Урок физики на тему: «Магниты. Магнитное поле и его свойства. Магнитное поле Земли»

Методическая разработка урока физики

преподавателя Уразовой Г.К.

 

Дисциплина « Физика».

Тема: «Магниты. Магнитное поле и его свойства.

Магнитное поле Земли».

Цели урока:

Образовательные

формирование понятия о магнитах и магнитном поле, их свойствах и характеристиках, а также о магнитном поле Земли; выяснить причины его изменения, показать применение магнитов в быту и технике, провести сравнение магнитного поля с электрическим, применение полученных знаний при решении задач.

Развивающие

формирование научного мировоззрения, целостной картины мира, акцентируя внимание о материальности магнитного поля на основе рассмотрения действия магнитного поля на заряды и токи; формирование навыков самостоятельной работы, умения сравнивать, анализировать.

Воспитательные 

формирование познавательного интереса к предмету, воспитание сознательной трудовой дисциплины, коммуникативных умений.

Методическая цель урока: показать нетрадиционный урок физики с помощью мультимедийных технологий.

Тип урока: комбинированный.

Методы и формы обучения.

Показательно – иллюстративные с применением мультимедийных технологий:

словесный — беседа;

наглядный — видеоурок, видеодемонстрация.

контролирующий — решение задач.

 

Междисциплинарные связи: биология, литература, математика.

Оборудование и технические средства обучения:

1. мультимедийный проектор;

2. ноутбук;

3. экран;

4. колонки;

5. презентации к уроку «Постоянные магниты. Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле Земли».

6. раздаточный материал: тестовые задания.

Продолжительность урока: 90 мин.

План урока:

Организационный момент (2 мин.).

Актуализация знаний (15мин.)

Изучение нового материала (40 мин.).

Закрепление, отработка умений (28 мин.).

Подведение итогов урока (3 мин.).

Домашнее задание (2 мин).

Ход урока:

1. Организационный момент.

Приветствие. Контроль посещения урока. Информация об особенностях урока.

2. Актуализация знаний.

1) Фронтальный опрос по теме: « Электрическое поле».

Что называется электрическим током?( ответ: эл. ток – упорядоченное движение заряженных частиц.)

Что может заставить заряженные частицы упорядоченно двигаться? (ответ: электрическое поле.)

Что называют электрическим полем? ( ответ: эл. поле – это особый вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов.)

Назовите свойства электрического поля?

( ответ: а) порождается эл. зарядами; б) обнаруживается по действию на заряд; в) действует на заряд с некоторой силой.)

Вокруг каких тел возникает электрическое поле?( ответ: эл. поле возникает вокруг любого покоящегося заряда.)

2) Тестирование по вариантам.

У каждого студента на столе лежит лист с тестовыми заданиями по вариантам. На выполнение 5 мин. После выполнения меняются с соседом по парте для взаимопроверки.

Тесты оцениваются по следующим критериям:

«5» - за 6 правильных ответов, «4» - за 5 правильных ответов, «3» - за 3 - 4 правильных ответов, «2» - менее 3 правильных ответов.

/data/files/a1478032143.ppt (урок физики "Магниты. Магнитное поле")ТЕСТ. Электрическое поле

Вариант 1

1.В вакууме заряженные тела

а) не взаимодействуют

б) взаимодействуют, если заряды велики

в) всегда взаимодействуют

2.Кто ввел в науку термин “электрическое поле”?

а) Архимед б) И. Ньютон в) М. Фарадей

3.Электрическое поле создается

а) любыми телами

б) любыми заряженными телами

в) вакуумом

4.Как называется сила, с которой электрическое поле действует на заряженное тело?

а) магнитная

б) выталкивающая

в) электрическая

5.Электрическое поле создается заряженным шаром. Одинаковые заряды помещают в точки 1, 2, 3. В каких точках модули электрических сил равны?

 

а) 1 и 2 б) 1 и 3 в) 2 и 3

6.Основным свойством электрического поля является действие на

а) любые тела

б) организм человека

в) заряженные тела

ТЕСТ. Электрическое поле

Вариант 2

Как зависит сила взаимодействия между зарядами от рас­стояния между ними?

а) такой зависимости нет

б) чем больше расстояние, тем меньше сила

в) чем больше расстояние, тем больше сила

Заряды взаимодействуют посредством

а) воздуха

б) электрического поля

в) электромагнитных волн

Электрическое поле можно обнаружить по его действию на

а) органы чувств (например, по запаху)

б) незаряженные тела

в) заряды

Какая сила называется электрической силой?

а) любая сила, действующая на заряженное тело

б) любая сила, действующая на заряженное тело, находящееся в электрическом поле

в) сила, с которой электрическое поле действует на заряженное тело

Модули электрических сил, действующих на одинаковые заряды, которые помещены в точки 1 и 2, равны. Где может находиться заряженное тело, создающее это поле?

