Емельянченко Н.Д., Сакович А.Л. Обобщающий урок по теме «Силовые поля»

Емельянченко Н.Д., Сакович А.Л. Обобщающий урок по теме «Силовые поля» // Фізіка. Праблемы выкладання. – 2007. – № 1 . – С. 25-31.

Авторский вариант

Предмет – физика.

Класс – 10 (одиннадцатилетняя школа); 11 (двенадцатилетняя школа).

Уровень обучения – профильный.

Тема – Обобщающий урок по теме «Силовые поля».

Продолжительность – 90 минут.

Место урока в теме – последний урок в теме «Электромагнитная индукция».

Краткая характеристика класса. В классе 25 человек, из них 16% учащихся по уровню обучения соответствуют базовому уровню обучения, остальные 84% соответствуют профильному уровню обучения, из них 28% посещают дополнительные занятия по физике для подготовки к олимпиадам – углубленный уровень. Логическое мышление достаточно развито у всех учащихся. Умеют сосредоточенно работать 84% учащихся. Зрительная память хорошо развита у 80% учащихся, образная – у 30%, слуховая – у 40%, моторная – у 15%. У большинства учащихся сочетаются различные формы памяти. 10 человек в классе имеют ослабленное зрение.

Учащиеся в достаточной мере овладели приемами работы в парах, группах, большинство из них умеет делать логические умозаключения на основе полученной информации.

Образовательная цель урока – учащиеся должны:

  •     повторить и систематизировать знания о силовых и энергетических характеристиках гравитационных, электростатических, вихревых электрических и магнитных полей;
  •     установить аналогию между величинами и закономерностями, описывающими гравитационные, электростатические, вихревые электрические и магнитные поля; 
  •     освоить метод «Аналогии» при решении задач. 

Задачи личностного развития учащихся создать условия для развития:

  •     логического мышления учащихся (методы сравнения и обобщения);
  •     проявления индивидуальных способностей;
  •     коммуникативных способностей;
  •     формирования научного мировоззрения.

Приборы и оборудование: графопроектор или персональный компьютер с мультимедийным проектором, листы ватмана, маркеры.

Ход урока

Первый этап. Ориентировочный – 5 мин.

Цель этапа – выделить признаки для сравнения силовых полей.

Педагогические задачи:

  •     развивать логическое мышление учащихся путем закрепления навыка сравнения и обобщения материала;
  •     развивать критичность мышления;
  •     показать аналогичность физических законов и явлений для различных силовых полей;
  •     создать условия для работы в группах;
  •     развивать коммуникативные навыки.

 

Содержание деятельности учителя Содержание деятельности учащихся Методические материалы

1. Организовывает работу в парах: сообщает задание для работы: назвать признаки для сравнения силовых полей; фиксирует на доске названные признаки.

2. Организовывает и направляет обсуждение предложенных признаков, выделить основные.

10 мин.

1. Обсудить задание в паре и сообщить результат учителю.

2. Участвовать в обсуждении предложенных признаков.

В результате обсуждения выделяют следующие признаки:

  • источник поля;
  • величина, характеризующая взаимодействие;
  • силовая характеристика;
  • воздействие на объект и его математическое выражение;
  • потенциальность;
  • энергетическая характеристика;
  • энергия поля;
  • работа поля.
Рабочая тетрадь.

3. Организовывает работу в группах: сообщает задания для работы: заполнить таблицу для сравнения силовых полей по выделенным признакам; консультирует группы во время работы.

20 мин.

3. По ходу обсуждения в группе, учащиеся заполняют таблицу.

Чистые бланки с таблицей (приложение, таблица 1)

4. Создает условия для афиширования работ.

10 мин.

4. Заполненные учениками таблицы вывешиваются на стене (доске и т.д.). Учащиеся изучают другие таблицы, сравнивают со своими, дополняют, корректируют и т.п.

Заполненные таблицы.

5. Предъявляет свой вариант таблицы (приложение, таблица 2). Желательно в таблице сделать несколько ошибок.

5 мин.

5. Обсуждают предложенный учителем вариант, корректируют свои записи, ищут ошибки в таблице.

