Открытый урок (в 11 классе)
Тема: «Движение заряженных частиц в магнитном поле».
Цель урока:
- изучить физические основы взаимодействия
заряженных частиц с магнитным полем.
- расширить кругозор учащихся в вопросе
значения и применения магнитных полей.
- формировать аналитическое мышление и
стремление к самостоятельности в познании окружающего мира.
Вступление.
Сегодня на уроке я
продемонстрирую одну из форм мониторинга, которые я применяю систематически.
При этом самое главное, что нет насилия над личностью. Это непрерывное
контролирующее действие, с помощью которого учитель и ученик могут проверить
полученные знания и откорректировать их.
С этой целью
вначале урока проводиться актуализация знаний с разными формами контроля, а в
конце урока – контроль усвоения знаний в форме теста с самопроверкой. Причем
осуществляется добровольный контроль знаний, который носит не контролирующее
действие, а корректирующее знания учащихся по данной теме.
Ход урока:
I.
Актуализация знаний учащихся:
1)
Тестовая проверка знаний с помощью компьютера (3
человека по желанию).
1
На рисунке изображено
сечение проводника 4 M 2
с током I. Электрический ток входит
3
перпендикулярно
в плоскость рисунка.
Какое из
представленных в точке М
I
направлений
совпадает с направлением
вектора В
индукции магнитного поля?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4
- Как изменится сила Ампера, действующая на
проводник с током в магнитном поле, при увеличении индукции магнитного
поля в 3 раза и увеличении силы тока в 3 раза? Проводник расположен
перпендикулярно вектору индукции.
А. уменьшится в
9 раз Б. уменьшится в 3 раза В. Увеличиться в 9 раз
Г. Увеличиться в
3 раза Д. не изменится
- Магнитные силовые линии:
А. начинаются на
положительном заряде
Б. начинаются на
южном полюсе
В. Начинаются на
северном полюсе
Г. Начинаются на
отрицательном заряде
Д. не имеют
начала
- Если ток по проводнику идет от нас, то
магнитные силовые линии направлены:
А. к нам
Б. от нас В. По часовой стрелке Г. Против часовой стрелки
- Если ток в витке направлен против часовой
стрелки, то магнитные силовые линии направлены:
А. к нам
Б. от нас В. По часовой стрелке Г. Против часовой стрелки
- Магнитные силовые линии вне магнита:
А. направлены от
северного полюса
Б. направлены от
южного полюса
В. Не имеют
направление
Г. Направлены от
плюса к минусу
Д. направлены от
минуса к плюсу
- Магнитные силовые линии:
А. пересекаются
в центре поля
Б. нигде и
никогда не пересекаются
В. Пересекаются
на полюсах магнита.
2)
Решение задач по карточкам с последующей проверкой
(3 человека по желанию).
Карточки (на местах)
- На провод обмотки якоря электродвигателя
при силе тока 20 А действует сила 1 Н. определите магнитную индукцию в
месте расположения проводника, если его длина 20
см.
- На прямой проводник длиной 50
см, расположенный перпендикулярно магнитному полю с индукцией 20 мТл,
действует сила 0,15 Н. Определить какова сила тока в этом проводнике.
- Какая сила действует на проводящую шину
длиной 10 м, по которой проходит ток 7 кА, в магнитном поле с индукцией
1,8 Тл.
3)
Опрос по ранее изученной теме «Действие магнитного
поля на проводник с током» проводится так:
Остальные ученики
делятся на 2 команды и им выдаются карточки с вопросами. Команды обсуждают
вопросы 5 минут и сообщают ответы другой команде, которая оценивает ответ.
Опрос по командам (устно).
1 команда:
1.
Что является источником магнитного поля?
2.
Как направлен вектор магнитной индукции?
3.
Как определяется модуль вектора магнитной индукции
для прямого и кругового тока?
4.
Что такое сила Ампера?
5.
Как определяется модуль силы Ампера?
2 команда:
1.
Какой физической величиной характеризуется
магнитное поле?
2.
В чем заключается принцип суперпозиции магнитных
полей?
3.
Назовите единицу измерения магнитной индукции?
4.
Как определяется сила Ампера?
5.
Где применяется сила Ампера?
И в заключении
дается задание на доске всем:
Задание всем (на
доске).
S
● I
Определить направление силы Ампера.
Назвать правило.
N
II.
Изучение нового материала:
Повторение:
Итак, мы
познакомились с действием магнитного поля на проводник с током.
А что собой представляет электрический
ток? (на слайде).
Если ток – это движение заряженных
частиц, то оказывает ли магнитное поле воздействие на эти частицы?
