Конспект урока электрический заряд
Обновлено: 07.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Выберите документ из архива для просмотра:
закон сохранения заряда.avi
Выбранный для просмотра документ Структура урока.doc
Тип урока: Урок новых знаний.
Цель урока: Дать понятие об электрическом заряде как об особом свойстве тел и частиц материи; научить учащихся объяснять явление электризации в свете классической электронной теории.
Учебно – воспитательный момент (УВМ). Этап урока.
Содержание УВМ данного этапа
Подготовка учащихся к работе на уроке
Знакомство учащихся с ходом урока
Знакомит учащихся с ходом урока и ставит перед учащимися учебные задачи урока.
Записывают тему урока в тетрадь, знакомятся с ходом урока.
Этап подготовки к активному усвоению нового материала.
Подготовить учащихся к усвоению нового материала.
Введение основных понятий: электродинамика, электростатика. Историческая справка.
Показывает слайды презентации, вводит понятия, знакомит с историей развития электродинамики.
Просматривают слайды, записывают определения в тетрадь.
Этап усвоения новых знаний.
Ввести понятия: электрический заряд, элементарные частицы. Рассмотреть закон сохранения заряда.
Электрический заряд, элементарные частицы, закон сохранения заряда, плюсы и минусы статического электричества. Применение статического электричества.
Показывает слайды, объясняет новые понятия и закон сохранения заряда.
Просматривают слайды, записывают определения. Принимают участие в обсуждении.
Этап закрепления знаний.
Проверить первичное усвоение материала.
Дублирует задание, проверяет тест.
Читают задание, записывают ответы на листочки , проверяют решение.
Этап информации учащихся о домашнем задании, инструктаж по выполнению.
Информировать о домашнем задании, провести инструктаж по выполнению.
§ 85, 86, 88 упр. 16 (1)
Проводит инструктаж по выполнению домашнего задания.
Записывают домашнее задание в дневник.
Подвести итоги урока
Итоги проверочной работы
Задаёт вопросы об изученной теме. Объявляет оценки, подводит итоги урока.
Отвечают на вопросы. Записывают оценки в дневник.
Выбранный для просмотра документ Электродинамика.doc
Образовательные: Дать понятие об электрическом заряде как об особом свойстве тел и частиц материи; научить учащихся объяснять явление электризации в свете классической электронной теории.
Воспитательные: Развивать в ходе урока коллективные методы работы.
Развивающие: Содействовать развитию настойчивости в учении, вовлечению учащихся в дискуссии; развивать интерес к предмету.
Изучение новой темы.
А) Введение: Что такое электродинамика? (1-4 слайды)
Б) Историческая справка (5 слайд).
В) Элементарные частицы (6 - 10слайд).
Г) Нейтроны (11 слайд).
Д) Заряд электрона (11 слайд).
Е) Закон сохранения заряда (12 слайд).
Ж) Вредное воздействие статического электричества (13 слайд).
З) Применение статического электричества (14 слайд).
Закрепление (15, 16 слайд).
Домашнее задание (17 слайд).
Оборудование: мультимедийная техника, листочки бумаги для проверочной работы.
Изучение нового материала.
Итак, электродинамика – это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.
Мы знаем 4 основных типов взаимодействия. Давайте их вспомним. Ваши предложения? (если не отвечают подсказывать: притяжение к Земле; силы взаимодействия внутри молекул; и так далее) (2 слайд, часть 2)
Электромагнитные взаимодействия занимают 1 место по широте и разнообразию проявлений (слайд 3). В повседневной жизни и технике мы чаще всего встречаемся с различными видами электромагнитных сил. Это силы упругости, трения, силы наших мышц и мышцы различных животных.
Свет – одна из форм электромагнитного поля, а значит, мы видим многообразие нашего мира благодаря электромагнитному взаимодействию (слайд 4).
Таким образом, можно прожить без гравитационных сил, но нельзя прожить без электромагнитных сил.
К созданию электродинамики привела длинная цепь планомерных и случайных открытий, начиная с обнаружения способности янтаря, потёртого о шерсть, притягивать лёгкие предметы и заканчивая гипотезой великого английского учёного Джеймса Клерка Максвелла о порождении магнитного поля переменным электрическим полем (слайд 5, часть 1). Лишь во второй половине 19 века, после создания электродинамики (слайд 5, часть 2), началось широкое применение электромагнитных явлений. Александр Попов первым изобрёл радио, в то же время Гульельмо Маркони (слайд 5, часть 3) первым запатентовал своё изобретение. Впервые научные исследования предшествовали техническим применениям. Современная цивилизация немыслима без электрического тока.