Графопроектор или персональный компьютер с мультимедийным проектором.

Третий этап. Закрепление материала – 15 мин.

Цель этапа – показать практическое значение проделанной работы.

Педагогические задачи:

  •     показать применение метода «Аналогии» при решении задач повышенной трудности.

 

Содержание деятельности учителя

Содержание деятельности учащихся

Методические материалы

1. До урока составляет карточку с решением задач.

2. На примере двух задач  показывает применение метода «Аналогии» при решении задач повышенной трудности.

Анализируют метод решения предложенный учителем.

Графопроектор или персональный компьютер с мультимедийным проектором, или распечатки с задачами (приложение, карточки 1, 2).

Четвертый этап. Выходной контроль – 20 мин.

Цель этапа – определить степень выполнения образовательных целей.

Педагогические задачи:

  •     проверить степень усвоения материала;
  •     создать условия для самооценки, коррекции знаний.

 

Содержание деятельности учителя

Содержание деятельности учащихся

Методические материалы

1. До урока готовит выходной тест, тиражирует его; готовит «Ответы к тесту».

2. Раздает тест учащимся и принимает выполненные задания (если предполагается выставлять и фиксировать отметки за выполнение теста).

3. Организует обсуждение результатов тестирования и участвует в нем.

1. Выполняют выходной тест.

2. Проводят самопроверку по образцу.

3. Участвуют в обсуждении результатов тестирования (коррекция).

Выходной тест (приложение, карточка 3).

Ответы к тесту (приложение, карточка 4).

Пятый этап. Домашняя работа – 5 мин.

Цель этапа – закрепление метода «Аналогии».

Педагогические задачи:

  •     способствовать формированию уверенности учащихся в собственных силах; развивать индивидуальные способности учащихся;
  •     закрепить полученные навыки.

 

Содержание деятельности учителя

Содержание деятельности учащихся

Методические материалы

1. Готовит домашнее задание.

2. Консультирует учащихся.

Выполняют домашнее задание.

Домашнее задание (приложение, карточка 5).

Условиями, необходимыми для реализации предложенного урока, являются:

  •     наличие в классе не менее 70 % учеников, соответствующих профильному уровню обучения;
  •     наличие учителя, владеющего методами решения олимпиадных задач.

Приложение.Таблица 1. Силовые поля

Признаки и формулы для сравнения

Поле

                 

Гравитационное.

                 

Электростатическое.

                 

Магнитное

                 

Вихревое электрическое

                 

Карточка 1

Пример 1

Задача 1. Определите работу электростатического поля при перемещении точечного заряда q в поле точечного заряда Q из точки А, расположенной на расстоянии r1 от заряда Q, в точку В, расположенной на расстоянии r2.

Работа электростатического поля при перемещении заряда q не в однородном поле от точки А к точке В можно найти, используя следующее уравнение image001,  где  . Тогда .

Задача 2. Определите работу гравитационного поля планеты массой М по перемещению тела массой т из точки удалённой от центра этой планеты на r1 до расстояния r2.

При решении задачи воспользуемся методом аналогии. Сравнивая два неоднородных поля: гравитационное поле планеты и электростатическое точечного заряда, – и их признаки, делаем вывод, что при решении можно применить следующую формулу:  , где   – потенциалы гравитационного поля. Тогда  .

Карточка 2

Пример 2

1. Электростатическое поле образовано двумя параллельными пластинами воздушного конденсатора. Определите напряженность между пластин, если электроемкость конденсатора С, заряд на пластинах q, расстояние между пластин d.
Напряженность электростатического поля можно найти через напряжение между пластин  , где Δx = d,  . Тогда  .
2. Индукция однородного магнитного поля внутри цилиндра радиуса r = 0,1 м линейно возрастает со временем:   (коэффициент α = 10–3 Тл/с). Магнитное поле направлено вдоль оси цилиндра. Чему равна напряжённость вихревого электрического поля на расстоянии l = 0,2 м от оси цилиндра?

При решении задачи воспользуемся методом аналогии. Сравнивая два поля: электрическое поле и вихревое электрическое поле, записываем, что  , где  .