Если да, то какое?
Где мы встречаемся с этим явлением и
какова его роль?
Найти ответы на эти вопросы нам сегодня и
предстоит.
Запишем тему урока (на слайде).
Проведем опыт с
электронно-лучевой трубкой и магнитом.
Что наблюдаем и как это объяснить?
Вывод: (делают
сами ученики) на поток электронов, движущихся в вакууме, действует магнитное
поле.
А раз существует взаимодействие, то есть и
сила, с которой осуществляется это взаимодействие.
Теперь наша задача определить направление и
модуль этой силы.
Движение каких частиц принимается за
направление тока?
Рассмотрим силу, действующую только на одну
частицу (вывод формулы на слайде).
Впервые формулу для подсчета этой силы
установил голландский ученый Хендрик Антон Лоренц – основатель электронной
теории о строении вещества (слайд с портретом).
Поэтому эта сила получила название сила
Лоренца (формула на слайде).
Выясним, как определяется направление
силы Лоренца?
Правило левой руки (на слайде): в аналогии с правилом левой руки для силы Ампера.
Примеры (на доске):
Определить направление силы Лоренца,
действующей на частицы.
´ ´
·
u
·
Å
u
-
´ ´ · ·
Особенности силы Лоренца:
1)
так как Fл ^
u, то она
не совершает работы, значит не изменяет Ек частицы.
2)
Модуль u не меняется, а изменяется
только направление движения.
От чего зависит сила Лоренца?(анализ силы
Лоренца на слайде)
1-3) объяснение по слайду.
4) если частица двигается перпендикулярно
линиям магнитной индукции, то сила Лоренца принимает максимальное значение и
частица двигается с постоянной по модулю скоростью, но так как поле действует
на частицу с некоторой силой, то частица меняет направление движения, то есть
двигается по окружности.
Какое ускорение характеризует изменение
направления скорости?
Какое движение возникает при действии
центростремительной силы?
Опыт с электронной трубкой из кинофрагмента.
Вывод формулы на доске:
·
Å
u · В
Fл
· · ·
· · ·
По 2 закону Ньютона можно рассчитать
траекторию движения частицы. Fл
= Fц
В q v = m v2/ R
R
= m v/q B
А какие еще физические величины
характеризуют тело, движущееся по окружности?
Период и частота вращения.
T = 2p
R/ u = 2p m /q B n = 1/ T = q B/2p m w = 2p / T = q B/ m
5) если угол a произвольный и не равен 0 или
90°, то
движение частицы является комбинацией двух предыдущих случаев, в результате
сложения которых получается винтовая линия. Это движение мы изучим подробно на
следующем уроке.
Где применяется сила Лоренца?
(слайд) подробнее эту тему разберем на
семинарском занятии.
III.
Закрепление нового материала:
Ну и в заключении урока проверим себя. Что мы
узнали о действии магнитного поля на движущиеся заряженные частицы.
Тест-самопроверка (на слайде). 5 минут.
Итоговое тестирование -
самопроверка
(вопросы на компьютере, а ответы на доске).
1.
Как меняется радиус траектории движения частицы при
уменьшении ее массы в 2 раза?
А. увеличивается
в 2 раза
Б. увеличивается
в 4 раза
В. Уменьшается в
2 раза
Г. Уменьшается в
4 раза
Д. не изменяется
2.
Каким выражением определяется сила Лоренца?
А.
F = q B v sin ά
Б.
F = m a
В.
F = B I L sin ά
Г. F
= q B v cos ά
3.
Если скорость электрона в магнитном поле равна
нулю, то траектория его движения представляет:
А.
окружность Б. спираль В. Точку Г. Прямую линию
Д. нет
правильного ответа
4.
Сила Лоренца меняет:
А. Модуль
скорости движения заряда
Б. направление
скорости движения заряда
В. Величину
магнитной индукции
Г. Величину
электрического заряда
Д. нет
правильного ответа
5.
С увеличением скорости влета заряда в магнитное
поле радиус кривизны траектории:
А. Уменьшается
Б. увеличивается
В. Может
уменьшаться, а может увеличиваться
Г. Не
изменяется.
6.
Модуль магнитной индукции и скорость влета
частицы уменьшились в 2 раза. Как изменился радиус ее траектории?
А. Уменьшается в 2 раза
Б. Уменьшается
в 4 раза
В.
увеличивается в 2 раза
Г. увеличивается
в 4 раза
Д. не изменяется
Ответы вывешиваю на доске.
Подводим итоги работы.
IV.
Домашнее задание:
& 6, № 897, 900, 902 (Р)