Раздел электродинамики, изучающий покоящиеся электрически заряженные тела, называют электростатикой (слайд 6).
Все тела состоят из мельчайших частиц, которые неделимы на более простые, и поэтому называются элементарными (слайд 6, 7).
Все элементарные частицы имеют массу и поэтому притягиваются согласно закону всемирного тяготения, причём сила убывает, обратно пропорционально квадрату расстояния. Некоторые элементарные частицы взаимодействуют с силой, которая также убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, но во много раз превосходит силу тяготения.
Эти частицы имеют электрический заряд. Сами частицы называют заряженными. Бывают частицы без электрического заряда, но не существует электрического заряда без частицы. Взаимодействия между заряженными частицами носят название электромагнитных. Электрический заряд определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.
К частицам, не имеющим электрического заряда, относятся нейтрон (слайд 11, часть 1). Его масса лишь незначительно превышает массу протона. Нейтроны входят в состав атомного ядра.
Минимальный заряд элементарной частицы 1,6*10 -19 Кл (слайд 11, часть 2).
При электризации тел выполняется закон сохранения заряда (слайд 12, видеоролик)
Вредное статическое электричество (слайд 13, видеоролик).
На текстильных фабриках воздух увлажняют, чтобы исключить электризацию нитей;
Статическое электричество искажает показания измерительных приборов;
При трении между жидкостью и твёрдыми телами можно наблюдать электризацию, поэтому бензовозы должны быть заземлены.
Электродинамика – это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вид материи – электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.
Электрический заряд – физическая величина, характеризующая электрические свойства частиц.
Элементарный заряд - заряд электрона (или протона).
Электрон - частица с наименьшим отрицательным зарядом.
Электризация - явление приобретения телом заряда.
Кулоновская сила - сила взаимодействия зарядов
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 277 – 282.
2. Тульчинский М.Е. Сборник качественных задач по физике. – М.: Просвещение, 1965. С.81.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Элементарные частицы – это мельчайшие частицы, которые не делятся на более простые, из которых состоят все тела.
Если частицы взаимодействуют друг с другом с силами, которые убывают с увеличением расстояния так же, как и силы всемирного тяготения, но превышают силы тяготения во много раз, то говорят, что эти частицы имеют электрический заряд, а частицы называются заряженными.
Взаимодействие заряженных частиц называется электромагнитным.
Заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разного знака – притягиваются.
При электризации трением оба тела приобретают заряды, противоположные по знаку, но одинаковые по модулю.
При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда:
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел сохраняется.
Заряженные тела, размерами и формой которых можно пренебречь при их взаимодействии, называются точечными зарядами.
Силу взаимодействия зарядов называют кулоновской силой.
Сила, с которой взаимодействуют заряды, прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
где - это электрическая постоянная.
- заряд электрона
Единица измерения электрического заряда – Кулон.
Заряд в 1 Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по1 Кулон каждый, расположенных на расстоянии 1 км друг от друга, чуть меньше силы, с которой Земля притягивает груз массой 1т.
Примеры и разбор решения заданий:
1. Два заряда q1 и q2 взаимодействуют в вакууме с силой F. Если заряд каждой частицы увеличить в два раза и расстояние между ними уменьшить в два раза, то как изменится сила их взаимодействия?
Используя закон Кулона можем рассчитать, что сила взаимодействия между зарядами увеличится в 16 раз.
2. Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды и взаимодействуют с силой 0,23 мН. Найти число избыточных электронов на каждом шарике.
Число избыточных электронов:
Сила взаимодействия между двумя заряженными шариками:
Отсюда выражаем заряд шарика:
Заряд электрона равен e =|-1,6·10 -31 | Kл
Тема. Электрический заряд. Взаимодействие зарядов.
образовательные: сформировать знания об электризации тел при соприкосновении, взаимодействии заряженных тел, существовании двух родов зарядов, строении атома;
воспитательная: прививать познавательный интерес к предмету и окружающим явлениям;
развивающая: ознакомить с историей изучения электрических явлений, привить навыки различать электрические явления в природе и технике.
