Попробуйте готовые материалы учителя на каждый урок для работы в классе и дистанционно.

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Был в сети 22.04.2024 15:39

Шагов Сергей Николаевич

учитель физики и астрономии

55 лет

42 406

378

Подписчики

115

Подписки

Местоположение

Россия, Ржев

Специализация

Астрономия

Физика

Обо мне Блог Файлы Тесты Галерея Активность Награды

Урок "Электростатическое поле"

Категория: Физика

26.02.2024 13:44

Учебник: Физика 10 Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. / Под ред. Парфентьевой Н.А. Издательство «Просвещение»-2013 -416 с.

Тема: ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

В разработке представлен урок "Электростатическое поле" для обучающихся 10 класса. При подготовке материала использовалась модульная технология. Если урок проводится на углублённом уровне, то для его проведения необходимо 90 минут. Для базового уровня используем только первую часть урока (учебные элементы 1-3, 5, 6, учебный элемент 4 используем частично). К уроку есть презентации (смотри раздел "Презентации").

Просмотр содержимого документа
«Урок "Электростатическое поле"»

Урок. Электростатическое поле (записать в тетради дату и тему урока).

Время – 90 минут.

Сокращения: УЭ – учебный элемент.

УЭ	Учебный материал с указанием цели и заданий	Комментарий для обучающихся
УЭ1	Цель: ввести понятие электростатического поля, сформулировать его свойства на качественном и количественном уровнях с помощью силовых линий и вектора напряжённости.	Учебник: §87-91. Посмотреть видеоролик пройдя по ссылке: https://www.youtube.com/embed/4sXQ8_JpCTA
УЭ2	Цель: введение понятия электростатического поля. Итак, мы знаем, как взаимодействую заряженные частицы или тела. Однако встаёт вопрос: как осуществляется такое взаимодействие? Ребята, чтобы ответить на поставленный вопрос, нам предстоит сейчас ввести понятие электростатического поля. Посмотрим видеоролик, и попробуем ответить на вопросы (на эти же вопросы можно ответить, прочитав материал учебника (§87-88): 1.Является ли воздух, находящийся между заряженными телами, непосредственным участником взаимодействия заряженных тел? 2.Нужен ли непосредственный контакт при обнаружении взаимодействия заряженных тел? 3.Зависит ли величина взаимодействия от расстояния между телами? Как зависит? 4.В чём суть действия на расстоянии? 5.В чём суть идеи близкодействия? 6.Кто сыграл важную в роль в развитии теории близкодействия? 7.С какой скоростью распространяется взаимодействие между заряженными телами? 8.Какое понятие было введено для объяснения причин взаимодействия заряженных тел? Найдите в учебнике определение электростатического поля (§88). Если заряженные тела или частицы движутся, то мы имеем дело с электромагнитным полем. Сегодня нас интересует электростатическое поле. Запишите особенности электростатического поля в рабочую тетрадь (используйте учебник или видеоролик). Сравните свой ответ с ответом ниже. А) электростатическое поле реально существует; Б) электростатическое поле окружает любые неподвижные заряженные тела или частицы; В) электростатическое поле действует на любые заряженные тела или частицы (неподвижные и движущиеся); Г) электростатическое поле ослабевает при удалении от заряженного тела или частицы; Д) электростатическое поле обнаруживается по действию на заряженные тела или частицы.	Учебник: §87-88. Ответы обучающихся. Определение надо знать. Выучить! Записать определение в рабочую тетрадь. Надо знать. Выучить!
УЭ3	Цель: введение понятия напряжённости и силовых линий электростатического поля. Э лектростатическое поле создаётся только неподвижными электрическими зарядами или заряженными телами. Для количественного описания электростатического поля вводят ряд физических величин. Одной из них является напряжённость элетростатического поля. Найдите определения напряжённости электростатического поля в учебнике или посмотрите ещё раз видеоролик. E = – напряжённость электростатического поля, где q₀ – положительный пробный заряд (такой заряд, поле которого не влияет на поля других заряженных тел или частиц). Итак, что можно сказать о напряжённости электростатического поля: 1.Это векторная физическая величина. 2.Совпадает с направлением электрической силы, действующей на положительный пробный заряд со стороны других зарядов. 3.Имеет точку приложения и числовое значение. 4.Единица измерения: [Е] = (СИ).	Учебник: §89. Записать формулу в рабочую тетрадь. Выучить! Это надо знать. Выучить!

