Урок "Магнитное поле" (9класс)

Тема урока: «Магнитное поле». Учитель физики МАОУ СОШ №50 Мишакова Н. Г.

Цели урока:

Предметные:

‒          Формирование научных представлений о магнитном поле

‒          Развитие способности применять теоретические знания для решения практических задач

Личностные

– создание условий для развития навыков конструктивного сотрудничества в ситуации решения общих проблем:

-        устанавливать рабочие отношения

-        эффективно сотрудничать и способствовать продуктивной кооперации

-        интегрироваться в группу сверстников 

-        строить продуктивное взаимодействие со сверстниками и взрослыми.

Метапредметные

- создание условий для освоения учащимися научных методов познания, формирование исследовательских и экспериментальных умений.

- формирование умения структурировать тексты, с помощью графических инструментов (сводная и обобщающая таблица)

‒          формирование умения определять понятия, создавать обобщения, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение и делать выводы.

-                формирование умения самостоятельно определять цели обучения

-                формирование умения планировать пути достижения целей

-                формирование умения осуществлять контроль своей деятельности

-                формирование умения проводить рефлексию учебной деятельности на уроке

 Тип -урок освоения новых знаний.

Этапы урока:

1. Организационный этап, который предполагает проверку готовности учащихся к уроку и мобилизующее начало урока (исходную мотивацию).

2. Ориентировочный этап –определения темы, совместного целеполагания и планирования деятельности на уроке.

3. Этап освоения нового материала, который организуется в режиме исследовательской деятельности учащихся, обобщения и систематизации полученной информации.

4. Этап деятельностного закрепления изученного материала через решение практических задач и мини-кейсов.

4. Этап контрольно-оценивающей деятельности и рефлексии процесса и результатов работы на уроке.

  Метод: (Системно-деятельностный подход) метод исследовательского обучения, кейс-метод и приём табличного структурирования учебной информации.