Оборудование: палочки из стекла и эбонита, шерстяные лоскуты, лоскуты из шелка, электрические султаны, гильзы на тонкой нити, штативы, электрофорная машина, проектор, экран.
Ход урока.
I. Оргмомент.
II. Инструктаж по ТБ.
III. Мотивация учебной деятельности.
Начну, пожалуй, с истории, произошедшей в VI веке до н. э.
Уронив его однажды в воду, стала обтирать его шерстяным хитоном и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок, и чем сильнее она вытирала веретено, тем больше налипало шерстинок. Девушка рассказала об этом явлении отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделан веретено, и как только к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил разных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натертые шерстяной материей, притягивают легкие предметы.
В течение ряда столетий свойство притягивать мелкие предметы (пушинки, соломинки) после натирания о мех приписывалось только янтарю. Врач английской королевы Уильям Гильберт (1540-1603г.г.) путем исследований доказал, что многие тела так же, как и янтарь после натирания могут притягивать маленькие предметы, и в честь этого вещества назвал подобные явления электрическими.
Современный человек не может обходится без электричества. Если вдруг- аварийная ситуация и населенный пункт обесточен, то, единственно, что нам остается- это ожидать, когда вновь будет восстановлено электроснабжение. Но электричество таит в себе и огромную опасность для жизни человека! Чтобы электричество приносило нам пользу и радость, о нем надо знать, как можно больше.
(записали в тетрадь тему урока)
V. Изучение нового материала.
Учитель. В моем распоряжении эбонитовая и стеклянная палочки. Эбонит переводится как черное дерево- это твердый каучук. Поднесу эбонитовую палочку к гильзе из фольги на тонкой нити.
Опыт 1.Что наблюдаем?
Ответ. Никаких изменений не происходит.
Опыт 2. И, о чудо! Что наблюдаем?
Ответ. Гильза притягивается к палочке.
Учитель. Физика всех, кто учит ее, делает волшебником. Ваня, я доверяю тебе продемонстрировать волшебство с помощью стеклянной палочки и шелкового лоскута.
Опыт 3. Что наблюдаем?
Ответ. Гильза притягивается к палочке.
Запишем в тетрадь.
При соприкосновении тел→свойство притягивать→тело заряжено, имеет заряд.
Убедимся в этом с помощью волшебного устройства- электрофорной машины.
Опыт 4. Взаимодействие разноименно заряженных султанчиков.
Присоединив султанчики к разным разрядникам машины, я получу разноименно заряженные султанчики.
Ответ. Лепестки султанчиков притягиваются.
Опыт 5. Взаимодействие одноименно заряженных султанчиков.
Чтобы получить одноименно заряженные султанчики, их нужно присоединить к одному разряднику машины.
Ответ. Лепестки султанчиков отталкиваются.
Запишем в тетрадь.
Заряженные тела:
притягиваются;
отталкиваются.
Запишем в тетрадь.
Физика позволила нам совершить волшебство, а теперь она поможет нам объяснить явление электризации.
При натирании свойство притягивать к себе другие тела приобретают оба тела.
Кусок шерстяной и шелковой ткани также после натирания притягивают гильзу.
Ответ. Все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов.
Учитель. В центре атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг движутся отрицательные электроны. По своему строению атом напоминает Солнечную систему. Подобно тому, как планеты, притягиваясь к Солнцу, движутся вокруг него, электроны в атоме движутся вокруг ядра, удерживаемые силой притяжения к нему. Атом в целом не заряжен: положительный заряд ядра скомпенсирован отрицательным зарядом всех электронов.
Атом нейтрален.
В разных веществах ядра удерживают электроны с разной силой.
Вернемся к янтарю и меху. Янтарь и мех не заряжены, так как состоят из нейтральных атомов. При соприкосновении (трение увеличивает площадь соприкосновения) электроны из меха, в котором удерживаются слабее, переходят в янтарь, в котором удерживаются сильнее. В янтаре создается избыток электронов- янтарь заряжается отрицательно. Мех заряжается положительно- в нем недостаток электронов. Таким образом, заряды не рождаются и не исчезают!
Сделаем запись в тетрадь.
2. янтарь мех
3. янтарь мех
избыток е недостаток е
перераспределение электронов!
Учитель. Посмотрите на схему.
