|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Точечный заряд В начале урока необходимо обратить внимание учащихся на сходство электрического и гравитационного взаимодействий (хотя между ними существуют и значительные различия). Оба закона справедливы для точечных тел. По аналогии можно сформулировать определение точечного заряда: Ø Точечный заряд - электрически заряженное тело, размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается электрическая взаимодействие, можно пренебречь. Название «точечный заряд» не означает, что заряд размещен на материальной точке. Все тела имеют конечные размеры, те же заряды в одних случаях могут считаться точечными, в других - нет. 2. Строение крутильных весов В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется електрометр - прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси.
Силы электрического отталкивания обусловливают поворот стрелки на определенный угол, по которому можно судить о заряд, переданный стержню электрометра. Електрометр является достаточно грубым прибором; он не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был установлен французским физиком Ш. Кулоном (1785 г). В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора - крутильных весов, которые отличались чрезвычайно высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов возвращалось на 1° под действием силы около 10-9 Н.
Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно такой не - заряженной, то заряд первой разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раза. 3. Закон Кулона Закон взаимодействия точечных зарядов опытным путем установил Шарль Кулон. В результате проделанных опытов Кулон установил, что неподвижные точечные заряды q1 и q2 взаимодействуют в вакууме с силой F, прямо пропорциональной модулям зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между зарядами:
Опыты доказали, что коэффициент пропорциональности в законе Кулона Чтобы представить себе эту огромную силу, приведем сравнение: она равна весу груженого поезда, длина которого равна примерно расстоянию от Харькова до Киева. Теперь становится понятно, почему невозможно передать заряд 1 Кл телу «обычных» размеров.
Вопрос к учащимся в ходе изложения нового материала · В чем сходство и отличия электрической и гравитационного взаимодействий? · Справедливое выражение: «Точечный заряд - это заряд,размерами которого можно пренебречь»? · Сравните понятие «точечный заряд» и «материальная точка». · Какие преимущества имеют крутильные весы сравнению с електрометром? · Всегда ли можно применить закон Кулона?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1. Учимся решать задачи 1) Два одинаковых положительных заряда находятся на расстоянии 10 мм друг от друга и взаимодействуют с силой, равной 7,2·10-4 H. Определите заряд каждого шарика. (Ответ: 2,8 нКл.) 2) Заряды двух одинаковых маленьких шариков равны соответственно 2 и 10 нКл. Шарики привели в соприкосновение и развели на предыдущую расстояние. Во сколько раз изменился модуль силы взаимодействия между ними? Развязок. Пусть расстояние между шариками равна r. Тогда начальная сила взаимодействия между шариками
а конечная
Здесь q - заряд каждого из шариков после столкновения. Согласно закону сохранения заряда 2q = q1 + q2. Следовательно,
Ответ: модуль силы уменьшился в 1,25 раза. 3) На каком расстоянии нужно расположить два точечных заряда 5·10-9 и 6·10-9 Кл, чтобы они отталкивались друг от друга с силой, равной 12·10-4 H? (Ответ: 15 мм)
Что мы узнали на уроке · Точечный заряд - электрический заряд, размерами носителя которого по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается электростатическое взаимодействие, можно пренебречь. · Неподвижные точечные заряды q1 и q2 взаимодействуют в вакууме с силой F, прямо пропорциональной модулям зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между зарядами:
· Два точечных заряда по 1 Кл каждый, находятся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой, равной 9·109 H. Домашнее задание 1. Подр.: § 4. 2. Сб.: рів1 - № 3.1; 3.2; 3.3; 3.5; 3.6. рів2 - № 3.7; 3.9; 3.10; 3.11, 3.12. рів3 - № 3.13, 3.15; 3.16; 3.18; 3.20. 3. Д.: подготовиться к самостоятельных работ № 1 и № 2. В домашнем задании записано: подготовиться к самостоятельной работе. Что это означает? Ученики дома просматривают тексты задач по каждой самостоятельной работы и выбирают тот уровень, что им на сегодняшний день под силу (например, средний, достаточный или высокий), а учитель на уроке дает ученику номер варианта из того уровня, что выбрал сам ученик. Ученик, разобравшись с тем или иным заданием, может на уроке или во внеурочное время попросить у учителя задача более высокого уровня.
Задачи из самостоятельной работы № 1 «Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона» Средний уровень 1. а) Как взаимодействуют между собой тела, имеющие одноименные заряды? Приведите примеры. б) Как изменяется сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов при увеличении расстояния между ними? 2. а) Как взаимодействуют между собой тела, имеющие разноименные заряды? Приведите примеры. б) Как изменяется сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов при уменьшении расстояния между ними? Достаточный уровень 1. а) Что можно сказать о зарядах данных шариков? (см. рис.).
б) справедливым является выражение: «Во время трения создаются заряды»? Почему? 2. а) Как заряженная палочка? Пунктиром показано первоначальное положение листочков электроскопа (см. рис.).
б) можно Ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте. Высокий уровень 1. а) можно Ли на концах ебонітової палочки получить одновременно два разноименных заряда? Как это сделать? б) С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 5 и 10 нКл, находящиеся на расстоянии 5 см друг от друга? 2. а) Почему металлический стержень нельзя наэлектризовать, если держать его в руке? Каким способом это можно сделать? Почему? Поясніть. б) На каком расстоянии находятся друг от друга точечные заряды 4 и 6 нКл, если сила их взаимодействия равна 6 мН?
Задачи из самостоятельной работы № 2 «Электрическое поле» Средний уровень 1. Объясните, почему после передачи электрическом султану заряда его бумажные полоски расходятся в разные стороны? 2. Как можно обнаружить электрическое поле вблизи заряженного тела? Достаточный уровень 1. а) будут Ли взаимодействовать близко расположенные электрические заряды в безвоздушном пространстве, например, на Луне, где нет атмосферы? б) можно объяснить электризацию тел перемещением атомов и молекул? Почему? 2. а) Как будет изменяться сила электрического взаимодействия двух заряженных тел по мере изменения заряда этих тел? б) Что позволяет утверждать, что вокруг заряженного тела существует электрическое поле? Высокий уровень 1. а) Зернышко риса притягивается к отрицательно заряженной ебонітової палочки. Можно утверждать, что зернышко заряжено положительно? Обоснуйте свой ответ. б) Как с помощью электрических полей можно описать взаимодействие электрических зарядов? 2. а) Что общего между гравитационной и электрической взаимодействием? Наиболее существенные отличия? б) Если поднести руку к наэлектризованного султана, то бумажные листочки расходятся. Почему?
|
|
Физический смысл этого коэффициента такой: два точечных заряда по 1 Кл каждый, находятся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой, равной 9·109 