Пример 1. В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряжённость поля в этой точке.

Дано: F = 0,4 мкН = 4∙10 ^–7 Н Решение.

q₀ = 2 нКл = 2∙10 ^{– 9} Кл Воспользуемся определением напряжённости электростатического поля: |E| = .

Найти: Е. Подставляем значения для силы и заряда, получаем: Е = 4∙10^–7: 2∙10 ^{– 9} = 200 Н/Кл.

Ответ: 200 Н/Кл.

Пример 2 (выполнить самостоятельно в рабочей тетради). Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещённый в точку, в которой напряжённость электростатического поля равна 2 кН/Кл?

Э лектростатическое поле можно представлять наглядно с помощью силовых линий. Изучите внимательно силовые линии электростатического поля по рисункам в учебнике (§89) и укажите основные свойства этих линий. Ответ запишите в рабочую тетрадь.

Записать пример в рабочую тетрадь.

Выполнить в рабочей тетради.

Зарисовать в рабочей тетради.

Записать определение в рабочую тетрадь

Записать свойства в рабочую тетрадь

УЭ4

Цель: разбор и самостоятельное решение примеров на вычисление напряжённости электростатического поля.

Рассмотрим несколько примеров на вычисление напряжённости электростатического поля.

I.Точечный электрический заряд (заряженное тело, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до него).

Е = k ,

k = 9 10⁹ – постоянная Кулона, r – расстояние до точки, где определяем напряжённость электростатического поля, q – заряд, источник электростатического поля. Эта формула справедлива для вакуума или воздуха.

Пример 3. Найти напряжённость электростатического поля заряда 36 нКл в точке, удалённой от заряда на 9 см. Заряд находится в воздухе.

Дано: q = 36 нКл = 3,6∙10 ^{– 8} Кл Решение.

r = 9 см = 0,09 м Используем формулу: Е = k . Подставляем значения заряда и расстояния в эту

Найти: Е. формулу, получаем: Е = 9 10⁹ ∙ 3,6∙10 ^{– 8} : 81∙10 ^{– 4} = 40000 Н/Кл = 40 кН/кл.

Ответ: 40 кН/Кл.

Пример 4 (выполнить самостоятельно в рабочей тетради). Найти напряжённость электростатического поля заряда 36 нКл в точке, удалённой от заряда на 18 см. Заряд находится в воздухе.

II.Система точечных зарядов.

Для определения результирующего вектора напряжённости электростатического поля для системы точечных зарядов надо воспользоваться принципом суперпозиции полей: Е₁ + Е₂ + … + Е_n = Е. Учтите, что напряжённость вектор. Поэтому при сложении используем правила векторной суммы (смотри геометрию «сложение векторов»).

Пример 5. В точке А (смотри рисунок) расположен заряд q₁ = 40 нКл, в точке В – заряд q₂ = 10 нКл. Найти проекцию на ось Х вектора напряжённости результирующего поля в точках С и D, если АС = 6 см, СВ = ВD = 3 см.

А С B D X

Решение. В точки С и D помещаем положительный пробный заряд и указываем направления векторов напряжённости в этих точках, создаваемых зарядами, расположенными в точках А и В (смотри рисунок ниже). Система находится в воздухе.

q₁ 0 q₀ 0 q₁ 0 q₀ 0

А Е₂ С Е₁ В Д Е₃ Е₄

Находим модули напряжённостей: Е₁, Е₂, Е₃, Е₄. Для этого используем формулу напряжённости точечного заряда: Е = k .

Е₁ = 100 кН/Кл, Е₂ = 100 кН/Кл, Е₃ = 25 кН/Кл, Е₄ = 100 кН/Кл.

Учитывая (по рисунку) знак проекций векторов Е₁, Е₂, Е₃, Е₄, находим проекцию на ось Х вектора напряжённости результирующего поля в точках С и D: Е_хС = Е₁ – Е₂ = 0; Е_х_D = Е₃ + Е₄ = 125 кН/Кл.

Ответ: 0; 125 кН/Кл.