Вопрос. Можно наэлектризовать соприкосновением янтарь о янтарь?
Ответ. Нет, должны быть тела из разных веществ, в которых электроны удерживаются с разной силой.
На этом уроке мы вспомним, какие взаимодействия в природе называют электромагнитными. Поговорим об электрическом заряде и его видах. Узнаем, в чём проявляется свойство дискретности электрического заряда. А также сформулируем закон сохранения электрического заряда.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда"
Ещё совсем недавно мы с вами говорили о том, что по современным представлениям основой всего многообразия явлений природы являются всего четыре фундаментальных взаимодействия — сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное. Каждый вид взаимодействия связан с определённой характеристикой частицы. Так, гравитационное взаимодействие зависит от масс частиц, а электромагнитное — от электрических зарядов.
Электромагнитное взаимодействие лежит в основе всех электрических, магнитных и оптических явлений. Им же обусловлены возникновения сил упругости и сил трения, о которых мы говорили при изучении механики.
Взаимодействие атомов и молекул, которое мы рассматривали при изучении молекулярно-кинетической теории, также является электромагнитным. Электромагнитное взаимодействие определяет свойства веществ в различных агрегатных состояниях и их химические превращения. Оно же ответственно за обмен веществ в человеческом организме.
Раздел физики, в котором изучают свойства и закономерности поведения электромагнитного поля, с помощью которого осуществляется взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами, называется электродинамикой.
В XVI веке Уильям Гильберт обнаружил, что свойством притягивать лёгкие предметы обладает не только янтарь, но и многие другие тела, предварительно натёртые кожей или другими мягкими материалами. Это явление он назвал электризацией (так как янтарь по-гречески звучит как, электрон).
О телах, способных к таким взаимодействиям, говорят, что они электрически заряжены, то есть им сообщён электрический заряд.
А теперь давайте подумаем, что означают слова: тело или частица обладает электрическим зарядом? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к истории. Итак, ещё в 1881 году знакомый нам немецкий физик Герман Гельмгольц высказал гипотезу, объясняющую электрические явления существованием электрически заряженных элементарных частиц.
Под элементарными частицами мы с вами будем понимать мельчайшие неделимые на более простые частицы, из которых построены все тела.
Гипотеза Гельмгольца была подтверждена спустя 16 лет английским физиком Уильямом Томсоном, после открытия им электрона. А также Эрнестом Резерфордом, который в 1919 году открыл протон, заряд которого с точностью до 10 –20 равен модулю заряда электрона, хотя его масса в 1836 раз больше.
Многие элементарные частицы, хотя и не все, обладают способностью взаимодействовать друг с другом с силой, которая подобно гравитационным силам убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, но эта сила во много раз превосходит силу тяготения. Например, между протоном и электроном в атоме водорода эта сила примерно в 10 39 раз больше силы их гравитационного взаимодействия.
Поэтому принято считать, что если частицы взаимодействуют друг с другом с силами, которые убывают с увеличением расстояния так же, как и силы всемирного тяготения, но превышают последние во много раз, то говорят, что эти частицы имеют электрический заряд. А сами частицы называются заряженными.
Важно запомнить, что частица может и не обладать электрическим зарядом. А вот электрического заряда без частицы не существует.
Подобно тому, как масса определяет интенсивность гравитационного взаимодействия, электрический заряд является количественной мерой способности тел к электромагнитным взаимодействиям.
Чаще всего обозначать электрический заряд мы с вами будем малой латинской буквой q, а измерять — в кулонах (Кл).
1 Кл — это электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе постоянного тока 1 А.
Один кулон — это очень большая единица заряда. Расчёты показывают, что диаметр уединённого металлического шара, находящегося в сухом воздухе, должен быть равен примерно 110 м, чтобы на нём мог находиться избыточный заряд в 1 Кл. Но при этом при включении автомобильных фар через поперечное сечение проводников, подсоединённых к фарам, проходит заряд приблизительно в 10 Кл.
В 1747 году американский учёный Бенджамин Франклин (кстати, это единственный не президент, изображённый на денежных банкнотах США) ввёл понятие положительного и отрицательного заряда, соответственно заряда, приобретённого стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, и заряда, полученного на янтаре, потёртым о мех.
В последствии было установлено, что носителями положительных зарядов являются протоны, входящие в состав всех атомных ядер. А носителями отрицательных зарядов являются электроны, входящие в состав всех атомов.
