагу);     Причина возникновения явления электризации в различии энергии связи электрона с атомом во взаимодействующих веществах (Смотри стр. 354  учебника «Энергия электронов с атомами вещества»).

         Следовательно, одно и тоже вещество при

         трение с различными веществами может

         получить заряд разного знака.

·        Электризация при тесном сближении тел (Опыт:  резко ударить резиновым шлангом о какой-нибудь массивный предмет, а затем поднесем шланг к стержню электроскопа.)

·        Электризация при соприкосновении заряженного тела с незаряженным.

·        (Опыт, который предлагается выполнить всем учащимся: провести несколько раз расческой по сухим волосам и поднести её к мелким кусочкам бумаги.)

·        Электризация под действием света;

·        Электризация через влияние;

·        Электризация химическим путем.

     Электризация может быть полезной, а может  быть и вредной, этот материал будет дан для самостоятельного изучения дома.

     В процессе электризации заряженные частицы вновь не возникают и не исчезают, а перераспределяются между телами в результате перехода части электронов с одного тела на другое. Такое возможно только в электрически изолированной системе.

     Электрически изолированная система тел – это система тел, через границу которой не проникают заряды.

    Следовательно, в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается всех частиц остается постоянной. Сумма зарядов остается постоянной и в том случае, когда элементарные частицы превращаются друг в друга, рождаются и исчезают, давая жизнь новым частицам. Это и есть закон сохранения электрических зарядов.

     Алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается неизменной при любых процессах, происходящих в этой системе.

     g₁+g₂+…+g_n= const

     Закон сохранения заряда выполняется, если:

·        Электроизолированную систему образуют электронейтральные тела;

·        Электроизолированную систему образуют заряженные тела;

·        Система отсчета инерциальная, т.е. величина электрического заряда не зависит от скорости носителя заряда.

     Отвечая на вопросы  «Листа опроса», учащиеся получают краткий конспект по изучаемому материалу.

     Учащиеся знакомятся с предложенными вопросами и по ходу объяснения должны ответить на них.

     Вопрос 1. Как бы вы сформулировали определение электрического заряда?

     Ответ: Электрический заряд – это скалярная физическая величина, количественно характеризующая электромагнитные взаимодействия с другими заряженными частицами.

     Вопрос 2. Какое открытие сделал французский физик Ш. Дюфе?

     Ответ: Различают два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

     Вопрос 3: Самостоятелен ли электрический заряд?

     Ответ: Не существует электрического заряда без частицы, но существует частица без электрического заряда.

     Вопрос 4. Как можно обнаружить электрический заряд?

     Ответ: Заряд можно обнаружить с помощью электроскопа или электрометра.

     Вопрос 5. В каких единицах измеряется электрический заряд?

     Ответ: Электрический заряд измеряется в кулонах.

     Вопрос 6. Существует ли минимальная порция электрического заряда?

     Ответ: Существует минимальная порция электрического заряда, называемая элементарным электрическим зарядом (его нельзя ни уменьшить, ни разделить на части).

    e = - 1,6 · 10^-19 Кл, m_e = 9,11 · 10^{-31 кг}.

    p = 1,6 · 10^-19 Кл, m_p = 1,67 · 10^{-27 кг}.

     Вопрос 7. Что вы знаете о дискретности электрического заряда?

     Ответ: Электрический заряд дискретен, т. е. является комбинацией других элементарных частиц – кварков u и d с зарядами +e и -e.

      Вопрос 8. Из чего складывается заряд макроскопического тела?

     Ответ: Электрический заряд макроскопического тела равен алгебраической сумме электрических зарядов всех частиц тела.

              Q = ne, где n – целое число

     Вопрос 9. Как называется процесс получения заряженного тела из электронейтрального?

     Ответ: Электризация – процесс получения электрически заряженных тел из электронейтральных.

     Вопрос 11. Существуют ли электрически изолированные системы и что это такое?

      Ответ:     Электрически изолированная система тел – это система тел, через границу которой не проникают заряды.

     Вопрос 12. Какой закон выполняется в электрически изолированной системе?

    Ответ: В электрически изолированной (замкнутой) системе выполняется один из фундаментальных законов физики – закон сохранения электрического заряда.

     Алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается неизменной при любых процессах, происходящих в этой системе.

     g₁+g₂+…+g_n= const

     Вопрос 13. Перечислите условия применения закона сохранения электрического заряда.

    Ответ: Закон сохранения заряда выполняется, если:

·        Электроизолированную систему образуют электронейтральные тела;

·        Электроизолированную систему образуют заряженные тела;

·        Система отсчета инерциальная, т.е. величина электрического заряда не зависит от скорости носителя заряда.

VII Первичная проверка понимания нового учебного материала.

Дидактическая задача:

Установить осознанность усвоения нового учебного материала.

     Речь учителя: Давайте проверим, как вы ответили на вопросы.

     Проходит краткое обсуждение и корректировка при необходимости.

     Выполните задание: Используя схему учебника стр. 354 «Энергия связи электронов с атомами вещества» заполните карандашом таблицу на «Листе опроса», а затем листы сдайте.

     После выполнения задания таблица проектируется на экран для самоконтроля учащихся.

      Учащиеся должны зачитать  свои ответы, занесенные в конспект, а затем заполнить и сдать таблицу.

VIII Подведение итогов урока.

Дидактическая задача:

Организовать обратную связь с целью оценки эффективности

     Вопросы учителя:

·        Что узнали на уроке сегодня?

·        Какие навыки вы приобрели?

·        Как вы думаете, чем мы будем заниматься на следующем уроке?

     Учащиеся подводят итог своей учебной деятельности за весь  урок. 

IX Пояснение домашнего задания.

Дидактическая цель:

Нацелить учащихся на выполнение домашнего задания.

     Домашнее задание: § 75, 76 читать, записи в тетради выучить, ответить на вопросы к § 75, 76.

     Троим учащимся подготовить сообщения по темам: 1) Электрометр Рихмана.

2) Вредные проявления электризации тел при трении и способы устранения этих явлений.

3) Использование явления электризации тел на производстве.

     Для желающих: составить кроссворд по теме урока.

     Учащиеся, прослушав домашнее задание и проанализировав изученный на уроке материал, нацеливаются на выполнение домашнего задания.