Пример 6 (выполнить самостоятельно в рабочей тетради). В точке А (смотри рисунок) расположен заряд q₁ = 40 нКл, в точке В – заряд q₂ = – 10 нКл. Найти проекцию на ось Х вектора напряжённости результирующего поля в точках С и D, если АС = 6 см, СВ = ВD = 3 см. Система зарядов находится в воздухе.

А С B D X

Пример 7.Заряды по 0,1 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряжённость поля в точке, удалённой на 5 см от каждого из зарядов. Оба заряда считать положительными и находящимися в воздухе.

Дано: q₁ = 0,1 мкКл = 10^{– 7} Кл Решение. Сделаем чертёж

q₂ = 0,1 мкКл = 10^{– 7} Кл q₁ r q₂

r = 6 см = 0,06 м

х = 5 см = 0,05 м α/2

Найти: Е.

q₀ 0

Е₂ α Е₁

Из анализа условия задачи делаем вывод, что заряды расположены в вершинах равнобедренного треугольника (смотри рисунок). Расставим вектора напряжённости электростатических полей, создаваемые зарядами q₁ и q₂, в точке нахождения заряда q₀, и найдём вектор результирующего поля по правилу параллелограмма. Так как q₁ = q₂, то |Е₁| = |Е₂|. Для определения модуля вектора результирующего поля воспользуемся теоремой косинусов:

|Е| = = Е₁ .

По формуле для напряжённости точечного заряда находим: Е₁ = k = 360 кН/Кл. По формуле тригонометрии находим: 1 – cos = 2sin² . Тогда получаем формулу: |Е| = 2Е₁sin . Воспользуемся теоремой косинусов и найдём: cos = = 0,6. Тогда sin = 0,8. Вычисляем искомую величину: |Е| = 576 кН/Кл.

Ответ: 576 кН/Кл.

Учебник: §90, 91.

Записать в рабочую тетрадь.

Пример записать в рабочую тетрадь

Выполнить в рабочей тетради.

Записать в рабочую тетрадь.

Пример записать в рабочую тетрадь.

Выполнить в рабочей тетради.

Пример записать в рабочую тетрадь.

УЭ5

Итоги урока (фронтальная беседа по вопросам):

1.Причина взаимодействия заряженных тел или частиц?

2.Перечислить особенности/свойства электростатического поля.

3.Как называется количественная силовая характеристика электростатического поля? Что можно сказать о ней?

4.Что такое положительный пробный заряд?

5.Что такое линии напряжённости? Перечислить их особенности/свойства.

6.Как найти напряжённость электростатического поля точечного заряда?

7.Как найти напряжённость системы точечных зарядов?

Ответы обучающихся.

УЭ6

ДЗ: §87-91 (выучить все определения, свойства и формулы); ЗСР №1 к §91.

Выполнить в рабочей тетради.

Материал урока рассчитан на два занятия по 45 минут каждое. На первом занятии изучается материал (основная теоретическая часть). На втором проходит разбор примеров на вычисление напряжённости электростатического поля с самостоятельным решением некоторых задач. Материалы урока необходимо распечатать (один комплект на пару обучающихся). Если физика изучается на базовом уровне (2 часа в неделю), то УЭ4 разбирается частично. В начале третьего урока выполняется самостоятельная работа по изученной теме (для классов с углублённым изучением физики). Карточки для самостоятельной работы смотри ниже.

Вариант 1

№1

Определите напряжённость электростатического поля в вакууме в точке, в которой на заряд 4 нКл действует сила 1,2 мкН.

№2

Два точечных одноимённых заряда 16 мкКл и 24 мкКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Найти напряжённость электростатического поля в точке, отстоящей на 4 см от первого заряда на прямой, соединяющей заряды.

№3

Два разноимённых заряда по 0,2 мкКл каждый находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Найти напряжённость электростатического поля в точке, удалённой на 25 см от каждого заряда.

Вариант 2

№1

Какая сила действует на заряд 8 нКл, помещённый в точку, в которой напряжённость электростатического поля равна 4 кН/Кл?

№2

Точечные заряды 40 нКл и –10 нКл находятся на расстоянии 9 см друг от друга. Чему равна напряжённость электростатического поля в точке, находящейся в 3 см от меньшего по модулю заряда на прямой, соединяющей заряды?

№3

В вершинах квадрата расположены точечные заряды по 10 нКл каждый. Определите напряжённость электростатического поля в середине стороны квадрата, если сторона квадрата равна 20 см.