Этап урока (название, время, цели)	Деятельность учителя	Задания для учащихся, выполнение которых приведёт к достижению запланированных результатов	Деятельность учеников
I. Мотивация и актуализация учебной деятельности Цель: мотивация учащихся к учебной деятельности на личностно-значимом уровне. Актуализация необходимых знаний на уроке.	Создаёт условия для возникновения потребности включения в деятельность. Эмоциональная психологическая мотивационная подготовка учащихся к усвоению учебного материала.	Начнём с интеллектуальной разминки, которая напрямую будет связана с темой нашего урока. Вам предстоит её определить. Перед вами несплошной текст. В несплошных текстах информация передаётся не только словесным способом, но и другими способами, например, как на этом слайде – через рисунки. Попробуйте считать информацию этого текста и определить, о каком явлении пойдёт речь на сегодняшнем уроке.  Свой ответ аргументируйте.	Включаются в работу, слушают, высказывают свои предположения. Вступают в диалог с учителем и другими учащимися. Правильный вариант ответа по 1 слайду: Царица Египта Клеопатра носила небольшой магнит на лбу для сохранения красоты. Прах пророка Магомета хранится в железном сундуке и находится в пещере с магнитным потолком, из-за чего сундук постоянно висит в воздухе без дополнительных опор. В 1300 году Иоанн Жира создал первый компас, облегчив жизнь путешественникам и мореплавателям. Впрочем, за честь считаться изобретателям компаса борется несколько учёных. Значит, МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.  (не смогли), в помощь 2 сдайд
II Ориентировочный этап –определения темы, совместного целеполагания и планирования деятельности на уроке.	Актуализирует знания по теме. Фиксирует совместно с детьми учебное затруднение, и ищут вместе пути выхода из затруднения.	Сформулируйте тему урока. Какой вопрос можно поставить к теме урока? - Что там уже известно по теме? (прием “З – Х – У”) Работать с 1 и 2 колонкой. Знаю Хочу узнать Узнал	В тетради индивидуально, 1 мин. Обсуждение в группе и классе. Формулируют учебную проблему через вопрос. Ставят цели урока. Планируют способ достижения цели и план ее достижения.
		Как и где будем искать информацию? Какие цели будем решать на уроке? Как будем работать? Сможем индивидуально за короткий период достичь цели?
III Этап освоения нового материала, который организуется в режиме исследовательской деятельности учащихся, обобщения и систематизации полученной информации.	Путь размышления – это путь самый благородный, путь подражания – это путь самый легкий, и путь опыта – это путь самый верный”. Конфуций В ходе урока мы воспользуемся тремя путями, которые ведут к знанию, по мнению философа Конфуция. Попробуем взглянуть на явление глазами физиков. Пройти путь их наблюдений, опытов и размышлений. Организует работу, корректирует выполнение составленного плана и достижения цели урока. После совместного заполнения таблицы, дают определение магнитному полю. Структура : На первом месте располагается определяемое понятие, на втором – указание ближайшего рода, на третьем – видовое отличие	Класс делим на группы (количество групп кратно 3): 1 Лаборатория Гильберта, 2 Лаборатория Эрстеда, 3 Лаборатория Ампера Каждая группа получает оборудование и проводит исследование, заполняя таблицу.	Работают в группах. (задания для групп) Проводят исследования. Обсуждают результаты своих исследований (отчет групп) Совместное заполнение таблицы. Дают определение магнитному полю.
IV Этап деятельностного закрепления изученного материала через решение практических задач и мини-кейсов.	Организует работу в группах	Выполните задания: Кейс 1 Первый металлоискатель; Кейс 2 Магнитные мины; Кейс 3 Как работают «пищалки» в супермаркетах и магазинах?	Комментируют выполнение задания
V Этап контрольно-оценивающей деятельности на уроке.	Организует работу в рабочей тетради.	Выполните тест. Проверьте его выполнение по эталону (эталон на доске) Проанализируйте ход выполнения задания.	Выполняют задания в рабочей тетради. Сопоставляют с эталоном правильность умения применять новое знание в типовых заданиях.
VI Домашнее задание (опережающее задание)	Объясняет особенность выполнения домашнего задания		Записывают задание в дневник
VII Рефлексии учебной деятельности на уроке.	Организует рефлексивную деятельность учащихся на уроке. Подводит итоги урока. Выставляет отметки за урок.	Прием “З – Х – У”. Заполнить 3-ю колонку “Узнал”	Формулируют свою оценку деятельности на уроке. Обсуждают итоги урока и совместной деятельности.

Задания для групп:

группа 1

Лаборатория Гильберта

(ГИЛЬБЕРТ Уильям (Gilbert William) (24.V.1544 - 30.XI.1603) — английский физик. Р. в Колчестере. Учился в Кембридже и Оксфорде. Был придворным врачом королевы Елизаветы. В 1600 издал сочинение «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле...», в котором описал свои исследования (более 600 опытов) магнитных и электрических явлений и построил первые теории электричества и магнетизма. Установил, что магнит всегда имеет два полюса — северный и южный и, распиливая магнит, никогда нельзя получить магнит только с одним полюсом; что одноименные полюсы отталкиваются, а разноименные притягиваются; что железные предметы под влиянием магнита приобретают магнитные свойства (магнитная индукция); обнаружил явление усиления природного магнетизма с помощью железной арматуры. Изучая магнитные свойства намагниченного шара с помощью магнитной стрелки, пришел к выводу, что они соответствуют магнитным свойствам Земли, т е что последняя является большим магнитом. Исходя из этого, объяснил наклонение магнитной стрелки.

Является основоположником науки об электричестве. До 1600 учение об электрических явлениях оставалось практически на уровне знаний Фалеса Милетского, открывшего электрические свойства натертого янтаря. Благодаря Гильберту учение об электричестве обогатилось рядом открытий, наблюдений, приборов. С помощью своего «версора» (первого электроскопа) показал, что способностью притягивать легкие тела (соломинки) обладает не только натертый янтарь, но и алмаз, сапфир, карборунд, опал, аметист, горный хрусталь, стекло, сланцы, сера, сургуч, каменная соль и др., которые он назвал «электрическими». Заметил также, что пламя уничтожает электрические свойства тел, приобретенные при трении. После Гильберта электрические и магнитные явления изучались очень медленно и на протяжении более чем 100 лет было получено мало нового. Теплоту рассматривал (1590) как движение частиц тела. Выступал с критикой учения Аристотеля и способствовал распространению в Англии идей гелиоцентрической системы Коперника.