Из курса физики средней школы вы знаете, что электрическое взаимодействие проявляется в том, что одноимённо заряженные тела (или частицы) отталкивают друг друга, а разноимённо — притягиваются.
На этом явлении основан принцип действия простейшего электроскопа — прибора, при помощи которого выясняют, наэлектризовано тело или нет.
Напомним, что электроскоп состоит из металлического стержня, к концу которого прикреплены две тонкие бумажные полоски. Стержень с бумажными листочками вставляется в металлическую оправу, застеклённую с обеих сторон. Чтобы стержень не касался оправы, его пропускают через пластмассовую пробку. Если дотронуться заряженным телом до стержня электроскопа, то бумажные листочки оттолкнутся друг от друга.
Более совершенным прибором является электрометр. Сообщённый шарику, а через него стержню и стрелке заряд (любого знака) вызывает отталкивание стрелки от заряженного стержня. Нижний конец стрелки перемещается при этом по шкале. А металлический корпус позволяет использовать прибор и для более сложных измерений. Например, при помощи электрометра можно доказать, что при электризации трением оба тела, приобретают равные по модулю, но противоположные по знаку заряды. Покажем это. Возьмём электрометр, на который сверху надет полый металлический шар. Наэлектризуем трением друг о друга две пластинки — эбонитовую и плексигласовую.
Внесём сначала одну из них внутрь полого шара электрометра и убедимся, что он зарядился. Снимем заряд с электрометра, прикоснувшись к нему рукой, и внесём внутрь шара вторую пластинку. Стрелка электрометра отклонилась на такой же угол, что и в прошлый раз. Это убеждает нас в том, что каждая из пластинок действительно заряжается при трении друг о друга. А теперь внесём внутрь шара одновременно обе заряженные пластинки — электрометр не обнаруживает заряда — его стрелка не отклоняется.
Данный опыт позволяет нам ещё раз убедиться не только в том, что при электризации тела приобретают заряды противоположных знаков, но и в том, что эти заряды равны по модулю. При этом, что важно, при электризации новые носители зарядов не возникают, а существовавшие ранее — не исчезают. Происходит лишь перераспределение зарядов в телах, которые до этого были нейтральными. Заряд на внесённой в электрометр пластинке, притягивает к себе разноимённый и отталкивает одноимённый заряд на стержне и стрелке прибора, что и объясняет появление заряда.
Обратите внимание, что Фарадей говорит не о сохранении заряда, а о сохранении силы, так как ему было неизвестно, как электрические заряды связаны с атомами вещества (ведь существование электрона и протона, было осуществлено гораздо позднее). Поэтому он исходил из философской концепции взаимной превращаемости сил природы и сохранения сил при их превращении. Электрический заряд он понимает, как источник электрической силы.
Строгая формулировка закона сохранения электрического заряда возникла только после открытия факта взаимной превращаемости элементарных частиц материи: в электрически изолированной системе тел алгебраическая сумма зарядов всех тел остаётся постоянной:
Обратите внимание на то, что выполняется закон сохранения заряда только для электрически изолированных систем, которые не обменивается электрически заряженными частицами с внешними телами. Интересно, но причина, по которой выполняется закон сохранения электрического заряда до сих пор не ясна.
А теперь давайте проведём с вами такой опыт. Возьмём заряженный электрометр и с помощью проводника соединим его с точно таким же незаряженным электрометром. Нетрудно заметить, что ровно половина заряда перешла с первого электрометра на второй. Теперь разрядим второй электрометр, коснувшись рукой и вновь присоединим его к первому, на котором осталась половина первоначального заряда.
Отклонившиеся, но уже на меньший угол, стрелки опять показывают присутствие заряда на обоих приборах. Только на каждом из них теперь лишь по четверти первоначального заряда. Очевидно, что, продолжая подобное деление, можно получить одну восьмую, одну шестнадцатую и так далее части начального заряда. Из истории физики известно, что уже более ста лет назад учёные умели делить заряд. Но самым важным для них было выяснить: существует ли в природе наименьший заряд, то есть такой, который разделить уже невозможно?
е = 1,6 · 10 –19 Кл.
Таким образом, любой электрический заряд дискретен, то есть он может быть больше заряда электрона только в целое число раз:
q = е (Nр – Nе) = Ne.
Читайте также: