УРОК ФИЗИКИ. 8 КЛАСС. Учитель: Гамзулин С.Л.

УРОК ФИЗИКИ.
8 КЛАСС.
Учитель: Гамзулин С.Л.
ГУ «Дмитриевская средняя школа», Тимирязевского района, СКО.
Тема «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона»
Цели:
1. Рассмотреть, как происходит взаимодействие точечных зарядов.
2. Добиться понимания учащимися закона Кулона, его физического
смысла и границ применения.
3. Сравнить электростатические и гравитационные силы.
Оборудование: компьютер, экран и проектор, электронный учебник «8 класс
ФИЗИКА», презентация «Взаимодействие электрических зарядов. Закон
Кулона» (приложение 3), документкамера, стенд «Периодическая таблица
химических элементов Д. И. Менделеева»
Ход урока:
1. Организационный момент.
Ребята, в течение двух последних уроков мы с вами рассматривали начала
электростатики, строение атомов. Начиная с этого урока, мы приступим к
изучению количественных законов электромагнитных взаимодействий, а
сегодня рассмотрим основной закон электростатики – закон взаимодействия
двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц (закон Кулона).
Но прежде, вспомним, что мы с вами изучили на прошлом уроке.
2. Фронтальный опрос:
Используя документкамеру и периодическую таблицу Д. И. Менделеева
учащиеся определяют количество протонов, нейтронов и электронов в
атомах заданных элементов.
3. Объяснение нового материала:
Теперь рассмотрим значение электрических взаимодействий. На экране
первые слайды презентации «Взаимодействие электрических зарядов.
Закон Кулона» (приложение 3). Какова их природа, мы с вами уже знаем.
В начале 18-го века французский ученый Шарль Дюфе объяснил
притяжение и отталкивание наэлектризованных тел существованием двух
типов электрических зарядов. Бенджамин Франклин предложил
1
назвать электрические заряды одного типа положительными, а другого
типа - отрицательными. Было выяснено также, что одноименно
заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные притягиваются.
В 1785 году французским ученым Шарлем
Огюстеном Кулоном были получены первые
результаты опытов по измерению силы
взаимодействия двух точечных зарядов. Для
измерения этой силы Кулон использовал
крутильные весы. Их основным элементом
был легкий изолирующий стрежень
(коромысло) -3, подвешенный за его середину
на серебряной упругой нити 4. Верхний конец
нити прикреплен к проградуированной шкале
7. С помощью этой шкалы определяют угол
закручивания нити.
Маленькая тонкая незаряженная сфера 1 на одном конце коромысла
уравновешивалась бумажным диском 5 на другом конце. Поворотом
коромысла она приводилась в контакт с такой же неподвижной заряженной
сферой 2, в результате чего ее заряд делился поровну между сферами.
Диаметр сфер выбирался намного меньше, чем расстояние между сферами,
чтобы исключить влияние размеров и формы заряда на результаты
измерений.
Для упрощения понимания сути
физического процесса мы рассмотрим
новую модель - точечный заряд (так
же как материальная точка,
кристаллическая решетка)
Запишем определение: Точечный
заряд – заряженное тело, размер
которого много меньше расстояния
его возможного действия на другие
тела.
Все части прибора помещены в
стеклянный цилиндр, на поверхности
которого нанесена шкала,
позволяющая определять расстояние
между шариками при различных положениях.
2
При сообщении сферам одноименных зарядов они начинали отталкиваться,
закручивая упругую нить. Максимальный угол поворота коромысла, был
пропорционален силе, действующей на сферу 1.
Кулон определял силу взаимодействия заряженных сфер по углу
закручивания нити в зависимости от расстояния между ними.
В результате многочисленных измерений силы взаимодействия двух
неподвижных точеных зарядов в вакууме Кулон установил закон, названный
впоследствии его именем. На экран выводится текст электронного учебника
(модуль «Основы электродинамики», подмодуль «Электростатика», Тема
«Закон Кулона»).
Закон Кулона:
Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами,
находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей
зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и
направлена по прямой, соединяющей заряды:
где:
q1, q2 - величина зарядов [Кл]
r - расстояние между зарядами [м ]
k – коэффициент пропорциональности
F12 - сила Кулона (кулоновская сила) [Н]
(Ребята давайте запишем в тетрадь закон Кулона, величины и единицы их
измерения).
В СИ единица заряда является не основной, а производной. Единица
измерения «кулон» определяется с помощью –«ампера», основной единицы
силы тока в СИ.
Кулон – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение
проводника, при силе тока 1А за 1с.
В СИ коэффициент пропорциональности в законе Кулона равен:
k= 9*10 9 (Н*м2) / Кл2
3
Часто его записывают в виде: k= 1/ (4πε0)
где ε0= 8,85 *10 -12 Кл 2 / (Н*м2) – электрическая постоянная
Рассмотрим силы взаимодействия зарядов:
Кулоновские силы, как и гравитационные, подчиняются 3 закону Ньютона:
F12 = -F21
- Кулоновская сила является центральной.
- Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел
направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Электрические силы отталкивания принято считать положительными, силы
притяжения - отрицательными. Знаки сил взаимодействия соответствуют
закону Кулона: произведение одноименных зарядов является
положительным числом, и сила отталкивания имеет положительный знак.
Произведение разноименных зарядов является отрицательным числом, что
соответствует знаку силы притяжения.
Границы применимости закона:
1. Заряженные тела должны быть точечными. Если же размеры и
расстояния соизмеримы, то закон Кулона не применим. В этом случае
необходимо мысленно «разбить» тело на такие малые объемы, чтобы
каждый из них отвечал условию точечности. Суммирование сил,
действующих между элементарными объемами заряженных тел, дает
возможность определить электрическую силу.
2. Заряженные тела должны быть неподвижными, т.к. при движении
заряженных тел проявляется действие магнитного поля, возникающего
в результате этого движения.
4
Далее идёт демонстрация из электронного учебника (модуль «Основы
электродинамики», подмодуль «Электростатика», Тема «Закон Кулона»).
Для закрепления опыт с двумя электрометрами, эбонитовой палочкой и
стержнем с изолированной ручкой. На экране текст электронного
учебника, где рассказывается об опыте американского физика Роберта
Милликена по установлению элементарного электрического заряда. Заряд
электрона равен 1,6∙10-19 Кл. Заряд никакого тела не может быть меньше
этой величины. Заряд в 1 Кл – очень большой заряд и соответствует силе
тяжести, действующей на тело массой 90 тонн (показ последнего слайда
из презентации приложения 3).
4. Подведение итогов урока: обобщение, оценивание работы учеников.
5. Задание на дом: §31 прочитать, ответить на вопросы в конце
параграфа (устно), задания №1-3 из упражнения №14 (письменно).
5