Задания для группы 1

Оборудование: два полосовых магнита, магнитная стрелка, три скрепки, нить.

Задание 1. Изучение свойств постоянных магнитов

Подвесьте скрепку на нити и поднесите её к магниту.

Одинаково ли скрепка притягивается разными частями магнита?

Найдите места, где скрепка притягивается наиболее сильно. Сколько таких мест вы нашли?

Сделайте вывод.

 В ы в о д 1. У магнита есть области, где притяжение наиболее заметно, — это полюсы (северный и южный).

У магнита обычно бывает два полюса. Нельзя изготовить магнит с одним полюсом. У магнита может быть четыре, шесть и любое чётное число полюсов.

Задание 2. Изучите, как взаимодействуют полюсы магнитов.

Вывод 2. Разноимённые полюсы магнита притягиваются, а одноимённые — отталкиваются.

Задание 3. Используя магнит и магнитную стрелку или скрепку, изучите, может ли магнитное взаимодействие происходить через лист бумаги, книгу, деревянную доску и т. д. Сделайте вывод.

Вывод 3. Магнит способен оказывать действие на магнитную стрелку и скрепку через бумагу, деревянную доску и другие материалы.

Задание 4. Изучите, как изменяется действие магнита на магнитную скрепку при удалении от него.

Вывод 4. При удалении от магнита его магнитное действие ослабевает.

Задание5 получить картину силовых линий магнитного поля полосового магнита. Оборудование: полосовой магнит, магнитная стрелка, лист бумаги., опилки.

Положите полосовой магнит посередине листа бумаги и обведите его карандашом Возьмите магнитную стрелку, поднесите её к северному полюсу магнита и отметьте карандашом её направление. Перемещайте стрелку по листу бумаги вокруг магнита и отмечайте, как изменяется её направление. Изобразите линии магнитного поля вокруг магнита. На лист насыпьте опилки. Сделайте вывод.

Вывод 5. Силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс магнита, силовые линии расположены вокруг магнита.

Группа 2

Лаборатория Эрстеда

Годы жизни: 1777 - 1851
Датский физик, открыл магнитное действие электрического тока

15 февраля 1820 года Эрстед читал лекцию по электричеству. Лекция сопровождалась демонстрациями опытов. На столе находились источник тока, провод, замыкающий его, зажимы, а также компас. Когда ученый замыкал цепь, стрелка компаса вздрагивала и поворачивалась. При размыкании цепи стрелка возвращалась в исходное положение. Это было первое очень простое экспериментальное подтверждение связи электричества и магнетизма.

В июле 1820 года Эрстед повторил свой эксперимент, применив более мощные батареи источников тока. Ему удалось обнаружить, что «магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него», ведь сила действующая между магнитом и проволокой, была направлена не по прямой, соединяющей их, а ей перпендикулярно.

Он также протестировал действие проводников из различных металлов на стрелку. Для этого взял проволоки из платины, золота, серебра, латуни, свинца, железа. Металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, приобретали их, когда через них протекал электрический ток.

Эрстед стал экранировать стрелку от провода стеклом, деревом, смолой, гончарной глиной, камнями, диском электрофора. Экранирование не состоялось. Стрелка упорно отклонялась. Последовал вывод: «Такая передача действия сквозь различные вещества не наблюдалась у обычного электричества и электричества вольтаического».

Задание группы 2

Оборудование: источник тока, ключ, резистор, набор проводов, магнитная стрелка на оси.