Вариант 3

№1

В некоторой точке поля на заряд 5 нКл действует сила 1 мкН. Найти напряжённость электростатического поля в этой точке.

№2

Расстояние между точечными зарядами –40 нКл и 10 нКл составляет 6 см. Какова напряжённость электростатического поля в точке, отстоящей от большего по модулю заряда на расстоянии 4 см на линии, соединяющей заряды?

№3

Расстояние между точечными зарядами 80 нКл и –6 нКл равно 5 см. Определить напряжённость электростатического поля в точке, находящейся на расстоянии 4 см от большего заряда и 3 см от меньшего заряда.

Вариант 4

№1

Найти напряжённость электростатического поля заряда 48 нКл в точке, удалённой от этого заряда на 12 см.

№2

Между двумя точечными зарядами 4 нКл и –5 нКл расстояние 60 см. Найти напряжённость электростатического поля в средней точке между зарядами.

№3

В двух вершинах равностороннего треугольника находятся заряды по 80 пКл каждый. Найти напряжённость электростатического поля в третьей вершине, если сторона треугольника 6 см.

Вариант 5

№1

Найти напряжённость электростатического поля, создаваемого зарядом 12 мкКл в точке на расстоянии 8 см от заряда.

№2

Расстояние между двумя точечными зарядами +q и +9q равно 8 см. Чему равна напряжённость электростатического поля на середине отрезка, соединяющего заряды? Заряд q равен 10 мкКл.

№3

В вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника с катетами по 5 см находятся одноимённые заряды по 25 нКл каждый. Определить напряжённость электростатического поля в третьей вершине.

Вариант 6

№1

№2

№3

Вариант 7

№1

№2

№3

Вариант 8

№1

№2

№3

Вариант 9

№1

Найти напряжённость электростатического поля заряда 48 нКл в точке, удалённой от этого заряда на 12 см.

№2

№3

Вариант 10

№1

№2

№3

Вариант 11

№1

№2

№3

Вариант 12

№1

№2

№3

Вариант 13

№1

№2

№3

Вариант 14

№1

Найти напряжённость электростатического поля заряда 48 нКл в точке, удалённой от этого заряда на 12 см.

№2

№3

Вариант 15

№1

№2

№3

Вариант 16

№1

№2

№3

Вариант 17

№1

№2

№3

Вариант 18

№1

№2

№3

Вариант 19

№1

Найти напряжённость электростатического поля заряда 48 нКл в точке, удалённой от этого заряда на 12 см.

№2

№3

Вариант 20

№1

№2

Между двумя точечными зарядами 4 нКл и –5 нКл расстояние равно 60 см. Найти напряжённость поля в средней точке между зарядами.

№3

Вариант 21

№1

№2

№3

Вариант 22

№1

№2

№3

Вариант 23

№1

В некоторой точке поля на заряд 5 нКл действует сила 1 мкН. Найти напряжённость поля в этой точке.

№2

№3

Вариант 24

№1

Найти напряжённость электростатического поля заряда 48 нКл в точке, удалённой от этого заряда на 12 см.

№2

№3

Вариант 25

№1

№2

Расстояние между точечными зарядами – 40 нКл и 10 нКл составляет 6 см. Какова напряжённость электростатического поля в точке, отстоящей от большего по модулю заряда на расстоянии 4 см на линии, соединяющей заряды?

№3

Вариант 26

№1

Какая сила действует на заряд 20 нКл, помещённый в точку, в которой напряжённость электростатического поля равна 5 кВ/м?

№2

Между точечными электрическими зарядами 5 нКл и –6 нКл расстояние равно 6 см. Найти напряжённость электростатического поля в средней точке между зарядами.

№3

В вершинах равностороннего треугольника со стороной 10 см расположены точечные электрические заряды +q, +q, – q. Найти напряжённость электростатического поля в центре треугольника, если |q| = 20 нКл.

Вариант 27

№1

Найти напряжённость электростатического поля точечного заряда 40 мкКл в точке, удалённой от заряда на 10 см.

№2

Два заряда, один из которых по модулю в 4 раза больше другого, расположены на расстоянии 12 см друг от друга. В какой точке пространства L напряжённость электростатического поля равна нулю, если заряды одноимённые?