а) в точке А

б) в точке В

в) в точке С

 

 

6. Что представляет собой электрическое поле?

а) вещество

б) особый вид материи

в) физическое тело

 

 

Ответы к тестам

 

3. Формирование новых знаний.

Постановка учебной проблемы.

Просмотр фрагмента мультфильма Смешарики, серия « Магнетизм».

Учитель: о чем мы будем говорить на уроке?( о магнитах, их свойствах, о магнитном поле).

Сообщение темы и целей урока. Записывают в тетрадь.

Мотивация изучения темы урока.

Слово «магнит» не является для вас новым. Магниты являются существенными компонентами таких устройств, как электрические двигатели, динамики, компьютеры, проигрыватели компакт-дисков, микроволновые печи. Магниты используются в датчиках, приборах, производственном оборудовании, научных исследованиях. Когда человек научился создавать искусственные магниты, он сумел воплотить в жизнь свои давние и заветные мечты. Человек создал телефон, телеграф, радио, телевидение, компьютер, мобильный телефон, без которых мы не представляем сейчас нашу жизнь.

Но что же представляют собой магниты?

Основная часть.

План изложения основной части.

Историческая справка. Постоянные и искусственные магниты.

Применение магнитов.

Магнитное поле, его свойства и характеристики.

Сравнение свойств электрического и магнитного полей.

Магнитное поле Земли.

Аномалии и магнитные бури.

Северное сияние.

 

Магнитные явления известны людям из глубокой древности. Еще древние греки знали, что существует особый минерал, способный притягивать железные предметы. Это был один из минералов железной руды, который сейчас известен как магнетит. Его залежи находились возле города Магнессии на севере Турции. Слово « магнит» в переводе с греческого, означает камень из Магнессии. Впервые свойства магнитных материалов использовались в Китае, именно там в III веке до н.э. был сконструирован первый компас, и только кXIIв. он стал известным в Европе. А первой крупной работой, посвященной исследованию магнитных явлений является книга У. Гильберта

« О магните», вышедшей в 1600 г.

Магниты – тела, сохраняющие намагниченность в течение длительного времени.

Полюс- место магнита, где обнаруживается наиболее сильное действие. Различают северный(синяя часть магнитаN)полюс и южный( красная часть магнитаS). Чаще всего встречаются магниты следующей формы: дугообразный(подковообразный) магнит, полосовой магнит. Существуют искусственные и естественные магниты. Искусственные магниты- сталь, никель, кобальт. Естественные магниты- магнитный железняк. Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, на Украине, в Карелии, Курской области.  Природные магниты в разных странах назывались по – разному: китайцы называли их чу-ши; греки- адамас и каламита.

Свойства постоянных магнитов.

Одноименные полюса магнитов отталкиваются, разноименные полюса - притягиваются.

 

Применение магнитов. Рассказ студента с демонстрацией презентации.

Магниты создают вокруг себя магнитное поле.

Просмотр видеоурока « Магнитное поле, его свойства».

Содержание видеоурока.

 

Сегодня на уроке мы с вами поговорим о магнитном поле и его свойствах. В качестве эпиграфа к нашему уроку, возьмем слова Джеймса Клерка Максвелла «Исследования Ампера… принадлежат к числу самых блестящих работ, которые проведены когда-либо в науке».

 

Мы с вами уже знаем, что между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой заряд.

Однако долгое время оставался неразрешимым вопрос о том, могут ли между электрическими зарядами существовать силы иной природы? Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим опыт, проведенный французским физиком Андре-Мари Ампером в 1820 году.

Ампер взял два гибких провода и укрепил их вертикально, а затем присоединил нижние концы проводов к полюсам источника тока. При таком подключении с проводниками не обнаруживалось никаких изменений. Проводники заряжались от источника тока, но заряды проводников при разности потенциалов между ними в несколько вольт ничтожно малы. Поэтому кулоновские силы никак не проявляются.

Затем Ампер замкнул другие концы проводников небольшой проволочкой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления. Оказалось, что при таком подключении проводники начинают отталкиваться друг от друга. Если же поменять направление токов так, чтобы они текли в одном направлении, то проводники начинали притягиваться друг к другу.

Это взаимодействие не может быть вызвано электростатическим полем по следующим причинам. Во-первых, при размыкании цепи взаимодействие проводников прекращается, хотя заряды на проводниках и их электростатические поля остаются. Во-вторых, одноименные заряды (электроны в проводнике) всегда только отталкиваются.

В том же 1820 году ХансКристиан Эрстед провел свою серии опытов.

Он располагал проводник над магнитной (или под ней) параллельно ее оси. При пропускании тока по проводнику, стрелка начинала отклоняться от своего первоначального положения. При размыкании цепи — стрелка возвращалась в своё первоначальное положение. Этот опыт наглядно показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие поворот магнитной стрелки, то есть силы, подобные тем, которые действуют на нее вблизи постоянных магнитов.

Поэтому взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами, называют магнитными.

Силы же, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

Действие магнитных сил было обнаружено в пространстве и вокруг отдельно движущихся заряженных частиц.

Так, русский и советский физик Абрам Фёдорович Иоффе в 1911 году наблюдал отклонение магнитных стрелок, расположенных вблизи пучка движущихся электронов. Схема его опыта довольно проста. Над и под трубкой, через которую пропускался поток электронов, находились две одинаковые, но противоположно направленные магнитные стрелки, укрепленные на общем кольце, подвешенном на упругой нити. При прохождении в трубке потока электронов магнитные стрелки поворачивались.

Таким образом, многочисленные опыты привели ученых к выводу, что вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов, существует магнитное поле.

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Магнитное поле можно обнаружить и исследовать с помощью железных опилок, магнитной стрелки, а также небольшого контура или рамки с током, причем собственное магнитное поле контура должно быть слабым по сравнению с исследуемым.Проводники, подводящие ток к контуру, должны быть расположены вблизи друг друга или сплетены между собой, тогда их магнитные поля взаимно компенсируются.

Главные выводы студенты записывают в тетрадь.

«Увидеть» магнитное поле можно с помощью железных опилок.

Видео - демонстрация линий магнитного поля.

Магнитная линия – воображаемая линия, вдоль которой выстраивались бы оси магнитных стрелок.

Рис. Схематическое изображение магнитной линии

 

 

 

Теперь поговорим о свойствах магнитных линий. Во-первых, у магнитных линий нет ни начала, ни конца. Это линии замкнутые. Раз магнитные линии замкнуты, то не существует магнитных зарядов, и магнитное поле является вихревым.

Второе: это линии, которые не пересекаются, не прерываются, не свиваются каким-либо образом. При помощи магнитных линий мы можем характеризовать магнитное поле, представить себе не только его форму, но и говорить о силовом воздействии. Если изображать большую густоту таких линий, то в этом месте, в этой точке пространства, у нас силовое действие будет больше.

Если линии располагаются параллельно друг другу, их густота одинакова, то в этом случае говорят, что магнитное поле однородно. Если, наоборот, этого не выполняется, т.е. густота разная, линии искривлены, то такое поле будет называться неоднородным.

 

Заполнение таблицы « Сравнение свойств электрического и магнитного поля». Для магнитного поля студенты заполняют самостоятельно.

 

Мы уже говорили о магнитных линиях, о действиях магнитного поля, о его свойствах. Пришла пора поговорить о его количественных характеристиках.

Индукция магнитного поля – одна из важнейших количественных характеристик магнитного поля.

B=

Магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля. Единица измерения магнитной индукции названа в честь сербского ученого Николы Тесла, т.е. индукция измеряется в теслах (Тл).

 

Магнитное поле Земли. Рассказ студента.

Наш земной шар – это огромный космический магнит. Впервые эту мысль высказал английский физик Уильям Гильберт. Он изготовил шарообразный магнит и исследовал его с помощью маленькой магнитной стрелки. Внешние, расплавленные, слои ядра Земли находятся в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля, формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли. Магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении, то есть вдоль его магнитных линий. На этом и основано применение компаса. Как и обычный магнит, земной шар имеет два магнитных полюса: северный и южный. Так как разноименные полюсы магнитов притягиваются, то северный полюс магнитной стрелки указывает направление на Южный магнитный полюс Земли. Этот полюс удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км. Северный магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса. Таким образом, магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Это приводит к тому, что направление стрелки компаса не совпадает с направлением географического меридиана, и она лишь приблизительно показывает направление на север. Магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами.За последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад. Перелетные птицы обладают способностью видеть магнитное поле Земли. Они ориентируются в любой местности и находят дорогу домой по линиям магнитного поля. 

Рассказ учителя.

Аномалии и магнитные бури

На поверхности Земли имеются территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине. Такие области называются областями магнитной аномалии. Одна из таких территорий – Курская магнитная аномалия. 

Иногда на Земле возникает кратковременное изменение магнитного поля Земли, так называемые магнитные бури. Наблюдения показывают, что они связаны с солнечной активностью. С поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки частиц: электронов и протонов. Они летят во всех направлениях, в том числе и к Земле. Магнитное поле, создаваемое этими частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю.

Магнитные бури оказывают сильное влияние на все живое на Земле. Изучением влияния различных факторов погодных условий на организм здорового и больного человека занимается специальная дисциплина - биометрология. Магнитные бури вносят разлад в работу сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системы, а также изменяют вязкость крови. 