Задание 1. Соберите электрическую цепь. Что происходит при замыкании/ размыкании ключа?  Как можно объяснить наблюдаемое явление? Сделайте вывод.

Вывод. Вокруг проводника с током есть магнитное поле, которое и приводит к переориентации магнитной стрелки.

Задание 2. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, набор проводов, ключ, железные опилки, катушка- моток. Что пройдёт при замыкании цепи с железными опилками?

Вывод. Катушка – моток будет вести себя как магнит, притягивать опилки.

Задание 3. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, набор проводов, ключ, железные опилки, катушки- мотка.  Изучите, как изменяется действие катушки- мотка и магнитной стрелки при удалении.

Вывод 3. При удалении действие ослабевает.

Задание 4. Исследование силовых линий различных магнитных полей

Оборудование: источник питания, резистор, ключ, набор проводов, магнитная стрелка, лист картона, прямые магниты (2 шт.), подковообразный магнит (2 шт.), железное кольцо, катушка-моток (виток), мелкие железные опилки.

А) Исследование силовых линий магнитного поля прямого проводника с током.

Б) Исследование силовых линий магнитного поля витка с током.

Изобразите линии магнитного поля вокруг проводника. На лист насыпьте опилки. Сделайте вывод.

Вывод 4. Силовые линии имеют направление, силовые линии расположены вокруг проводника.

Группа 3

Лаборатория Ампера

Андре Мари Ампер (фр. André-Marie Ampère) (1775 — 1836) — французский физик, математик, химик, член Парижской АН (1814), иностранный член Петербургской АН (1830), один из основоположников электродинамики. Знак зодиака — Водолей.

Выдающийся ученый, в честь которого названа одна из основных электрических величин — единица силы тока — ампер. Автор самого термина «электродинамика» как наименования учения об электричестве и магнетизме, один из основоположников этого учения.

Основные труды Ампера в области электродинамики. Автор первой теории магнетизма. Предложил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку (правило Ампера).

Ампер провел ряд экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, для которых сконструировал большое количество приборов. Обнаружил действие магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током.

Открыл (1820) механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Сводил все магнитные взаимодействия к взаимодействию скрытых в телах круговых молекулярных электрических токов, эквивалентных плоским магнитам (теорема Ампера). Утверждал, что большой магнит состоит из огромного количества элементарных плоских магнитов. Последовательно проводил чисто токовую природу магнетизма.

Андре Мари Ампер открыл (1822) магнитный эффект катушки с током (соленоида). Высказал идею об эквивалентности соленоида с током и постоянного магнита. Предложил помещать металлический сердечник из мягкого железа для усиления магнитного поля. Высказал идею использования электромагнитных явлений для передачи информации (1820). Ампер изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф (1829). Сформулировал понятие «кинематика». Проводил также исследования по философии и ботанике.

Задание группы 3

Задание 1.

Оборудование: источник питания, катуш ка, ключ, магнитная стрелка, катушка-моток с выводами (2 шт.), соединительные провода.

Ход работы

1. Проделайте опыты, изображенные на рисунке

2. Сделайте зарисовки этих опытов в тетради.

3. Запишите вывод, который следует из проделанных опытов.

Вывод: проводники с противоположно направленными токами отталкиваются, с одинаково направленными — притягиваются.

Задание 2.

Оборудование: источник питания, катушка, ключ, магнитная стрелка, катушка-моток с выводами (2 шт.), соединительные провода. Изучите, как изменяется взаимодействие катушек- мотков при удалении/ сближении.

Вывод 2. При удалении действие ослабевает/усиливается.

Таблица

вопросы	Лаборатория Гильберта	Лаборатория Эрстеда	Лаборатория Ампера
1.Что нужно сделать для наблюдения взаимодействия?
2. Между какими телами происходит взаимодействие?
3. Как взаимодействуют тела?
4. Как изменяется действие при удалении взаимодействующих тел?
5. Через что происходит взаимодействие?
6. Как можно получить наглядное представление о магнитном поле?

Кейс 1

Первый металлоискатель

.

