Математика и скрытый мир электромагнитных явлений. Электромагнитное поле Электромагнитные явления материал по физике

Организация исследовательской деятельности учащихся при изучении темы: «Электромагнитные явления» по физике в восьмом классе основной школы в свете требований ФГОС к результатам освоения ООП

Быстрое накопление знаний, приобретаемых

при слишком малом самостоятельном участии, не очень плодотворны.

Ученость также может родить лишь листья, не давая плодов.

Лихтенберг

ФГОС основного общего образования утвержден приказом Министерства образования и науки РФ от 17 декабря 2010 г. №1897.

Принципиальное отличие ФГОС второго поколения - ориентация на результат, который предполагает развитие личности на основе освоения универсальных способов деятельности.

Требования к результатам освоения основной образовательной программы (ООП)

(личностные, метапредметные, предметные)

Личностные – воспитание гражданской идентичности, готовности к самообразованию, формирование целостного мировоззрения, коммуникативной компетентности, толерантности, освоение социальных норм, правил безопасного поведения и т.д.

• Метапредметные – определять цели обучения, планировать пути их достижения, оценивать правильность выполнения учебной задачи, владеть основами самоконтроля, смысловое чтение, ИКТ-компетенции и т.д.
• Предметные - цели-результаты по предметным областям и предметам (опыт деятельности специфической для данной предметной области, система основополагающих элементов научного знания )

Хотя обязательное введение ФГОС для основной школы еще не наступило, необходимо уже сегодня перестраивать свою работу таким образом, чтобы создавать условия для формирования у учащихся:

• Универсальных учебных действий
• ИКТ-компетентности
• Основы учебно-исследовательской и проектной деятельности
• Основы смыслового чтения и работы с текстом

Универсальные учебные действия представляют собой систему действий обучающегося, обеспечивающую способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию учебной деятельности.

Компетентностный подход ФГОС делает акцент на деятельностном содержании образования. В этом случае основным содержанием обучения являются действия, операции , соотносящиеся не столько с объектом приложения усилий, сколько с проблемой, которую нужно разрешить. В учебных программах деятельностное содержание образования отражается в акценте на способах деятельности, умениях и навыках , которые необходимо сформировать, на опыте деятельности , который должен быть накоплен и осмыслен учащимися, и на учебных достижениях , которые учащиеся должны продемонстрировать.

Реализация компетентностного подхода невозможна без получения глубоких знаний, так как важнейшим признаком компетентностного подхода является способность обучающегося к самообучению в дальнейшем. Компетентностный подход не отрицает, но изменяет роль знаний. Знания полностью подчиняются умениям. В содержание обучения включаются только те знания, которые необходимы для формирования умений. Все остальные знания рассматриваются как справочные, они хранятся в справочниках, энциклопедиях, Интернете и др., а не в головах учащихся. В то же время, учащийся должен при необходимости уметь быстро и безошибочно воспользоваться всеми этими источниками информации для разрешения тех или иных проблем.

Таким образом, компетентностный стандарт – это стандарт результатов образования.

Компетенция – готовность человека к мобилизации знаний, умений и внешних ресурсов для эффективной деятельности в конкретной жизненной ситуации.

Предлагаю в качестве конкретного примера попытки осуществления компетентностного подхода в обучении, т.е. освоение обучающимися основ учебно-исследовательской деятельности на основе реального предметного эксперимента, организацию учебно-исследовательской деятельности при изучении темы: «Электромагнитные явления» по физике в восьмом классе основной школы. В основе организации данной учебно-исследовательской деятельности учащихся предполагалось учитывать следующие принципы:

• Создание внутренней мотивации к процессу учения на основе возбуждения интереса к изучаемому предмету
• — Деятельностный подход на основе активизации индивидуальной познавательной самостоятельности
• — Проблемное обучение
• Принцип успешности обучения
• Возможность определения объёма содержания и уровня сложности предметного материала самим обучающимся

На изучение данной темы в восьмом классе основной школы отводится семь часов. Предусмотрено проведение демонстрационных и фронтальных экспериментов; выполнение одной лабораторной работы: «Сборка электромагнита и испытание его действия».

Материал темы «Электромагнитные явления», на мой взгляд, дает возможность не просто проводить различные опыты, а организовать исследовательскую деятельность учащихся на основе использования экспериментальных заданий на всех уроках по данной теме.

Организация такой деятельности является достаточно трудоемким процессом, но далеко не напрасным. Ведь известно, что умелое проведение эксперимента является вершиной изучения физических явлений, так как требует глубоких теоретических знаний, навыков правильного обращения с приборами, умения построения графиков и грамотного расчета, умения оценивать погрешность опыта, умения анализировать и делать выводы.

Научиться всему этому можно только тогда, когда принимаешь непосредственное участие в практической деятельности. Поэтому, чем чаще учащиеся будут обращаться к экспериментальным заданиям, тем выше будет качество их знаний, так как приобщение к исследовательской деятельности, возможность что-то сделать своими руками развивает к тому же интерес к предмету и помогает лучше его усвоить. Таким образом, на уроках физики создается реальная возможность формирования универсальных умений и навыков, которые учащиеся могут применить и на других предметах, и во внеучебных, жизненных ситуациях.

Экспериментальные задания, предлагаемые при изучении данной темы в базовом восьмом классе, не являются сложными. Они не основаны на установлении количественных закономерностей и требуют лишь качественного объяснения. Но это ничуть не умаляет их достоинств. Выполнение таких заданий в большей степени требует от учащихся проявлять самостоятельность, развивает умение анализировать свою работу и делать выводы, что пока для восьмиклассников представляет определенную трудность. И, конечно, выполнение таких заданий развивает навык работы с приборами и поддерживает интерес учащихся к изучению электромагнитных явлений. Предлагаемые экспериментальные задания не являются чем-то новым, они общеизвестны. Но при этом некую новизну им придает характер их использования. Так же от учащихся требуется помимо выполнения непосредственного экспериментального задания, самостоятельное теоретическое объяснение его на основе изучения текста учебника. Предлагается рассмотреть и представить по желанию дополнительный материал по данной теме из других источников. На каждом уроке учащиеся имеют возможность афишировать приобретенные знания. Развитию коммуникативных способностей способствует работа учащихся в паре и группе. Конечно, успешное изучение данной темы посредством учебно-исследовательской деятельности, должно предваряться систематическим обращением к выполнению различных классных и домашних экспериментальных заданий.

Поурочное распределение материала темы «Электромагнитные явления»

1. Постоянный магнит и проводник с током.

2. Магнитное поле на бумаге.

3. Сравнение магнитного поля соленоида и постоянного магнита.

4. Вездесущие электромагниты.

5. Проводник с током в магнитном поле.

6. Катушка с током в магнитном поле.

7. Электромагнитный мир.

Экспериментальная и методическая поддержка темы.

1. Лабораторное оборудование: постоянные магниты, компас, мелкие металлические тела, источник тока, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас, железные опилки, плотный лист бумаги, проволочный виток, соленоид, металлические сердечник и скрепка, динамометр, модель электродвигателя.

2. Раздаточный материал (ход экспериментальных исследований)

3. Компьютерная поддержка уроков. Используются готовые продукты: «Образовательный комплекс «Подготовка К ЕГЭ 10-11 класс», «Физика в картинках».

УМК учащихся

• А.В. Перышкин. Физика 8. Дрофа. М. 2002
• Г.Н. Степанова, А.П. Степанов. Сборник вопросов и задач по физике. Основная школа. «Валери СПД» СПб. 2001

Содержание уроков

Урок №1

Постоянный магнит и проводник с током.

Цель урока.

Ввести понятие магнитного поля.

Задачи урока:

• убедиться в том, что магнитное поле образуется вокруг постоянного магнита и проводника с током;
• выяснить, можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств;
• имеет ли магнитное поле направление, и можно ли усилить или ослабить его действие.

Ход урока.

Постановка цели урока.

Электрические явления уже достаточно подробно рассмотрены. Приступаем к изучению явлений магнитных и постараемся убедиться в том, что эти явления взаимосвязаны и что новая тема не случайно носит название «Электромагнитные явления». По мере изучения этой темы будем вести исследовательский дневник. Разделим его пополам. В одной половине будут представлены результаты опытов, в другой - их теоретические объяснения. На последнем уроке проведем конкурс дневников.

Вы уже не раз собирали электрические цепи и знакомились с особенностями протекания в них электрического тока, и не раз в своей жизни пользовались постоянными магнитами. Давайте выясним, есть ли что-то общее у постоянного магнита и проводника с током?

Что вы знаете из своего жизненного опыта о свойствах постоянных магнитов? Уточним ваши знания с помощью опыта.

Экспериментальное исследование №1

Постоянный магнит

Цель исследования : определить, какими свойствами обладает постоянный магнит.

Оборудование: постоянный магнит, компас, мелкие металлические тела.

Ход исследования .

1. Поднесите постоянный магнит по очереди к карандашу, резинке и к разным металлическим телам.

Понаблюдайте, что будет происходить.

2. Добейтесь максимально возможного притяжения тел магнитом.

Обратите внимание на то, к каким частям магнита притянулись эти тела.

3. Поднесите магнитную стрелку с разных сторон к магниту.

Понаблюдайте за поведением стрелки компаса.

4. По результатам ваших наблюдений сформулируйте основные свойства постоянного магнита.

Проводник с током

Цель исследования : выяснить, что объединяет постоянный магнит и проводник с током.

Ход исследования .

1. С помощью органов чувств исследуйте пространство вокруг постоянного магнита и вокруг какого-нибудь тела (линейки, карандаша).

2. С помощью компаса исследуйте пространство вокруг постоянного магнита и вокруг какого-нибудь тела (линейки, карандаша).

Сделайте вывод о результатах вашего опыта.

3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, реостата, амперметра, ключа и соединительных проводов, соединив все элементы последовательно:

• Расположите любой соединительный провод над стрелкой компаса параллельно его стрелке на небольшом расстоянии, не замыкая цепи (компас лежит на столе). Отклоняется ли при этом стрелка компаса?
• Замкните цепь, пронаблюдайте, что произойдет со стрелкой компаса.
• Уберите компас, разомкните цепь. Попробуйте определить с помощью органов чувств, меняется ли что-либо при замыкании цепи.

4.Сделайте вывод по результатам исследования.

(Постоянный магнит и проводник с током взаимодействуют с магнитной стрелкой)

Работа с учебником . (компьютерная модель опыта Эрстеда)

• Кто и когда впервые произвел опыт с проводником с током и магнитной стрелкой?
• Что же действовало в нашем исследовании на магнитную стрелку, отклоняя ее?
• Как теперь можно ответить на вопрос: что объединяет постоянный магнит и проводник с током?

Можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств?

А как его можно обнаружить?

Итог урока.

Обнаружен объект невидимка. Какой? Где? С помощью чего? Что о нем стало известно?

Домашнее задание

Используя материал 56 и 59 параграфов учебника, дайте теоретическое объяснение результатам ваших опытов.

Урок №2

Магнитное поле на бумаге.

Цель урока .

Познакомить с графическим способом изображения магнитных полей.

Задачи урока.

• Выяснить, имеет ли магнитное поле направление и можно ли усилить или ослабить его действие.
• Ввести понятие магнитных линий.
• Выяснить, какую роль играют железные опилки
• Рассмотреть картину магнитных линий постоянного магнита и проводника с током.

Ход урока

Постановка цели урока.

Узнали о существовании магнитного поля. Оказывается, физики давно научились изображать на бумаге объект невидимку, пользуясь определенными правилами. Давайте выясним, что послужило основой для создания этих правил и как можно изображать магнитные поля на бумаге. Для этого опять проведем экспериментальные исследования, но сначала вспомним, что уже знаем о магнитном поле, и определим, что еще предстоит узнать.

Афиширование дневников. Сравнение и уточнение выводов. Внесение дополнений. Обсуждение гипотезы Ампера. Главный вывод: магнитное поле образуется вокруг движущихся электрических зарядов.

Итак, можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств? Какой еще объект нельзя обнаружить с помощью органов чувств? Что является его источником?

Вернемся к полю магнитному. Как же его можно обнаружить? Достаточно ли этих знаний для того, чтобы изображать магнитное поле на бумаге? Что о нем нужно знать еще?

Можно ли ослабить или усилить его действие?

Имеет ли оно направление?

Для ответа на эти вопросы проведем следующее исследование.

Экспериментальное исследование №3

Магнитное поле

Цель исследования : выяснить, имеет ли магнитное поле направление и можно ли усилить или ослабить его действие.

Оборудование: постоянный магнит, источник тока, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас.

Ход исследования

1.Поднесите компас с разных сторон к постоянному магниту.

Одинаково ли ведет себя стрелка компаса?

2.Установите стрелку компаса вблизи краев магнита и посередине его. Понаблюдайте за поведением стрелки в каждом случае.

3.Подберите расстояние, на котором постоянный магнит не действует на стрелку. Добавьте к нему еще один магнит. Понаблюдайте, что произойдет.

4.Проделайте несколько раз опыт Эрстеда, меняя направление и силу тока в проводнике. Понаблюдайте за поведением стрелки компаса в каждом случае.

5. Запишите выводы по результатам исследования.

Итак, магнитное поле может действовать сильнее или слабее, и в разных направлениях. Следовательно, оно может быть слабым или сильным и имеет направление. И все это нужно учесть при изображении его на бумаге.

Так как магнитная стрелка в магнитном поле ориентируется определенным образом, то логично было бы связать направление магнитного поля с определенным направлением магнитной стрелки.

Физики так и поступили, и за направление магнитного поля приняли направление, совпадающее с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки. Так же они договорились изображать магнитное поле с помощью линий, вдоль которых располагаются оси маленьких магнитных стрелок. Назовем их магнитными линиями. Направление магнитных линий в каждой точке поля совпадает с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки. Определить характер расположения магнитных линий помогли обыкновенные железные опилки. Почему? Давайте выясним!

Экспериментальное исследование №4

Железные опилки

Цель исследования: выяснить, какую роль играют железные опилки при изучении магнитного поля.

Оборудование: постоянный магнит, железные опилки, плотный лист бумаги.

Ход исследования

1. Положите лист бумаги на карандаш. Насыпьте на бумагу железные опилки. Аккуратно постучите по листу бумаги. Понаблюдайте, что будет происходить.
2. Повторите свои действия, взяв вместо карандаша постоянный магнит.
3. Аккуратно переверните магнит под листом бумаги, не трогая опилки.
4. Сравните густоту расположения железных опилок.
5. Сделайте вывод о поведении железных опилок в магнитном поле.
   Работа с учебником.
   Что общего в расположении магнитных линий постоянного магнита и проводника с током?
   Как можно изменить направление магнитных линий проводника с током и постоянных магнитов?
   Демонстрация и обсуждение видеосюжета: магнитные линии прямого проводника с током.
   Продолжение исследования №4.
6. Получите картину магнитных линий между одноименными полюсами магнитов.
7. Направьте магниты разноименными полюсами друг к другу.
8. Понаблюдайте, что при этом произойдет.
9. Объясните свои наблюдения.

Итог урока.

С помощью чего изображают графически магнитные поля? Правила, по которым получают картины различных магнитных полей, условны или основаны на опыте (демонстрация компьютерных моделей)?

Домашнее задание

• Используя материал 56 и 57 параграфов учебника, внесите нужные на ваш взгляд дополнения в дневники по содержанию урока.
• Из сборника задач выполните №1849 и № 1880.

Урок №3

Сравнение магнитного поля соленоида и постоянного магнита.

Цель урока:

исследовать и сравнить магнитное поле катушки с током

с магнитным полем постоянного магнита.

Задачи урока:

выяснить, при каких условиях вокруг проволочной катушки образуется магнитное поле;

от чего зависит картина магнитного поля соленоида.

Ход урока.

Магнитные поля можно изображать графически. Как?

Попробуем теперь по известной картине магнитного поля предсказать его свойства. Свои выводы проверим опытным путем. Для этого сравним картину магнитного поля катушки с током (соленоида) с картиной магнитного поля полосового магнита.

Демонстрация компьютерной модели (диск: «Физика в картинках»):

изображение магнитных полей постоянного магнита и соленоида.

Анализ модели.

Сравнивая густоту магнитных линий у обоих тел можно выделить …(полюса)

И у постоянного магнита, и у соленоида есть еще область, где магнитное поле …(однородно)

Итак, в данном случае, картины магнитных полей полосового магнита и катушки с током …(одинаковы). Будут ли их свойства одинаковы?

Всегда ли картины этих полей будут аналогичны?

Проведем экспериментальное исследование.

Экспериментальное исследование №5

Соленоид

Цель исследования:

• проверить, будут ли одинаковыми свойства магнитных полей полосового магнита и соленоида;
• выяснить, как можно изменить свойства магнитного поля соленоида.

Оборудование: источник тока, проволочный виток, соленоид, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас, металлический сердечник.

Ход исследования

1.Опыты с проволочным витком:

• С помощью имеющегося оборудования создайте у проволочного витка магнитное поле (используйте все приборы, которые можно включить в электрическую цепь).
• Убедитесь, что оно есть. Определите его направление.
• Определите, есть ли полюса у витка с током.
• Сделайте вывод о характере магнитного поля витка с током.
• Поменяйте направление тока в витке.
• Выясните, изменилось ли его магнитное поле?

2.Опыты с соленоидом:

• Повторите опыты, взяв вместо витка катушку (соленоид).

• Изменился ли характер магнитного поля?
• Используя реостат, усильте магнитное поле соленоида.
• Убедитесь в том, что оно стало сильнее.
• Вставьте металлический сердечник в соленоид.
• Определите, как при этом изменился характер магнитного поля соленоида.

3.Сделайте вывод по результатам исследования в соответствие с его целью.

Итог урока.

Возвращение к компьютерной модели.

Так всегда ли картины магнитных полей постоянного магнита и соленоида будут одинаковы?

Объяснение меняющихся на слайде картин магнитных линий соленоида.

Можем ли мы так же легко менять картину магнитных линий полосового магнита?

Постоянные магниты можно ли также назвать естественными магнитами. А соленоид? (искусственный магнит). Создан такой магнит с помощью электрического тока. Поэтому такие магниты называются еще электромагнитами.

Домашнее задание:

• Узнайте, кто и когда изобрел первый электромагнит, где сегодня применяются электромагниты, найдя информацию в учебнике или других источниках (параграф № 58).
• Так же предложите свои способы использования электромагнитов.
• Из сборника задач выполните № 1895.

Урок №4

Вездесущие электромагниты.

Цель урока : рассмотреть применение электромагнитов.

Задачи урока:

• выяснить, как можно управлять электромагнитами
• разобрать конкретные случаи применения электромагнитов
• определить преимущества электромагнитов перед постоянными магнитами

Ход урока

1.Постановка цели урока.

Выполняя домашнее задание, наверняка убедились, что электромагниты нашли очень широкое применение. Давайте выясним, почему это стало возможным, и на конкретных примерах определим преимущества электромагнитов.

Начнем с разбора домашней задачи. Что предлагалось исследовать в этой задаче? Какие вы можете предложить способы исследования. Давайте теперь проведем аналогичное исследование.

Экспериментальное исследование №6

Электромагниты

Цель исследования : выяснить, как зависит сила взаимодействия электромагнита с металлической скрепкой от силы тока в его обмотке.

Оборудование: источник тока, соленоид, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, металлические сердечник и скрепка, динамометр.

Ход исследования

1.Составьте план исследования.

2.Проведите его.

3.Сделайте вывод по результатам вашего исследования в соответствие с его целью (предполагается анализ графического представления результатов исследования).

Работа в группах.

1. Сообщите о результатах ваших исследований.
2. Приведите известные вам примеры применения электромагнитов.
3. Приведите свои примеры применения электромагнитов.
4. Объясните действия электромагнитов, рассмотренных в задании №9 учебника. (Сопровождаются демонстрацией или видеосюжетом.)
5. Дайте объяснение возможности широкого применения электромагнитов.

Итог урока.

Урок назывался: «Вездесущие электромагниты». Оправдал ли он свое название? Аргументируйте свой ответ. Запишите кратко свои аргументы.

Домашнее задание.

• Убедитесь, что в вашем дневнике все в порядке.
• Выполните упражнение № 28 учебника.
• Из сборника задач выполните № 1905 и № 1907.

Урок №5

Проводник с током в магнитном поле.

Цель урока : рассмотреть действие магнитного поля на проводник с током.

Задачи урока:

• Выяснить, что будет происходить с проводником с током, если его внести в магнитное поле.
• Определить от чего зависит модуль и направление силы Ампера.
• Выяснить, как можно заставить поворачиваться виток с током в магнитном поле.

Ход урока

Разбор и корректировка домашнего задания.

Афиширование дневников и выполненных заданий.

Постановка цели урока.

Использование магнитного поля не ограничивается только работой электромагнитов. Все вы знаете об использовании электрических двигателей. Настала пора разобраться, как они работают. Для этого необходимо выяснить, как ведет себя проводник с током в магнитном поле.

Проведем опыты.

Экспериментальное исследование №7

Проводник с током в магнитном поле

Цель исследования : выяснить, что происходит с проводником с током в магнитном поле.

Оборудование: источник тока, проволочный виток, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, постоянный дугообразный магнит.

Ход исследования

1. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, реостата, амперметра, проволочного витка, ключа и соединительных проводов, соединив все элементы последовательно.

• Соберите электрическую цепь по этой схеме.
• Наденьте виток на постоянный магнит.
• Замкните цепь. Пронаблюдайте, что при этом будет происходить с витком.
• Повторите опыты, изменив положение магнита.
• Повторите опыты, используя два магнита, сложенные вместе одноименными полюсами.
• Пронаблюдайте, какие изменения произойдут.
• Повторите опыты, меняя по очереди направление и силу тока в витке.
• Сделайте вывод о том, что и как происходит с витком с током в магнитном поле.
• Попробуйте заставить виток с током поворачиваться в магнитном поле.
• Объясните, как вы этого добились.
• Расскажите о своих наблюдениях и выводах (показ демонстраций с прямым проводником с током в магнитном поле).

Итог урока.

• Итак магнитное поле можно обнаружить не только по его действию на магнитную стрелку, но и по действию на ….? Модуль и направление силы, действующая на проводник с током в магнитном поле зависит от…? Действие магнитного поля на помещенный в него проводник с током используется в электрических двигателях. На следующем уроке познакомимся подробнее с их устройством.

Домашнее задание.

• Используя материал 61 параграфа, объясните ход опытов, изображенных на рисунках 113 и 114 учебника;
• приведите примеры применения электрических двигателей;
• узнайте, кто и когда изобрел первый электрический двигатель, пригодный для практического применения.
• Не забывайте о своих дневниках!

Урок №6

Катушка с током в магнитном поле

Цель урока: Рассмотреть устройство и принцип работы электрических двигателей и электроизмерительных приборов.

Задачи урока:

• Выяснить, как практически можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле.
• Рассмотреть устройство технического электродвигателя.
• Определить преимущества электрических двигателей перед тепловыми.
• Рассмотреть устройство электроизмерительных приборов.

Ход урока

Разбор, корректировка домашнего задания и постановка цели урока.

Выяснили, что магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током. И как уже убедились, может даже его поворачивать!

Приведите примеры применения электрических двигателей. Вспомните, к чему приводит их действие. Как вы думаете, какой характер движения проводника с током используется в электрических двигателях?

Давайте выясним, как же можно заставить вращаться проводник с током в магнитном поле? И познакомимся, наконец, с устройством технических электродвигателей и других приборов, в которых используется вращение

проводника с током в магнитном поле.

Вспомним, почему виток с током поворачивался в магнитном поле. Что нужно предпринять, чтобы он не просто поворачивался, а еще и вращался?

Экспериментальное исследование №8

Цель исследования : выяснить, как технически осуществляется вращение рамки с током в магнитном поле.

Оборудование: модель электрического двигателя.

1. Сформулируйте условия, при которых рамка с током будет вращаться в магнитном поле.

2. Рассмотрите модель электродвигателя (демонстрация видеосюжета).

3. Назовите устройства позволяющие рамке с током вращаться в магнитном поле и объясните, как они действуют.

Работа с учебником.

1.Заполнить таблицу.

Основные части электродвигателя

Назначение

Устройство

2. Определите преимущества электрических двигателей перед тепловыми.

3. Выполните задание №11 учебника.

Итог урока.

Афиширование заполненных таблиц. Разбор предложенных заданий. Убедились, что вращение проводника с током в магнитном поле достаточно широко используется.

Определите, что общего и в чем различие в работе электрических двигателей и электроизмерительных приборов.

Домашнее задание.

• Из сборника задач выполните №1920 и №1928.

• Подготовьте исследовательские дневники к проверке.
• Произведите итоговый сбор аргументов, выступающих в качестве доказательств того, что изученная тема не случайно носит название: «Электромагнитные явления».
• С помощью учебника (параграф №60) и дополнительных источников соберите сведения о магнитном поле Земли.

Урок №7

Электромагнитный мир.

Цель урока : обобщить и систематизировать материал темы: «Электромагнитные явления»

Задачи урока:

• Организовать аналитическую деятельность учащихся.
• Проверить степень усвоения учащимися материала темы.

Ход урока

Урок проводится в форме соревнования между учащимися, разбитыми на три большие группы, каждая из которых делится в свою очередь на экспериментаторов, теоретиков и экспертов.

·Выполнение заданий.

1.Экспериментаторы готовят с помощью предложенного оборудования демонстрацию электромагнитных явлений.

2.Теоретики готовятся к высказыванию аргументов по материалу домашнего задания.

3.Эксперты оценивают исследовательские дневники членов команды и выбирают лучшие из них.

·Афиширование выполненных заданий.

1.Команды по очереди представляют свои аргументы, в том числе демонстрируют и опытные доказательства.

2.Организуется выставка лучших дневников.

·Проверочные задания.

1.Разыгрывается «пирамида».

2.Проводится тестирование.

«Пирамида»

Необходимо отгадать слова,объясняя их значение, используя только материал темы:«Электромагнитные явления».

стрелка магнит линии

Земля виток поле

Эрстед опилки сердечник

Электромагнит направление железо

Компас соленоид густота

Никель полюс буря

Тест

1.Магнитная стрелка всегда поворачивается:

А) в магнитном поле Земли;

Б) вблизи постоянного магнита;

В) вблизи проводника с током

Г) вблизи эбонитовой палочки.

2. Происходит это потому, что вокруг этих тел образуется:

А) гравитационное поле;

Б) магнитное поле;

В) электрическое поле;

Г) биополе.

З. Так как магнитное поле образуется вокруг заряженных частиц, если они:

А) существуют;

Б) покоятся;

В) сталкиваются;

Г) движутся.

4. Чтобы изменить полюса у соленоида нужно:

А) изменить направление магнитных линий в нем;

Б) увеличить силу тока в цепи;

В) поменять полярность подключения источника тока;

Г) поменять направление намотки провода соленоида.

5. Чтобы усилить магнитное поле соленоида необходимо:

А) вынуть из него сердечник

Б) уменьшить общее сопротивление цепи;

В) увеличить число витков;

Г) выполнить обмотку из более тонкого провода.

6. Электромагнит можно применить для того, чтобы

А) замкнуть цепь в нужный момент;

Б) перенести тяжелый металлический груз;

В) извлечь из глаз попавшие в них мельчайшие металлические тела;

Г) сделать тайную задвижку на двери.

Проверочный тест

Электромагнитные явления

10.1. Прохождение тока по твёрдому, жидкому или газообразному проводнику всегда сопровождается появлением магнитного поля . Его силовые линии – замкнутые кривые, охватывающие проводник.

10.2. Направление силовой линии магнитного поля – в сторону, куда указывает северный конец маленькой магнитной стрелки, помещённой в изучаемую точку поля. При изменении направления тока в проводнике направление силовых линий меняется на противоположное.

10.3. Электромагниты – проводники, скрученные в виде спиралей или катушек, внутри которых имеется сердечник из железа или стали. Электромагниты (их также называют катушками индуктивности) способны запасать и возвращать в цепь электрическую энергию путём её преобразования в энергию магнитного поля и наоборот.

10.4. Постоянные магниты – ненаэлектризованные тела, способные притягивать предметы из железа, стали и некоторых других материалов и длительное время сохраняющие это свойство.

10.5. Полюс магнита – место на поверхности магнита, где магнитное поле является наиболее сильным. Силовые линии поля постоянного магнита являются замкнутыми. Они выходят из его северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

10.6. Земля, а также некоторые другие небесные тела являются постоянными магнитами, то есть имеют магнитное поле.

10.7. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и, как следствие, на проводники с током. На этом явлении основано действие электроизмерительных приборов и электродвигателей.

10.8. Электрические двигатели вне зависимости от их конструкции имеют вращающуюся часть (ротор) и неподвижную часть (статор). В зависимости от назначения в них размещают электромагниты или постоянные магниты, а также коллектор – устройство для регулирования поступления тока в нужные моменты во время каждого оборота ротора.

10.9. Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в проводнике, движущемся в магнитном поле или в неподвижном проводнике, находящемся в движущемся (изменяющемся) магнитном поле.

10.10. Наибольшее применение в быту и промышленности государств Европы получил переменный индукционный ток, изменяющий свое направление 100 раз в секунду, то есть с частотой 50 Гц.

10.11. Электрический трансформатор – прибор, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в ток другого напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

10.12. Для передачи электроэнергии на расстояние используют повышающие трансформаторы, высоковольтные линии электропередачи и понижающие трансформаторы.

10.13. Для приведения в движение мощных станков и установок используют двигатели, работающие на трёхфазном переменном токе. Их преимущества: простота конструкции, высокая надёжность и мощность.

Электромагнитные явления. Таблицы и схемы.

Формулы электричества и магнетизма. Изучение основ электродинамики традиционно начинается с электрического поля в вакууме. Для вычисления силы взаимодействия между двумя точными зарядами и вычисления напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, нужно уметь применять закон Кулона. Для вычисления напряженностей полей, созданных протяженными зарядами (заряженной нитью, плоскостью и т.д.), применяется теорема Гаусса. Для системы электрических зарядов необходимо применять принцип

При изучении темы "Постоянный ток" необходимо рассмотреть во всех формах законы Ома и Джоуля-Ленца При изучении "Магнетизма" необходимо иметь в виду, что магнитное поле порождается движущимися зарядами и действует на движущиеся заряды. Здесь следует обратить внимание на закон Био-Савара-Лапласа. Особое внимание следует обратить на силу Лоренца и рассмотреть движение заряженной частицы в магнитном поле.

Электрические и магнитные явления связаны особой формой существования материи - электромагнитным полем. Основой теории электромагнитного поля является теория Максвелла.

Таблица основных формул электричества и магнетизма

Физические законы, формулы, переменные	Формулы электричество и магнетизм
Закон Кулона: где q 1 и q 2 - величины точечных зарядов, ԑ 1 - электрическая постоянная; ε - диэлектрическая проницаемость изотропной среды (для вакуума ε = 1), r - расстояние между зарядами.
Напряженность электрического поля: где Ḟ - сила, действующая на заряд q 0 , находящийся в данной точке поля.
Напряженность поля на расстоянии r от источника поля: 1) точечного заряда 2) бесконечно длинной заряженной нити с линейной плотностью заряда τ: 3) равномерно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда σ: 4) между двумя разноименно заряженными плоскостями
Потенциал электрического поля: где W - потенциальная энергия заряда q 0 .
Потенциал поля точечного заряда на расстоянии r от заряда:
По принципу суперпозиции полей, напряженность:
Потенциал: где Ē i и ϕ i - напряженность и потенциал в данной точке поля, создаваемый i-м зарядом.
Работа сил электрического поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом ϕ 1 в точку с потенциалом ϕ 2 :
Связь между напряженностью и потенциалом 1) для неоднородного поля: 2) для однородного поля:
Электроемкость уединенного проводника:
Электроемкость конденсатора:
Электроемкость плоского конденсатора: где S - площадь пластины (одной) конденсатора, d - расстояние между пластинами.
Энергия заряженного конденсатора:
Сила тока:
Плотность тока: где S - площадь поперечного сечения проводника.
Сопротивление проводника: l - длина проводника; S - площадь поперечного сечения.
Закон Ома 1) для однородного участка цепи: 2) в дифференциальной форме: 3) для участка цепи, содержащего ЭДС: Где ε - ЭДС источника тока, R и r - внешнее и внутреннее сопротивления цепи; 4) для замкнутой цепи:
Закон Джоуля-Ленца 1) для однородного участка цепи постоянного тока: где Q - количество тепла, выделяющееся в проводнике с током, t - время прохождения тока; 2) для участка цепи с изменяющимся со временем током:
Мощность тока:
Связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля: где B - вектор магнитной индукции, μ √ магнитная проницаемость изотропной среды, (для вакуума μ = 1), µ 0 - магнитная постоянная , H - напряженность магнитного поля.
Магнитная индукция (индукция магнитного поля): 1) в центре кругового тока где R - радиус кругового тока, 2) поля бесконечно длинного прямого тока где r - кратчайшее расстояние до оси проводника; 3) поля, созданного отрезком проводника с током где ɑ 1 и ɑ 2 - углы между отрезком проводника и линией, соединяющей концы отрезка и точкой поля; 4) поля бесконечно длинного соленоида где n - число витков на единицу длины соленоида.

Приветствую вас дорогие читатели. Много тайн в себе скрывает природа. Одним тайнам человеку удалось найти объяснения, а другим нет. Магнитные явления в природе происходят на нашей земле и вокруг нас, а мы их порой попросту не замечаем.

Одно из таких явлений можно увидеть, взяв в руки магнит и направив его на металлический гвоздь или булавку. Увидеть, как они притянутся друг к другу.

Многие из нас еще помнят со школьного курса физики опыты с этим предметом, обладающим магнитным полем.

Надеюсь, вы вспомнили, что такое магнитные явления? Конечно — это способность притягивать к себе другие металлические предметы, имея магнитное поле.

Рассмотрим магнитную железную руду, из которой и делают магнит. Такие магниты наверняка есть у каждого из вас, на дверце холодильника.

Вам наверно будет интересно узнать, а какие бывают еще магнитные природные явления? Из школьных уроков по физике мы знаем, что поля бывают магнитные и электромагнитные.

Да будет вам известно, что магнитный железняк в живой природе был известен еще до нашей эры. В это время и был создан компас, который китайский император использовал во время своих многочисленных походов и просто морских прогулок.

Переводится с китайского языка слово магнит как любящий камень. Удивительный перевод, не правда ли?

Христофор Колумб, использующий магнитный компас в своих путешествиях, заметил, что географические координаты влияют на отклонение стрелки в компасе. Впоследствии, этот результат наблюдения привел ученых к выводу, что и на земле имеются магнитные поля.

Влияние магнитного поля в живой и неживой природе

Уникальная способность перелетных птиц с точностью находить места их обитания всегда была интересна ученым. Магнитное поле земли помогает им безошибочно прокладывать . Да и миграции многого ряда животных зависят от этого поля земли.

Так свои «магнитные карты» имеют не только пернатые, но и такие животные как:

• Черепахи
• Морские моллюски
• Лососевые рыбы
• Саламандры
• и многие другие животные.

Ученые выяснили, что в теле живых организмом есть специальные рецепторы, а так же частицы магнетита, которые помогают чувствовать магнитные и электромагнитные поля.

Но как именно любое живое существо, живущее в дикой природе, находит нужный ориентир, однозначно не могут ответить ученые.

Магнитные бури и их влияние на человека

Мы уже знаем о магнитных полях нашей земли. Они защищают нас от воздействия заряженных микрочастиц, которые долетают до нас с Солнца. Магнитная буря это не что иное – это внезапное изменение защищающего нас электромагнитного поля земли.

Не замечали, как у вас иногда внезапная резкая боль стреляет в головной висок и тут же появляется сильнейшая головная боль? Все эти болезненные симптомы, происходящие в организме человека, указывают на наличие этого природного явления.

Это магнитное явление может продолжаться от часа до 12 часов, а может быть и кратковременным. И как подмечено врачами, в большей степени этим страдают уже немолодые люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Подмечено, что в продолжительную магнитную бурю увеличивается количество инфарктов. Есть ряд ученых, которые отслеживают появление магнитных бурь.

Так что дорогие мои читатели иногда стоит узнавать об их появлении и стараться предотвратить по возможности их ужасные последствия.

Магнитные аномалии в России

По всей огромной территории нашей земли существуют различного рода магнитные аномалии. Давайте немного узнаем о них.

Известный ученый и астроном П. Б. Иноходцев еще в далеком 1773 году изучал географическое положение всех городов центральной части России. Именно тогда он обнаружил сильную аномалию в районе Курска и Белгорода, где стрелка компаса лихорадочно вращалась. И только в 1923 году была пробурена первая скважина, которая выявила металлической руды.

Ученые и в наши с вами дни не могут дать объяснения огромным скоплениям железной руды в Курской магнитной аномалии.

Из учебников по географии мы с вами знаем, что добыча всей железной руды ведется в горных областях. А как образовались залежи железной руды на равнине — неизвестно.

Бразильская магнитная аномалия

У океанского побережья Бразилии на высоте более 1000 километров основная часть приборов у пролетающих над этим местом летательных аппаратов – самолетов и даже спутников приостанавливает свою работу.

Представьте себе оранжевый апельсин. Его кожура защищает мякоть, так и магнитное поле земли с защитным слоем атмосферы защищает нашу планету от вредного воздействия из космоса. А Бразильская аномалия похожа на вмятину в этой кожуре.

К тому же таинственные наблюдались не однократно в этом необычном месте.

Еще немало загадок и тайн земли нашей предстоит раскрыть ученым, друзья мои. Хочу вам пожелать здоровья и чтобы обошли вас стороной неблагоприятные магнитные явления!

Надеюсь, вам понравился мой краткий обзор магнитных явлений в природе. А может быть, и вы их уже наблюдали или же ощущали их действие на себе. Напишите об этом в ваших комментариях, мне будет интересно об этом прочесть. А на сегодня это все. Разрешите с вами попрощаться и до новых встреч.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

10) Характеристики участка цепи:

Сила тока - , измеряется с помощью амперметра;

Напряжение - , измеряется вольтметром;

Сопротивление - , измеряется омметром.

11) Закон Ома для участка цепи: .

12) Два вида соединения проводников:

Последовательное (см. рис. 4)

Рис. 4. Последовательное соединения проводников

Параллельное (см. рис. 5)

Рис. 5. Параллельное соединение проводников

13) Работа тока: .

14) Мощность тока: .

15) Количество теплоты, которая выделяется при прохождении тока через проводник: .

16) Электрический ток в различных средах:

В металлах происходит направленное движение свободных электронов;

В жидкостях - направленное движение свободных ионов, образующихся в результате электролитической диссоциации . Закон электролиза:

В газах - направленное движение свободных ионов и электронов, образующихся в

результате ионизации;

- в полупроводниках - направленное движение свободных электронов и дырок;

17) Магниты:

Электромагниты;

Постоянные:

природные;

искусственные.

18) Вокруг любой заряженной частицы, а следовательно, вокруг проводника с током существует магнитное поле .

19) Магнитное поле - особая форма материи, которая существует вокруг движущихся заряженных частиц или тел и действует с некоторой силой на другие заряженные частицы или тела, движущиеся в этом поле.

20) Линии магнитного поля - условные линии, вдоль которых в магнитном поле устанавливаются оси маленьких магнитных стрелок:

Направление линий магнитного поля совпадает с направлением, на которое указывает северный полюс магнитной стрелки (см. рис. 6);

Направление линий магнитного поля проводника с током можно определить с помощью правила правой руки или правила буравчика (см. рис. 7);

Линии магнитного выходят из северного полюса и входят в южный полюс;

Линии магнитного поля всегда замкнуты.

21) На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера . Её направление определяется по правилу левой руки (см. рис. 8).

Рис. 7. Правило правой руки и правило буравчика

Рис. 8. Правило левой руки

22) Явление электромагнитной индукции - явление порождения в пространстве электрического поля переменным магнитным полем.

На этом уроке мы вспомнили различные факты, касающиеся электромагнитных явлений, изученных ранее, а также обсудили общую электромагнитную картину мира.

Впервые вне лаборатории электрическая дуга была применена в 1845 году в Парижской национальной опере, чтобы воспроизвести эффект восходящего солнца.

В Таиланде при строительстве линий электропередач возникли проблемы. Первая касалась того, что обезьяны, подражая электромонтёрам, по опорам забираются на провода и, запутывая их, создают короткое замыкание. Слоны представляли собой вторую проблему, так как они вырывали опоры из земли.

Магнитное поле Земли периодически меняет свою полярность, совершая как вековые колебания, длительностью 5-10 тыс. лет, так и полностью переориентируясь (меняются местами магнитные полюса) 2-3 раза в течение миллиона лет. Об этом свидетельствуют «вмороженное» магнитное поле в осадочные и вулканические породы далёких эпох. Однако геомагнитное поле Земли не совершает хаотических изменений, а подчиняется определённому расписанию.

В древних архивах сохранились записи, свидетельствующие о том, что императора Нерона, страдавшего ревматизмом, лечили электрованнами. Для этого в деревянную кадку с водой помещали электрических скатов. Находясь в такой ванне, император подвергался действию электрических разрядов и полей.

В прошлом веке в Швейцарии была изобретена электрическая няня. Изобретатель предложил подкладывать под детские пелёнки две изолированные металлические сетки, разделённые сухой прокладкой. Эти сетки были соединены с низковольтным источником тока, а также с электрическим звонком. Когда прокладка намокала, цепь замыкалась, и звонок сообщал матери о необходимости сменить пелёнку.

В тех регионах России, где бывают сильные морозы зимой, возникает проблема слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, так как вязкость нефтепродуктов при низкой температуре слишком высокая. Учёные дальневосточных институтов разработали технологию электроиндукционного нагрева цистерн (см. рис. 9), позволяющую значительно сократить энергозатраты, так как для разогревания цистерн паром необходимо около 15 тонн топлива.

Рис. 9. Электроиндукционный нагрев цистерн

Для аварийных ситуаций, когда замерзают системы отопления и водоснабжения, разработан ручной электроиндукционный инструмент, обеспечивающий быстрый разогрев трубопроводов и высокую безопасность работ.

Даже на стреляных гильзах и патронах сохраняются отпечатки пальцев, уложившего их в оружие человека. Эти отпечатки могут быть выявлены по методике, разработанной специалистами Саратовского юридического института. Поместив гильзу или патрон в электрическое поле в качестве электрода, напыляют на него в вакууме тонкую металлическую плёнку, и на ней становятся видны отпечатки, которые возможно идентифицировать.

Задача 1

На каком из рисунков правильно изображены полюсы магнитов (см. рис. 10)?

Рис. 10. Иллюстрация к задаче

Решение

Магнитными линиями для постоянного магнита называются линии, которые начинаются на северном магнитном полюсе и заканчиваются на южном, вне самого магнита. Внутри магнита эти линии замыкаются, но уже направлены от южного полюса к северному магнитному полюсу.

На первом рисунке полюсы изображены неправильно, так как магнитные линии направлены от южного полюса к северному.

На втором рисунке полюсы изображены неправильно, так как магнитные линии направлены от южного полюса к северному.

На третьем рисунке полюсы изображены верно, так как магнитные линии направлены от северного полюса к южному.

На четвёртом рисунке, по всей вероятности, имелись в виду два каких-то одинаковых полюса.

Ответ: на третьем рисунке полюсы изображены верно.

Попробуйте самостоятельно ответить на такой вопрос: в какой из этих точек действие магнита самое сильное, а в каких - самое маленькое (см. рис. 11)?

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Решить эту задачу можно, вспомнив, как распределяются магнитные линии в пространстве возле постоянного магнита.

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. Clck.ru ().
3. Clck.ru ().

Домашнее задание

1. Что подтверждает существование магнитного поля Земли?
2. Дайте определение магнитных линий. Что представляют собой магнитные линии прямого тока, катушки с током?
3. Что дало науке создание электромагнитной картины мира?
4. Сила Ампера. Правило левой руки.
5. На железный проводник длиной 10 м и сечением 2 мм 2 подано напряжение 12 мВ. Чему равна сила тока, протекающего по проводнику?
6. Электрические лампы сопротивлением 200 Ом и 400 Ом соединены параллельно и подключены к источнику тока. Как соотносятся количества теплоты Q 1 и Q 2 , выделяемые лампами за одно и то же время?