 

Полярное (северное) сияние

При взаимодействии заряженных частиц с магнитным полем Земли наблюдается их отклонение от первоначального направления в районы магнитных полюсов. В этих регионах Земли частицы влетают в верхние слои атмосферы, вызывая их ионизацию. Это приводит к возникновению красивейших явлений природы – полярных сияний.

Вопрос: как вы думаете, зачем Земле магнитное поле?

Земное магнитное поле надежно защищает поверхность Земли от космического излучения, действие которого на живые организмы разрушительно. Не будь у Земли магнитного поля, защищающего ее от солнечной радиации, наша планета превратилась бы в выжженную пустыню, а живые существа погибли бы. 

4. Закрепление изученного материала.

Решение качественных задач.

В известном романе Жюля Верна “Пятнадцатилетний капитан” на судне злоумышленник Негоро, желая сбить корабль с правильного курса, незаметно подложил под судовой компас железный брусок. Злой умысел удался: корабль пошел по неверному пути. Почему? (железный брусок притягивал к себе магнитную стрелку компаса, который при этом давал неверные показания.) 

Почему удобно пользоваться намагниченной отверткой? (она лучше удерживает железные шурупы) 

Укажите полюсы магнитов, учитывая, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный его полюс.

Начертите расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке.

 

Почему иголка притягивает скрепку? ( стала магнитом)

Поэт М. А. Дудин написал следующие строки:

Ах, как играет этот Север!

Ах, как пылают надо мной

Разнообразных радуг веер

В его короне ледяной!

Ему, наверно, по натуре

Холодной страсти красота,

Усилием магнитной бури

Преображенная в цвета…

Какому явлению посвящены они? ( Северное сияние)

Когда к магнитной стрелке поднесли один из полюсов постоянного магнита, то южный полюс стрелки оттолкнулся. Какой полюс поднесли? (южный, так как одноименные полюса отталкиваются)

 

Почему на Земле есть Северное сияние, а на Луне нет? ( у Луны нет магнитного поля)

Почему долларовая купюра в неоднородном магнитном поле отклоняется к одному из полюсов? (Краска долларовой купюры содержит соли железа).

 

Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его шляпке приблизить южный полюс стального магнита?( южный)

Как будет действовать наэлектризованная положительно палочка на магнитную стрелку?( Никак. На магнитную стрелку действует магнитное поле. Наэлектризованная палочка создает электрическое поле, которое не действует на магнитную стрелку.)

Будет ли действовать магнит на магнитную стрелку, если между ними поместить руку? (будет)

Зачем при хранении дугообразного магнита его концы соединяют железным бруском (якорем)?(Для того чтобы предохранить магнит от размагничивания).

Намагниченная стальная пластинка, опущенная в сосуд с соляной кислотой, растворилась. Куда девалась магнитная энергия пластинки?

(Перешла во внутреннюю энергию раствора).

К небольшому латунному диску свободно подвесили несколько стальных иголок, как показано на рисунке. Если снизу к иголкам медленно подносить сильный магнит (например, южным полюсом), то сначала иголки разойдутся, а затем, когда магнит приблизится почти вплотную, снова вернутся в вертикальное положение. Почему?(Сначала магнит создает в нижних концах иголок одноименные магнитные полюса, что вызывает отталкивание иголок друг друга. Когда магнит приближается на достаточно малое расстояние, взаимодействие между ним и каждой из иголок становится сильнее взаимодействия между иголками, и они опускаются, притягиваясь к магниту).

Решение расчетных задач.

Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной

5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

Дано: СИ Решение:

=5 см 0,05м B =

F=50 мН 0,05НB =

I=25 А

B-? Ответ: 0,04 Тл.

 

С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, длиной 0,1 м, в котором сила тока 50 А. Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

 

Дано: СИ Решение:

B=10 мТл 0,01 Тл В=

I=50 A

=0,1мF= 0,010,05 Н.

F-? Ответ: 0,05Н.

 

5. Рефлексия , выставление оценок.

6. Домашнее задание:

1. Конспект.

2. Составить кроссворд по изученной теме. (объем 10 слов).

3. Подготовить сообщения на тему: « Компас, история его открытия» или

« Открытие Курской магнитной аномалии», « Северное сияние»( на выбор).

Литература:

Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика – 10. М., Просвещение, 2010 г.

2. Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов Физика для средних специальных учебных заведений.- М.:ООО ТИД «Альянс», 2005. – 512 с.

4. З.В. Александрова, И.В. Баданина, Е.В. Зеленская. Уроки физики с применением информационных технологий – М.: Глобус, 2009. – 313 с.

Интернет – ресурсы:

1. http://www.physbook.ru

2.videouroki.net

3. interneturok.ru