Первый металлоискатель появился на свет в 1881 году. На железнодорожном вокзале в Вашингтоне выстрелом в спину был смертельно ранен 20-й президент США Джеймс Гарфилд. Пуля застряла в месте, не близком к жизненно важным органам, и врачи пытались извлечь ее из тела президента, но не могли её обнаружить. Тогда свои услуги предложил 34 летний Шотландский физик Александер Грэм Белл. Он в считаные дни создал первый металлоискатель. Металлоискатель безупречно работал в лаборатории Белла, но в госпитале не смог обнаружить пули у президента. Белл настаивал на переносе Гарфилда на другую кровать (почему?), но медики скептически отнеслись к опытам с металлоискателем. И в итоге Джеймс Гарфилд скончался. Белл дал полный отчет о опытах с металлоискателем в Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в августе 1882.

Вопросы:

1.      Можно ли было обнаружить пулю в теле президента с помощью металлоискателя? В чем суть предлагаемого способа.

2.      Что, по вашему мнению, помешало это сделать?

Кейс 2

Магнитные мины

Начало формы

В период второй мировой войны очень большую роль играли магнитные мины, особенно на морском театре военных действий. Магнитные мины обычно сбрасывались на парашюте с самолёта в различных местах моря. После падения в воду парашют автоматически отделялся от мины и она погружалась на дно, где и «поджидала» ко­рабль.

Принцип действия магнитных мин заключается в сле­дующем. Корпус, машины и многие другие детали совре­менного корабля делаются из стали. Все эти части ко­рабля намагничиваются в земном магнитном поле, и ко­рабль в свою очередь становится плавучим источником магнитного поля. На расстоянии 10—15 метров от корабля это поле по величине достаточно, чтобы заставить от­клонить чувствительную магнитную стрелку на некото­рый угол. Такая стрелка или специальная электрическая схема, чувствительная к магнитному полю, может быть связана с запальным приспособлением, воспламеняю­щим заряд взрывчатого вещества. Иногда магнитная стрелка связывается со специальным реле, которое сра­батывает под воздействием магнитного поля, в резуль­тате чего мина всплывает и взрывается вблизи корпуса корабля.

Вопросы:

1.      Как, по вашему мнению, можно защитить корабль от магнитных мин? 

2.      В чем заключается ваша идея, положенная в основу защиты кораблей от неконтактных мин.

Кейс 3

Как работают «пищалки» в супермаркетах и магазинах?

Продавцам и охранникам в супермаркетах за всеми не уследить. Чтобы не допустить воровства, владельцы торговых точек облегчили себе задачу. Специальные рамки на входе и на выходе устанавливаются практически повсеместно.

Что вообще такое «антикражка»?

«Антикражка», «антивор» – система в магазинах самообслуживания, которая не даёт вынести товар бесплатно. Видимая (и слышимая!) её часть – ворота на выходе или в прикассовой зоне. Право на установку таких систем магазины имеют в соответствие с приложением 4 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 года N07-20-03-001.

Антикражные ворота включают антенну и приёмник. Антенна отправляет на приёмник сигнал определённой частоты, и создаётся зона обнаружения.

Если в эту зону внести метку, она определённым образом искажает сигнал. Приёмник улавливает это и отправляет команду, которая активирует систему акустического оповещения.

Сама рамка вреда не причинит, она лишь информирует о выносе товара. Со стороны кассы ворота экранируют, чтобы уменьшить количество ложных срабатываний.

Ворота могут подключать к камерам системы безопасности. Как только рамка срабатывает, стартует запись.

Вопросы:

1.      Шоплифтеры (люди, которые регулярно воруют еду и вещи в магазинах), как это им удается?

PS: Воровать плохо, это подсудное дело. Вы тут все взрослые люди, так что должны понимать последствия. Людей выдают глаза, жесты, язык тела. Вовсе не обязательно «запищать» на рамке, чтобы на вас обратили внимание.

2.      Если вы ничего не украли и неизвестно почему «запищали» на рамке, знаете ли вы как себя вести?