№3

Между зарядами +q и – q расстояние равно 12 см. Найти напряжённость электростатического поля в точке, удалённой на 8 см от каждого из зарядов, если |q| = 6,4 мкКл.

Вариант 28

№1

Какая сила действует на заряд 15 нКл, помещённый в точку, в которой напряжённость электростатического поля равна 45 кВ/м.

№2

Два заряда, один из которых по модулю в 4 раза больше другого, расположены на расстоянии 6 см друг от друга. В какой точке пространства L напряжённость электростатического поля равна нулю, если заряды разноимённые?

№3

В вершинах при основании равнобедренного прямоугольного треугольника находятся разноимённые заряды по 5 нКл каждый, а в третьей вершина находится положительный заряд 8 нКл. Найти напряжённость электростатического поля в средней точке основания треугольника. Сторона основания треугольника равна 8 см, а боковые стороны 5 см.

Вариант 29

№1

№2

№3

Вариант 30

№1

Найти напряжённость электростатического поля точечного заряда 40 мкКл в точке, удалённой от заряда на 10 см.

№2

№3

Вариант 31

№1

№2

№3

Вариант 32

№1

Найти напряжённость электростатического поля точечного заряда 24 нКл в точке, удалённой от заряда на 16 см.

№2

В вершинах правильного шестиугольника со стороной 5 см помещены друг за другом заряды +q, +q, +q, –q, –q, –q. Найти напряжённость электростатического поля, создаваемого в центре шестиугольника, если |q| = 10 нКл.

№3

В вершинах прямоугольника со сторонами 6 и 10 см расположены точечные заряды по 10 нКл каждый. Определите напряжённость электростатического поля в середине меньшей стороны прямоугольника.

Указания:

Задача №1 – 1 балл, задача №2 – 2 балла, задача №3 – 3 балла.

Система оценок:

«5» (отлично) – 5-6 баллов;

«4» (хорошо) – 3-4 балла;

«3» (удовлетворительно) – 1-2 балла;

«2» (неудовлетворительно) – менее 1 балла.

Ответы к заданиям самостоятельной работы «Напряжённость электростатического поля»

вариант	номер задания			вариант	номер задания
вариант	1	2	3	вариант	1	2	3
1	300 В/м	30 МВ/м	46080 В/м	17	32 мкН	30 МВ/м	≈ 127 кВ/м
2	32 мкН	200 кВ/м	≈ 3220 В/м	18	200 В/м	200 кВ/м	46080 В/м
3	200 В/м	450 кВ/м	≈ 454 кВ/м	19	30 кВ/м	450 кВ/м	≈ 3220 В/м
4	30 кВ/м	900 В/м	≈ 346 В/м	20	16,875 МВ/м	900 В/м	≈ 454 кВ/м
5	16,875 МВ/м	450 МВ/м	≈ 127 кВ/м	21	300 В/м	900 В/м	≈ 3220 В/м
6	300 В/м	200 кВ/м	≈ 454 кВ/м	22	32 мкН	450 МВ/м	≈ 454 кВ/м
7	32 мкН	450 кВ/м	≈ 346 В/м	23	200 В/м	30 МВ/м	≈ 346 В/м
8	200 В/м	900 В/м	≈ 127 кВ/м	24	30 кВ/м	200 кВ/м	≈ 127 кВ/м
9	30 кВ/м	450 МВ/м	46080 В/м	25	16,875 МВ/м	450 кВ/м	46080 В/м
10	16,875 МВ/м	30 МВ/м	≈ 3220 В/м	26	0,1 мН	110 кВ/м	108 кВ/м
11	300 В/м	450 кВ/м	≈ 127 кВ/м	27	36 МВ/м	L = 4 см	6 МВ/м
12	32 мкН	900 В/м	46080 В/м	28	675 мкН	L = 6 см	≈ 53 кВ/м
13	200 В/м	450 МВ/м	≈ 3220 В/м	29	0,1 мН	L = 4 см	≈ 53 кВ/м
14	30 кВ/м	30 МВ/м	≈ 454 кВ/м	30	36 МВ/м	L = 6 см	108 кВ/м
15	16,875 МВ/м	200 кВ/м	≈ 346 В/м	31	675 мкН	110 кВ/м	6 МВ/м
16	300 В/м	450 МВ/м	≈ 346 В/м	32	135 кВ/м	144 кВ/м	≈ 42,7 кВ/м