Урок физики в 9 классе «Явление электромагнитной индукции»
Тема урока: ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. 9 класс
Цели урока:
Дидактическая: изучение практической направленности знаний физических законов и формирование умений их применить на практике.
Образовательная: познакомить учащихся с явлением электромагнитной индукции, установить связь между магнитными и электрическими полями, показать значение этого явления для физики и техники. Воспроизвести опыты Фарадея, показать, что индукционный ток появляется при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника.
Развивающая: создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, навыков общения и совместной деятельности. Способствовать развитию умения выдвигать гипотезы, проверять их в процессе эксперимента, анализировать результаты, делать выводы;
Воспитательная: на примере великих ученых показать нравственные и культурные ценности человеческой жизни, идеалы и принципы творческой личности. Формировать умение высказывать свою точку зрения, выступать перед аудиторией, поддерживать интерес учащихся к предмету.
Оборудование:
Приборы и материалы: трансформатор, источник питания, лампочка на подставке, ключ, соединительные провода, миллиамперметры, катушка-моток, полосовой магнит, дугообразный магнит, реостат, штатив, катушка, модель электродвигателя.
компьютер, мультимедийный проектор, планшеты с выходом в Интернет у детей (смартфоны)
Наглядные пособия: интерактивная презентация к уроку выполненная в программе Nearpod (https://nearpod.com/ доступ к ресурсу открыт по коду XEZDR, до 29 июня) рабочие листы.
На интерактивной доске (или ноутбуках у детей) установить приложение «Лаборатория Фарадея», код для скачивания файла виртуальной лабораторной среды PIET https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/faraday
Тип урока: урок изучения нового материала.
Ход урока
слайд 1
Организационный момент.
Здравствуйте, ребята! Для работы просьба подключить ваши планшеты (смартфоны) к интерактивной презентации по коду, ввести ваши фамилии.
На прошлом уроке мы познакомились с физической величиной, характеризующей магнитное поле – магнитный поток. Давайте проверим, как вы усвоили данное понятие.
Школьники проходят в индивидуальном режиме тест по теме «Магнитный поток» с последующей самопроверкой и комментированием правильности написанного ответа.
Вопросы теста:
Вопрос 1. Что представляет собой магнитный поток?
Ответ: множество векторов магнитной индукции, пронизывающих замкнутый контур Правильно, это то множество векторов, которые входят внутрь контура, пронизывая его.
Вопрос 2. Какой буквой обозначается магнитный поток?
Ответ: магнитный поток обозначается буквой Ф
Вопрос 3. В каких единица в системе СИ измеряется магнитный поток ( обозначение)?
Ответ: магнитный поток измеряется в Веберах (Вб)
Вопрос 4. От чего зависит магнитный поток?
Ответ: от индукции магнитного поля, от площади контура, от ориентации контура в пространстве.
Всё правильно.
слайд 3
Вопрос 5 (вопрос с открытым ответом)
Линии магнитной индукции лежат в плоскости замкнутого контура. Как изменится магнитный поток, если модуль вектора магнитной индукции увеличится в 3 раза?
Ответ: магнитный поток увеличится в 3 раза
Кратко подведение итогов теста
3. Выход на тему урока.
слайд 4. Видеоролик.
Почему алюминиевая тарелка парит в воздухе? Почему загорелись лампочки в светильнике?
( школьники пытаются предположить , дать ответы на поставленные вопросы)
Фронтальный эксперимент1.
Собирается цепь: Батарейка, лампа, ключ. При замыкании цепи лампочка загорается.
Почему загорелась лампочка?
Для ответа на вопрос учащиеся называют условия существования электрического тока в цепи: а. Наличие заряженных частиц; б. Наличие источника тока; в. Замкнутость цепи.
Учитель: т.е., если не выполняется, хотя бы одно из условий, ток в цепи возникнуть не может?
Давайте рассмотрим следующий эксперимент.
Опыт 2. Лампочка подключена к модели электродвигателя, вращаем ручку двигателя, батарейки нет, но лампочка горит. Почему загорелась лампочка без источника тока?
Учитель: При каких условиях происходит загорание лампочки? В магнитном поле катушки с током вращается замкнутый контур, и в нём возникает ток. Получается, что магнитное поле может порождать электрический ток.???? (проблема)
слайд 5
Этот вопрос поставили перед собой многие учёные 19 века, в их числе был и английский учёный Майкл Фарадей. В 1822 году он поставил перед собой задачу: «Превратить магнетизм в электричество!» - записал он в своём дневнике. Шёл он к своей цели почти десять лет. Как напоминание о том, над чем ему всё время следует думать, он даже носил в кармане магнит. И такая связь им была установлена в 1831 году 29 августа.
Впоследствии это явление было названо ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИЕЙ, что и является темой нашего урока. Запишите в тетрадь.
Слайд 6.