Обратите внимание, что электростатическое поле потенциально, поэтому расстояние Δx не зависит от формы силовой линии, а определяется только разностью между конечной и начальной координаты. Вихревое электрическое поле является не потенциальным, линии напряженности замкнуты, поэтому расстояние  . Тогда   , Е = 2,5•10–5 В/м.

  
Карточка 3

Тест

1. Установите для величин электрического поля q, E, φ аналоги гравитационного поля.

2. Установите формулу для определения потенциала гравитационного поля для точечной массы на расстоянии R.

3. Определите работу гравитационного поля точечной массы при перемещении тела из одной точки в другую не по эквипотенциальной поверхности.

4. Небольшое тело массы m и зарядом +q скользит с высоты H по наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол α. Определить скорость тела у основания наклонной плоскости, если в вершине прямого угла, образованного высотой H и горизонтом, находится неподвижный точечный заряд +q0.
5. Индукция магнитного поля внутри цилиндра радиуса 8 см возрастает со временем по закону   (коэффициент α = 10–4 Тл/с2). Магнитное поле направлено вдоль оси цилиндра. Чему равна напряжённость вихревого электрического поля на расстоянии 0,1 м от оси цилиндра в момент времени: а) t1 = 1 c, б) t2 = 4 c? Подсказка.  .

  Карточка 4

Ответы к тесту

1. масса m; ускорение свободного падения g*; величина, равная  .
2.  .
3.  .

4.  .

5.  , E1 = 6,4•10–6 В/м, E2 = 2,56•10–5 В/м.
 

Карточка 5

Задание на дом

1. Древние греки считали Землю плоским диском, вращающимся вокруг своей оси. Пусть радиус такого диска 40000 км, период обращения 24 ч, а среднюю плотность материала диска принять равной 5,5•1033. Определите толщину этого диска, если ускорение свободного падения g = 9,8 м/с2.

 Ответ:  , h » 4,3·106 м.

2. На гладкой горизонтальной плоскости находится диэлектрическое кольцо радиуса R массы m с равномерно распределённым по нему зарядом q, помещённое в магнитное поле индукции В, перпендикулярное плоскости кольца. Определите угловую скорость кольца непосредственно после выключения магнитного поля.

Ответ:  .

Для тех, кто не решил задачи в тесте.
 

3. Небольшое тело массы m и зарядом +q скользит с высоты H по наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол α. Определить скорость тела у основания наклонной плоскости, если в вершине прямого угла, образованного высотой H и горизонтом, находится неподвижный точечный заряд +q0.

Ответ:  .

4. Индукция магнитного поля внутри цилиндра радиуса 8 см возрастает со временем по закону   (коэффициент α = 10–4 Тл/с2). Магнитное поле направлено вдоль оси цилиндра. Чему равна напряжённость вихревого электрического поля на расстоянии 0,1 м от оси цилиндра в момент времени: а) t1 = 1 c, б) t2 = 4 c? Подсказка.  .

Ответ:  , E1 = 6,4•10–6 В/м, E2 = 2,56•10–5 В/м. {mospagebreak}

Таблица 2

Силовые поля

Признаки и формулы для сравнения

Поля

Источник поля

Величина, характеризующая взаимодействие

Силовая
характеристика

Сила

Потенциаль-
ность поля

Энергетическая характеристика

Энергия

Работа поля

Гравита-
ционное

Тело, имеющее массу

Масса m

Ускорение
свободного
падения

Потен-
циально

image026

image028

Материальная точка, тела сферической формы

image031

 

Электро-
статическое

Неподвижный заряд

Заряд

q

Напряжённость

Потен-
циально

точечный заряд, сфера

 

Магнитное

Движущийся электрический заряд

Элемент тока

Индукция

Не потен-
циально

A = W1W2

Вихревое
электри-
ческое

Изменяющееся магнитное поле

Скорость изменения магнитного поля

Напряжённость

Не потен-
циально

   

Выложил alsak
Опубликовано 17.07.07
Просмотров 12365
Рубрика Уроки по физике
Тема Динамика
Магнитное поле