Такую же задачу: «Превратить магнетизм в электричество!» поставим перед собой и мы. Только на решение этой задачи нам отводится гораздо меньше времени.
Итак, давайте мысленно мы переместимся в те далёкие времена, воспроизведём опыты Фарадея и установим при каком условии в замкнутом контуре можно получить электрический ток.
Для этого мы разбились на 5 групп. Каждая группа получит задание, на выполнение которого отводится 15 минут. Затем представитель группы отчитается о проделанной работе и познакомит всех остальных с полученными выводами вывод.
Первая группа наблюдает возникновение электрического тока в катушке – мотке при внесении и вынесении из неё магнита; вторая группа наблюдает возникновение электрического тока в катушке – мотке при замыкании и размыкании цепи; третья группа наблюдает возникновение электрического тока в катушке – мотке при изменении силы тока реостатом; четвёртая группа наблюдает возникновение электрического тока в катушке – мотке при внесении и вынесении её из магнита; пятая группа наблюдает возникновение электрического тока в катушке – мотке при вращении её внутри магнита с использование виртуальной лабораторной среды PIET
ГРУППА 1. ЗАДАНИЕ. Наблюдение возникновения электрического тока в катушке –мотке при внесении и вынесении из неё магнита.
Цель: выяснить, при каком условии в катушке возникает электрический ток.
Оборудование: катушка – моток, полосовой магнит, миллиамперметр.
Соберите электрическую цепь, состоящую из миллиамперметра и катушки.
Исследовательская деятельность | Результат |
1. Наблюдая за показаниями миллиамперметра, введите один из полюсов магнита в катушку. | |
2. На несколько секунд остановите магнит. Отклонялась стрелка на миллиамперметре? | |
3. Затем выдвиньте магнит из катушки, наблюдая за показаниями миллиамперметра. | |
4. Возникал ли в катушке ток во время движения магнита относительно катушки; во время остановки. | |
5. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита; во время остановки. | |
6.При каком условии в катушке возникал ток? | |
ГРУППА 2. ЗАДАНИЕ . Наблюдение возникновения электрического тока в катушке –мотке при замыкании и размыкании электрической цепи.
Цель: выяснить, при каком условии в катушке возникает электрический ток.
Оборудование: миллиамперметр, катушка – моток, катушка с железным сердечником, ключ, соединительные провода, источник питания.
Соберите установку для опыта по рисунку.
Исследовательская деятельность | Результат |
1. Соберите электрические цепи: 1. Гальванический элемент, ключ, катушка. 2. Миллиамперметр, катушка. Разместите обе катушки на одном металлическом сердечнике. | |
2.Наблюдая за показаниями миллиамперметра, замкните цепь. | |
3. Некоторое время , не размыкая электрической цепи, наблюдайте за показаниями миллиамперметра. | |
4. Затем цепь разомкните, наблюдая в этот момент за показаниями прибора. Повторите эти действия несколько раз. | |
5. Возникал ли в катушке – мотке электрический ток при размыкании и замыкании цепи; при протекании через катушку постоянного тока? | |
6. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку - моток, во время размыкания и замыкания цепи; при протекании через катушку постоянного тока? | |
7. При каком условии в катушке - мотке возникал ток? | |
ГРУППА 3. ЗАДАНИЕ . Наблюдение возникновения электрического тока в катушке –мотке при изменении силы тока с помощью реостата.
Цель: выяснить, при каком условии в катушке возникает электрический ток.
Оборудование: миллиамперметр, катушка – моток, катушка с железным сердечником, ключ, реостат, соединительные провода, источник питания.
Соберите установку для опыта по рисунку.
Исследовательская деятельность | Результат |
1. Соберите электрические цепи: 1. Гальванический элемент, ключ, катушка, реостат. 2. Миллиамперметр, катушка. Разместите обе катушки на одном металлическом сердечнике. | |
2. Замкните цепь. | |
3. Не размыкая электрической цепи, наблюдайте за показаниями миллиамперметра при перемещении ползунка реостата. | |
4.Не размыкая электрической цепи, наблюдайте за показаниями прибора, при протекании через катушку постоянного тока. Повторите эти действия несколько раз. | |
5. Возникал ли в катушке – мотке электрический ток при перемещении ползунка реостата; при протекании через катушку постоянного тока? | |
6. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку - моток, при перемещении ползунка; при протекании через катушку постоянного тока? | |
7. При каком условии в катушке - мотке возникал ток? | |
ГРУППА 4. ЗАДАНИЕ. Наблюдение возникновения электрического тока в катушке –мотке при внесении и вынесении её из магнита.
Цель: выяснить, при каком условии в катушке возникает электрический ток.
Оборудование: катушка – моток, полосовой магнит, миллиамперметр, штатив.
Соберите электрическую цепь, состоящую из миллиамперметра и катушки. Закрепите магнит на штативе.
Исследовательская деятельность | Результат |
1. Наблюдая за показаниями миллиамперметра, введите в один из полюсов магнита катушку. | |
2. На несколько секунд остановите катушку. Отклонялась стрелка на миллиамперметре? | |
3. Затем выдвиньте катушку из магнита, наблюдая за показаниями миллиамперметра. | |
4. Возникал ли в катушке ток во время движения катушки относительно магнита; во время остановки. | |
5. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения катушки; во время её остановки. | |
6.При каком условии в катушке возникал ток? | |
ГРУППА 5. ЗАДАНИЕ. Наблюдение возникновения электрического тока в катушке –мотке при вращении внутри ее магнита, с использование виртуальной лаборатории.
Цель: выяснить, при каком условии в катушке возникает электрический ток.
Оборудование: ноутбук с установленным приложением.
Исследовательская деятельность | Результат |
Запустите с рабочего стола ноутбука лабораторию Фарадея. Используя разные кнопочки, научись менять напряжение на батарейке, количество витков в катушках, устанавливать постоянный и переменный источник тока, менять лампочку на миллиамперметр. | |
| 1. Что происходит с лампочкой при перемещении катушки в катушку, если оставить одну катушку в другой без движения. | |
| 2.Замените лампочку миллиамперметром. Включите медленное вращение магнита. Наблюдайте за показаниями миллиамперметра вращая внутри катушки магнит. | |
| 3.Остановите вращение магниат. Как ведет себя стрелка на миллиамперметре? | |
| 4.Продолжите вращать магнит, наблюдайте за показаниями миллиамперметра. Измените скорость вращения магнита. | |
| 5.Возникал ли в катушке ток во время вращения; во время остановки магнита. | |
| 6.Включите визуализацию магнитного поля. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время вращения катушки; во время её остановки. В какую сторону двигались заряженные частицы в катушке? | |
| 7.При каком условии в катушке возникал ток? | |
Каждая группа знакомит класс с экспериментом и результатом, формулирует вывод.
Если ученики затрудняются, то учитель корректирует и помогает сформулировать вывод.
Слайд 7
Перечислим еще раз, когда же мы можем наблюдать данное явление.
Главный вывод из всех опытов: изменение магнитного потока вызывает возникновение тока в замкнутом контуре.
Данное явление – появление электрического тока и есть явление электромагнитной индукции (ЭМИ)
Слайд 8.
Переставьте слова в данном тексте, чтобы у вас получилось определение явления ЭМИ.
Ток, возникающий в результате этого явления, получил название индукционный.
Ребята, а вы не находите ничего необычного во всех этих опытах?
Правильно!!!! Ток существует, не смотря на отсутствие источника тока!
А ещё как видно из опытов этот ток меняет своё направление, такой ток называется переменным. Именно такой ток у нас вырабатывается в розетках.
А теперь, давайте, вернёмся к нашему опыту с лампочкой и моделью электродвигателя. Попробуем объяснить возникновение в ней тока.
Ответ: катушка вращается в переменном магнитном поле, значит, изменяется магнитный поток, следовательно, в цепи появился индукционный ток и лампочка загорелась.
Вернемся к опыту в видеоролике. Какое явление стало причиной загорания лампочек?
Ответ: явление ЭМИ
Открытие этого явления сыграло решающую роль в техническом прогрессе современного общества. На сегодняшний день явление электромагнитной индукции имеет важнейшее значение для нашей современной жизни, ведь львиная доля электроэнергии вырабатывается на основе этого явления.
Слайд 9
Хотя польза превращения магнетизма в электричество выявилось не сразу, лишь много лет спустя. Приведу вам такой исторический факт. Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошёл богатый коммерсант, оказывающий обществу материальную поддержку, и надменным голосом спросил:
- Всё, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, а где эта магнитная индукция нужна!?
- А для чего годится только что родившийся ребёнок? – ответил рассердившийся Фарадей. На вопрос коммерсанта в последующие годы ответили многие учёные и изобретатели. Явление электромагнитной индукции получило применение не только в промышленных масштабах, но и в быту.
Слайд 10
Перед вами карточки с различными приборами . Попробуйте разложить их на где группы.
Какое устройство вам незнакомо?
Слайд 11-12
Тест с выбором ответа
Какой из приведённых ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?
A. отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током
B. появление тока в замкнутой катушке при опускании в неё постоянного магнита
C. возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле
В катушке, соединенной с гальванометром, перемещают магнит. Величина индукционного тока зависит
А. от того, вносят магнит в катушку или его выносят из катушки
Б. от скорости перемещения магнита
Слайд 13
Рефлексия. Подведём итог нашего урока.
Напишите ваши пожелания и отзывы к уроку (можно отправить смайлик, свою фотографию и т.д.)
Домашнее задание:
Оформить краткий конспект в тетради «Явление электромагнитной индукции» используя материал учебника.
