Урок физики в 8 классе «Закон Кулона. Элементарный заряд»
Тема: Взаимодействие неподвижных зарядов. Закон Кулона. Элементарный электрический заряд.
Цели:
Образовательная:
Воспитательная:
Развивающая:
развитие умений наблюдать, анализировать, сравнивать и делать выводы.
развивать навыки решения задач на применение закона Кулона.
Оборудование: учебник 8 класс «Физика и астрономия», ПК, проектор, экран, доска, компьютерная презентация, раздаточный материал.
План урока:
Организационный момент (3 минуты).
Актуализация имеющихся знаний (10 минут).
Физминутка (1мин)
Изучение нового материала (14 минут).
Домашнее задание, подведение итогов (2 минуты).
Ход урока.
Эпиграф к уроку «Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью. Л.Н.Толстой» (слайд 1)
Организационный момент. Деление класса на группы, выбор «капитанов».
Актуализация знаний
— На прошлом уроке вы познакомились с явлением электризации тел. Это явление и как следствие взаимодействие тел мы встречаем ежедневно. Приходится учитывать это явление и даже иногда бороться с ним.
Сейчас мы рассмотрим ситуации из жизни. Обсудив в группах, дайте объяснение.
( За правильные ответы в группах распределяются фишки.) (слайд2-5)
Почему на бензоколонках не разрешают наливать бензин в пластиковые канистры, а в железные разрешают?
(При переливании бензин электризуется, может возникнуть искра, и бензин вспыхнет. Пластик — это диэлектрик, а железо – проводник. Канистра из железа является заземлением.)
Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит?
(При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом)
Для заземления цистерны бензовоза к ней прикрепляют стальную цепь, нижний конец которой несколькими звеньями касается земли. Зачем прикрепляют цепь? Почему такой цепи нет у железнодорожной цистерны?
(Потому, что железнодорожная цистерна заземлена через колеса рельса )
Газета ’’Известия’’22 марта 1969 поместила следующий репортаж своих спецкорреспондентов Г.Дейниченко и Б.Федосова;
В Швеции сейчас наблюдается любопытное явление, здороваешься за руку, и вдруг тебя бьёт ток, взялся за какой-то металлический предмет опять удар. Всё объясняется просто. Воздух в Скандинавии сейчас настолько сух, что статическое электричество не уходит от организма, а накапливается в нём в больших количествах. От сверхмерной наэлектризованности люди становятся более раздражительными и повышенно возбудимыми. Насколько с точки зрения физики обоснованы выводы авторов?
(статическое электричество может образовываться на теле человека, причиной этого явления является шёлковая синтетическая одежда и обувь, сухость воздуха способствует удержанию зарядов на теле человека. Статическое электричество оказывает определенное влияние на нервную систему человека.)
Вопросы в виде тестов (слайд 6-15 )
1. Силы, действующие на заряды, правильно указаны на рисунке
Ш. только А
К. только Б
Д. только В
А. Б и В
Ю. А и В
2.
О. только А
Е. только Б
У. только В
Ж. Б и В
Л. А и В
Известно, что натиранием о шерсть заряжаются палочки из резины, серы, эбонита, пластмассы, капрона. Заряжается ли при этом шерсть?
Л. Да, т.к. в электризации трением всегда участвуют два тела и при этом электризуются оба;
М. хотя в электризации трением участвуют два тела, в опытах всегда используются только палочки. Поэтому можно считать, что заряжаются только палочки.
4. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд?
О. Нельзя создать или уничтожить электрический заряд.
В.Создать можно, уничтожить нельзя.
Э.Создать нельзя, уничтожить можно.
5. Водяная капля с электрическим зарядом +2.10-8 Кл соединилась с другой каплей, обладающей зарядом +2.10-8 Кл. Заряд образовавшейся капли равен
Н.+4.10-8 Кл
К. +2.10-8 Кл
А. 0
Ф. -2.10-8 Кл
Г. -4.10-8 Кл
Ответы «КУЛОН» (слайд 16)
— Итак, у нас получилась фамилия ученого, который открыл закон взаимодействия зарядов. Вывел формулу по которой мы сможем рассчитывать величину этой силы. А кто он был? Как он открыл свой закон? Какое устройство использовал для своих опытов? (просмотр видеоролика о Ш.Кулоне и его открытии)
3. Физминутка. (слайд 17)
Пусть Солнце сияет для нас высоко (дети поднимают руки вверх)
И плещутся волны у нас под ногами (опускают руки вниз и встряхивают)
Шагаем по жизни с улыбкой, легко (шагают на месте)
И рады тому, что живем в Казахстане. (показывают знак «здорово», подняв большой палец руки)
4. Изучение темы.
— Ребята, откройте тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Элементарный электрический заряд». (Слайд 18)
— Итак, Кулон определял силу взаимодействия заряженных сфер по углу закручивания нити в зависимости от расстояния между ними. Как вы слышали из видеоролика, он использовал небольшие заряды (точечные). (слайд 19)
Точечный заряд – заряд, сосредоточенный на теле, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует.
— В результате многочисленных измерений силы взаимодействия двух неподвижных точеных зарядов в вакууме Кулон установил закон, названный впоследствии его именем.
Закон Кулона: Два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с силой, прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
где:
q 1,q 2 — величина зарядов [Кл]
r— расстояние между зарядами [м]
k – коэффициент пропорциональности [Н•м2/Кл2]
F— сила Кулона (кулоновская сила) [Н]
ε – диэлектрическая проницаемость среды
— В Международной системе единиц (СИ) за единицу электрического заряда принят 1 кулон (1 Кл).
1 кулон – это точечный заряд, который действует в вакууме на равный ему точечный заряд, расположенный на расстоянии, равном 1 м, силой 9•10
Опытным путем было установлено, что коэффициент пропорциональности k в СИ имеет вид: (слайд 21)
— Давайте посмотрим силу Кулона в действии (просмотр видеоролика)
— Заряд, находящийся на теле может делиться(передаваться от одного тела к другому), но только строго наполовину.
— А какой самый маленький заряд в природе? Такой заряд называются элементарным и обозначают буквой е. Впервые величину элементарного заряда рассчитали независимо друг от друга американский физик Р.Милликен и русский ученый А.Ф.Иоффе.
е = 1,6 · 10-19 Кл
Задание. «Возможно или нет?» выбрать верные записи для нахождения заряда на теле (слайд 23)
3,2 е
2е
1,5е
2,75е
3е
5,5е
5е
Ответ: возможны только варианты 2, 5, 7.
Закрепление. Решение задач. (слайд 24)
Задача по рисунку. Определите силу Кулона для одинаковых по размеру заряженных шариков. Что будет происходить с шариками?
Дано: Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 1м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(1 м)2 = 9*1010Н
F — ? Кл2
Ответ: 9*1010Н, будут притягиваться друг к другу.
2. Эти шарики привели в соприкосновение и развели на прежнее расстояние. Чему стала равна сила Кулона? Какой вывод можно сделать?
qобщ = +2 Кл + (-5 Кл) = -3 кл – общий заряд двух шариков. После разделения
q1= q2 = qобщ/2 = -1,5 Кл
F = 9*109 Н м2 * -1,5Кл*(-1,5)Кл/(1 м)2 = 20,25*109Н = 2*1010Н
Кл2
Ответ: 2*1010Н, будут отталкиваться друг от друга
3. Расстояие между шариками уменьшили в 2 раза(увеличили в 2 раза). Как изменилась сила Кулона?
(работа с формулой устно, затем доказать решением) По вариантам.
Дано: Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 0,5 м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(0,5 м)2 = 36*1010Н
F — ? Кл2
Ответ: 36*1010Н
Дано: Решение:
q1= 2Кл
q2 = 5 Кл
r = 2 м F = 9*109 Н м2 * 2Кл*5Кл/(2 м)2 = 2,25*1010Н
F — ? Кл2
Ответ: 2,25*1010Н
4.Решение устных задач.
Величину каждого заряда увеличили в 3 раза. Как изменилась сила Кулона?(увеличилась в 9 раз)
Расстояние увеличили в 3 раза, 5 раз. Как изменилась сила Кулона?(уменьшилась в 9 раз, в 25 раз)
Величину одного заряда увеличили в 2 раза, другого в 8 раз, расстояние между ними увеличили в 4 раза. Как при этом изменилась сила Кулона? (не изменилась)
Величину каждого заряда увеличили в 9 раз и погрузили их в воду. Как изменилась сила Кулона. (не изменилась)
Составьте свою задачу для нахождения силы Кулона и задайте ее другой команде.
Подведение итогов урока. Подсчет фишек, выставление оценок.
Домашнее задание §30,31, Упр14 №4,5
Рефлексия
Разработка урока по теме «Закон Кулона» (8 класс)
Тема «Закон Кулона».
Цель урока:
Образовательная: познакомить учащихся с законом Кулона. Используя закон Кулона, научиться решать задачи.
Развивающая: развитие познавательного интереса, мыслительной деятельности и творческих способностей обучающихся.
Воспитательная: воспитание самостоятельности, трудолюбия, настойчивости, активности, инициативы обучающихся.
ХОД УРОКА:
1.Орг. момент. Постановка цели и задачи урока.
2. Актуализация знаний учащихся :
1. От какого термина произошло понятие «электричество»?
2. Сколько тел участвуют в электризации?
3. Какого рода существуют заряды?
4. Какие заряды называются одноименными?
5. Какие заряды называются разноименными?
6. Сформулируйте Закон сохранения заряда?
7. Для чего предназначен электроскоп?
8. Чему равен заряд электрона?
9. Кто открыл Планетарную модель атома?
10. Какого строение атома?
11. Как, используя ПСМ, можно определить кол- во протонов, нейтронов, электронов?
3.Объяснение новой темы.
3.1. ШАРЛЬ ОГЮСТЕН КУЛОН
Его именем названа единица электрического заряда и закон электростатики, который изучают в школах.
Шарль Огюстен де Кулон родился 14 июня 1736 г. в Ангулеме (Южная Франция) в зажиточной дворянской семье (его отец был крупным королевским чиновником). Учился в престижном колледже Катр-Насьон (учениками этого колледжа были Д’Аламбер и Лавуазье), где увлекся математикой и написал несколько работ, за которые был избран членом научного общества в Монпелье.
В 1758 г. Кулон поступил учиться в военное училище в Мезьере по специальности военного инженера и блестяще окончил училище в 1761 г. Ему, единственному из всего выпуска присвоили воинское звание первого лейтенанта. Но с военной карьерой не заладилось. Молодого офицера отправили в далекую заморскую колонию, на остров Мартинику, где он в течение 9 лет строил мосты, дороги, укрепления.
Только в 1772г. Кулону удалось вырваться из «зеленого ада» и вернуться во Францию. Здесь он продолжает работать военным инженером в Шербуре, Безансоне и других местах и заниматься наукой. Конечно, прежде всего его интересовали проблемы механики. За научный труд, посвященный расчету архитектурных конструкций, Кулон в 1774 г. был избран членом корреспондентом Академии наук Франции. Он занимался исследованием сил трения, и та формула определения силы трения, которую сейчас изучают в школах, предложена Кулоном.
В 1781 г. Кулон был избран академиком. В те годы его называли «инженером короля», многие парижские сооружения были рассчитаны им. Уже в 80-е годы ХVIII ст. Кулон заинтересовался электрическими силами притяжения и отталкивания. Можно ли измерить столь малые силы? Кулон проявил изумительную изобретательность и в 1784 г. построил прибор для измерения сверхмалых сил — крутильные весы. Благодаря крутильным весам Кулон поставил серию экспериментов и в 1785 г. сформулировал свой знаменитый закон: сила притяжения (или отталкивания) между зарядами прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Кулон гордился тем, что запись его закона подобна записи закона всемирного тяготения Ньютона, но в законе Ньютона было только притяжение. Впоследствии, уже после смерти Кулона, в 1810 г. умер английский физик Генри Кэвендиш. Разбирая его бумаги, исследователи установили, что закон электростатики Кэвендиш открыл еще в 1771 г., но по каким-то причинам не напечатал. Наука, как и история, не знает сослагательного наклонения. Не напечатал — сам виноват. Поэтому закон по праву носит имя Шарля Кулона.
Во время Великой французской революции дворянин и офицер Кулон был вынужден скрываться в маленьком городке Блуа. Когда революция отшумела, прекрасный инженер и ученый опять оказался востребованным и продолжал свою деятельность, занимаясь, в частности, проблемами магнетизма. В 1802 г. Кулона вызвал к себе Наполеон. Небольшое отступление — Наполеон буквально боготворил ученых.
Известен и такой пример. Великому французскому математику Лапласу Наполеон присвоил титул графа и назначил министром. Когда Лаплас успешно провалил работу министра, Наполеон не бранил его, а ласково сказал: «Идите, Лаплас, и займитесь настоящим делом». Кулону Наполеон присвоил генеральское звание и высокую должность Генерального инспектора. Последние годы жизни Кулон прожил в Париже, окруженный уважением и славой. Умер Кулон 23 августа 1806 г.
3.2 Объяснение закона Кулона.
Просмотр видеофильма «Закон Кулона».
1785 г. французским физиком Шарлем Кулоном установлен закон взаимодействия точечных зарядов.
Точечными зарядами называют заряженные тела размеры которых, много меньше расстояния между ними.
Опыты Кулона
Проведя большое количество опытов (см. рис.1), Кулон установил, что в вакууме:
F ~ qq F ~ 1/R F ~ 1/R.
1. Крутильные весы
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Кулоновская сила подчиняется III закону Ньютона: силы взаимодействия между зарядами равны по модулю и направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Кулоновские силы F — центральные силы.
Разноименные заряды притягиваются. Одноименные заряды отталкиваются.
Единица заряда — кулон (1 Кл). Это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А. Минимальный заряд, существующий в природе,— заряд электрона: q = — 1,6.10 Кл
Коэффициент пропорциональности k, выраженный из закона Кулона:
Установлено, что если q = q = 1 Кл и R = 1 м, то в вакууме k = F = 9 * 10 Н. Т. е. k показывает, что два точечных заряда по 1 Кл каждый на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме взаимодействуют с силой 9 * 10 Н.
Диэлектрическая проницаемость среды
Диэлектрическая постоянная характеризует электрические свойства среды. Для любой среды > 1 и зависит от самой среды;
показывает, во сколько раз сила взаимодействия точечных заряженных тел в вакууме больше их сил взаимодействия в среде при прочих равных условиях.
Закон Кулона для среды:
В системе СИ коэффициент k выражают через электрическую постоянную Е , следовательно
Закон Кулона для среды в СИ:
Закрепление новой темы – решение задач:
4. Закрепление изученного материала.
4.1. Работа с формулой.
4.2. Решение задач.
Пример 1.
С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 10нКл и 15нКл, находящимися на расстоянии 5 см друг от друга.
Пример 2.
Два одинаковых положительных заряда находятся на расстонии 10 мм друг от друга. Они взаимодействуют с силой 7,2*10-4 Н. Как велик заряд каждого шарика?
5. Рефлексия
Выводы:
Электрическая Кулоновская сила может вызвать движение тел, изменение их скорости.
Птицы слетают с проводов высокого напряжения, когда включают ток, на перьях их возникает статический заряд и они топорщатся – это пугает птицу.
При промышленном изготовлении пороха, его частицы обволакивают порошком графита: графит – проводник и порох заземлен – это предохранение от взрыва.
6. Домашнее задание: параграф 31, упр. 14 № 4,5.
Урок физики и презентация к уроку на тему «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.» (8 класс)
УРОК ФИЗИКИ.
8 КЛАСС.
Учитель: Гамзулин С.Л.
КГУ «Дмитриевская средняя школа», Тимирязевского района, СКО.
Тема «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона»
Цели:
Рассмотреть, как происходит взаимодействие точечных зарядов.
Добиться понимания учащимися закона Кулона, его физического смысла и границ применения.
Сравнить электростатические и гравитационные силы.
Оборудование: компьютер, экран и проектор, электронный учебник «8 класс ФИЗИКА», презентация «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона» (приложение 3), документкамера, стенд «Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева»
Ход урока:
Организационный момент.
Ребята, в течение двух последних уроков мы с вами рассматривали начала электростатики, строение атомов. Начиная с этого урока, мы приступим к изучению количественных законов электромагнитных взаимодействий, а сегодня рассмотрим основной закон электростатики – закон взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц (закон Кулона).
Но прежде, давайте вспомним, что мы с вами изучили на прошлом уроке.
Фронтальный опрос:
Используя документкамеру и периодическую таблицу Д. И. Менделеева учащиеся определяют количество протонов, нейтронов и электронов в атомах заданных элементов.
Объяснение нового материала:
Теперь рассмотрим значение электрических взаимодействий. На экране первые слайды презентации «Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона» (приложение 3). Какова их природа, мы с вами уже знаем. В начале 18-го века французский ученый Шарль Дюфе объяснил притяжение и отталкивание наэлектризованных тел существованием двух типов электрических зарядов. Бенджамин Франклин предложил назвать электрические заряды одного типа положительными, а другого типа — отрицательными. Было выяснено также, что одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные — притягиваются.
В
1785 году французским ученым Шарлем Огюстеном Кулоном были получены первые результаты опытов по измерению силы взаимодействия двух точечных зарядов. Для измерения этой силы Кулон использовал крутильные весы. Их основным элементом был легкий изолирующий стрежень (коромысло) -3, подвешенный за его середину на серебряной упругой нити 4. Верхний конец нити прикреплен к проградуированной шкале 7. С помощью этой шкалы определяют угол закручивания нити.
Маленькая тонкая незаряженная сфера 1 на одном конце коромысла уравновешивалась бумажным диском 5 на другом конце. Поворотом коромысла она приводилась в контакт с такой же неподвижной заряженной сферой 2, в результате чего ее заряд делился поровну между сферами.
Д
иаметр сфер выбирался намного меньше, чем расстояние между сферами, чтобы исключить влияние размеров и формы заряда на результаты измерений.
Для упрощения понимания сути физического процесса мы рассмотрим новую модель — точечный заряд (так же как материальная точка, кристаллическая решетка)
Запишем определение: Точечный заряд – заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.
Все части прибора помещены в стеклянный цилиндр, на поверхности которого нанесена шкала, позволяющая определять расстояние между шариками при различных положениях.
При сообщении сферам одноименных зарядов они начинали отталкиваться, закручивая упругую нить. Максимальный угол поворота коромысла, был пропорционален силе, действующей на сферу 1.
Кулон определял силу взаимодействия заряженных сфер по углу закручивания нити в зависимости от расстояния между ними.
В результате многочисленных измерений силы взаимодействия двух неподвижных точеных зарядов в вакууме Кулон установил закон, названный впоследствии его именем. На экран выводится текст электронного учебника (модуль «Основы электродинамики», подмодуль «Электростатика», Тема «Закон Кулона»).
Закон Кулона:
Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей заряды:
где :
q 1,q 2 — величина зарядов [Кл]
r- расстояние между зарядами [м ]
k – коэффициент пропорциональности
F12— сила Кулона (кулоновская сила) [Н]
(Ребята давайте запишем в тетрадь закон Кулона, величины и единицы их измерения).
В СИ единица заряда является не основной, а производной. Единица измерения «кулон» определяется с помощью –«ампера», основной единицы силы тока в СИ.
Кулон – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, при силе тока 1А за 1с.
В СИ коэффициент пропорциональности в законе Кулона равен:
k= 9*10 9 (Н*м2) / Кл2
Часто его записывают в виде: k= 1/ (4πε0 )
где ε0= 8,85 *10 -12 Кл 2 / (Н*м2 ) – электрическая постоянная
Рассмотрим силы взаимодействия зарядов:
Кулоновские силы, как и гравитационные, подчиняются 3 закону Ньютона:
F12 = -F21
— Кулоновская сила является центральной.
— Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Электрические силы отталкивания принято считать положительными, силы притяжения — отрицательными. Знаки сил взаимодействия соответствуют закону Кулона: произведение одноименных зарядов является положительным числом, и сила отталкивания имеет положительный знак. Произведение разноименных зарядов является отрицательным числом, что соответствует знаку силы притяжения.
Границы применимости закона:
Заряженные тела должны быть точечными. Если же размеры и расстояния соизмеримы, то закон Кулона не применим. В этом случае необходимо мысленно «разбить» тело на такие малые объемы, чтобы каждый из них отвечал условию точечности. Суммирование сил, действующих между элементарными объемами заряженных тел, дает возможность определить электрическую силу.
Заряженные тела должны быть неподвижными, т.к. при движении заряженных тел проявляется действие магнитного поля, возникающего в результате этого движения.
Далее идёт демонстрация из электронного учебника (модуль «Основы электродинамики», подмодуль «Электростатика», Тема «Закон Кулона»). Для закрепления опыт с двумя электрометрами, эбонитовой палочкой и стержнем с изолированной ручкой. На экране текст электронного учебника, где рассказывается об опыте американского физика Роберта Милликена по установлению элементарного электрического заряда. Заряд электрона равен 1,6∙10-19 Кл. Заряд никакого тела не может быть меньше этой величины. Заряд в 1 Кл – очень большой заряд и соответствует силе тяжести, действующей на тело массой 90 тонн (показ последнего слайда из презентации приложения 3).
Подведение итогов урока: обобщение, оценивание работы учеников.
Задание на дом: §31 прочитать, ответить на вопросы в конце параграфа (устно), задания №1-3 из упражнения №14 (письменно).
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона (8 класс)
План конспект урока физики в 8 классе на тему:
«ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. ЗАКОН КУЛОНА»
Цель: Обеспечить усвоение понятия взаимодействия зарядов, закона Кулона.
Задачи:
Обучающая: Повторить пройденный материал и познакомить учащихся с взаимодействием электрических зарядов, законом Кулона и историей его открытия;
Развивающая: Развитие самоанализа и интереса к изучаемому предмету;
Воспитательная: Воспитание любознательности и научно-познавательной деятельности, коммуникативных качеств личности.
План урока:
Организационный момент.
Организация познавательной деятельности учащихся.
— Сообщение темы, цели и задач урока;
— Проверка знаний учащихся по пройденному материалу;
— Изучение нового материала;
— Закрепление изученного материала.
3. Рефлексивно-оценочный этап.
4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания.
Ход урока.
1. Организационный момент (3-5 минут).
Приветствие учащихся, заполнение журнала, проверка готовности учащихся.
2. Организация познавательной деятельности учащихся (20-25 минут).
Сообщение темы, цели и задач урока
Проверка знаний учащихся по пройденному материалу
Каким образом можно передать электрический заряд от одного тела к другому?
Какова роль трения при электризации тел? Как получить заряды разного знака, имея в своем распоряжении лишь эбонитовую палочку и кусок шерстяной материи?
Как формулируется закон сохранения электрического заряда? В чем его сущность?
Почему тело в обычных условиях не имеет заряда? Какие заряженные частицы входят в состав атома? Что вы знаете об электроне?
Изучение нового материала:
Взаимодействие наэлектризованных тел проявляется, так как между ними возникают силы притяжения или отталкивания, в некоторых случаях даже довольно значительные.
Принято точечным называть заряд, находящийся на теле, размеры которого во много раз меньше расстояния между взаимодействующими телами.
Опыты показывают, что силы взаимодействия между заряженными телами существенно зависят от их геометрических размеров, формы и степени их электризации. Однако для точечных зарядов силы взаимодействия между телами подчиняются простому закону, открытому Кулоном.
Кулон сформулировал закон, который носит его имя:
Два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с силой, прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
где q1 и q2 — величины зарядов; r — расстояние между ними; k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения величин.
В Международной системе единиц (СИ) за единицу электрического заряда принят 1 кулон (1 Кл).
1 кулон — это точечный заряд, который действует в вакууме на равный ему точечный заряд, расположенный на расстоянии, равном 1 м, силой 9·109 Н.
1 кулон — это очень большой заряд. В опытах по электризации тел мы имеем дело с зарядами в миллионы и миллиарды раз меньше, чем один кулон.
Опытным путем было установлено, что коэффициент пропорциональности k в СИ имеет вид:
где е = 8,85·10 -12 Кл2/Н·м2 называется электрической постоянной.
В СИ закон Кулона для вакуума имеет вид:
Закрепление пройденного материала: опрос учащихся
В чем заключался опыт Кулона с крутильными весами?
Сформулируйте закон Кулона и запишите формулу, выражающую этот закон.
Какой заряд называют точечным? Сравните это понятие с понятием материальной точки?
Решение задач:
Во сколько раз изменится сила взаимодействия между двумя точечными заряженными телами, если расстояние между ними увеличить в 2 раза; уменьшить в 2 раза?
Во сколько раз изменится сила взаимодействия между двумя точечными заряженными телами, если заряд одного из них увеличить в 3 раза; уменьшить в 3 раза?
Можно ли создать или уничтожить электрический заряд?
С какой силой взаимодействуют в вакууме два одинаковых шарика, заряды которых 2·10-9 и 4·10 -18 Кл, находящиеся на расстоянии 2 см друг от друга?
Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют с силой 0,4 мН, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Какова величина каждого заряда?
3. Рефлексивно-оценочный этап (3-5 минут).
Сообщение учащимися о полученных оценках, с рабочими комментариями, делается замечания об их работе на уроке.
4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания (3-5 минут).
Подводятся итоги урока, задается задание на дом: §стр. 117-119 Упр 14 стр 119
Учитель _________________/Д.А. Татаринцев/
Закон Кулона
МКОУ СОШ с.п. Карасу, Черекского района ,КБР
Учитель физики Алиев Х.Х
Урок физики в 8 классе на тему: закон Кулона
Цель: Формировать представление о взаимодействии заряженных тел на количественной основе.
Оборудование: гильзы – 2, эбонитовая и стеклянная палочки, мех и бумага.
Ход урока
фронтальный опрос уч-ся:
1. Тело заряжено отрицательно, если сумма всех положительных зарядов в теле…
2. Стекло при трении о шелк заряжается…, а шелк…. | ||
3. Что произойдет, если положительно заряженной палочкой коснуться отрицательно заряженного тела? | ||
4. Какие из перечисленных веществ относятся к проводникам? Дерево, пластмасс, стекло, алюминий. 5. Объясните явление. | ||
| ||
Изучение нового материала.
Немного истории: Родился ученый в небольшом городке в предместье Коньяк в семье чиновника. Получил инженерное образование. Десять лет Кулон строил фортификационные сооружения на острове Мартиника в Центральной Америке.
Первая его работа касалась архитектуры. Вторая работа, написанная в Париже, была посвящена изготовлению магнитных стрелок, проверке их направления по магнитному меридиану. За эту работу Кулона выбрали в члены Парижской академии наук. Всего ученым было написано 7 работ, посвященных электричеству и магнетизму. Во время французской революции Кулон «за недостаточную ненависть к королям» был сослан в изгнание в имение возле Блуа, где провел 4 года. Умер ученый 23 августа 1806 г. в Париже.
С прошлого урока уже известно, что электрические заряды взаимодействуют между собой. 
Также Вы заметили, что эти силы бывают разными -это силы притяжения и силы отталкивания. Эти силы могут быть большими и маленькими .
Именно Кулон исследовал как зависит модуль этой силы.
Французский ученый Ш. Кулон в 1785 г. установил на опыте закон взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. Точечным называется заряд, находящийся на теле, имеющем размеры во много раз меньше расстояния до другого наэлектризованного тела, взаимодействие с которым исследуется. Закон Кулона был установлен экспериментально с помощью сконструированного Кулоном крутильного динамометра
Этот прибор, впервые устроенный Кулоном в конце прошлого столетия, представляет применение закручивания и раскручивания проволок и других упругих нитей к измерению слабых сил в горизонтальной плоскости; Сущность устройства весов для электрических измерений состоит в следующем: на тонкой проволоке привешена горизонтально палочка , непроводящая электричества, с маленьким бузинным шариком на конце. Рядом с ним находится другой такой же шарик на вертикальной изолирующей палочке, изображенный на чертеже; в действительности же во время измерений, оба шарика, находясь в горизонтальной плоскости, вначале должны соприкасаться. Будучи, после того, наэлектризованы одинаковым электричеством, шарики взаимно отталкиваются, но если шарик удержан на месте, то лишь другой шарик приходит в движение и тем самым заставить рычажок поворачиваться, а проволоку — закручиваться. С увеличением расстояния между шариками увеличивается угол γ закручивания проволоки и возрастает сопротивляющаяся движению сила раскручивания; это продолжается до тех пор, пока не установится равновесие отталкивающей электрической силы с силой раскручивания.
На основе этих весов Кулон экспериментально установил известный закон позволяющий определить модуль силы взаимодействия заряженных тел. Проведя большое число опытов, Кулон пришел к выводу, что сила взаимодействия наэлектризованных шариков должна быть обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. С помощью третьего шарика, укрепленного на изолирующей ручке и имевшего точно такие же размеры, как и два других, используемых в опыте, Кулон мог делить заряд одного из шариков. Чтобы уменьшить заряд шарика вдвое, достаточно прикоснуться к нему таким же, но не наэлектризованным шариком. Меняя заряды шариков, Кулон установил, что сила их взаимодействия пропорциональна произведению их зарядов.
Объединив оба результата опытов, Кулон получил следующую зависимость:
Закон взаимодействия электрических зарядов, или закон Кулона, гласит: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными электрическими зарядами q1 и q2 в вакууме пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r2 между ними:
F = k 
, где q1 и q2 – заряды тел в Кл, r – расстояние между зарядами, k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц физических величин.
Ш.Закрепление н/м
Фронтальный опрос уч-ся:
1. Чем отличается пространство вокруг заряженных тел от пространства вокруг незаряженных тел?
2. Чем создается и на что действует электрическая сила взаимодействия заряженных тел?
3. Какие закономерности взаимодействия заряженных тел были установлены французским ученым Ш. Кулоном?
4. Как можно обнаружить электрическое поле?
5.Два точечных заряда притягиваются друг к другу только том случае, если заряды:
а) одинаковы по знаку и по модулю;
б) одинаковы по знаку, но обязательно различны по модулю;
в) различны по знаку и любые по модулю;
г) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю.
Разбор задачи: Электрическое поле между пластинами установки для определения заряда электрона действует на заряженную пылинку вверх с силой 4 мкН. Какова масса пылинки, если она «висит» неподвижно благодаря действию поля?
1У.Д/З:§ 51
Творческое задание. Укажите способ, как можно зарядить электроскоп положительным зарядом, имея в распоряжении только
отрицательно заряженную палочку.
13.01.2014
Розробка уроку на тему «Закон Кулона»
Тема уроку «Закон Кулона» 8 клас
Тип урока: комбинированый
Цели урока:
Обучающая:
ввести понятие точеного заряда;
сформулировать и записать математичести закон Кулона;
повторить математические действия степенем с одинаковыми
основаними;
Развивающая: умение устанавливать главное, существенное в изучаемом (существенные признаки физических понятий, основные свойства физических явлений)
Воспитательная: внимательность, собранность, наблюдательность.
Оборудование: учебная презентация, компьютер, два шарика, електрометр, два штатива, планка.
Ход урока:
I Организационный момент
Проверить наличие учебников, тетрадей и дневников на партах
II Проверка домашнего задания
Самостоятельная работа на листочках.
1. Что такое электризация?
2. Как происходит электризация тел?
3. Назовите основные свойства электрического заряда? Формула дискретности электрического заряда
4. За счет чего происходит взаимодействие между двумя заряженными телами?
5. Что такое электрическая сила? Какой буквой обозначается?
III Мотивация учебной деятельности
Сообщить ученикам, что переход от качественных до количественных характеристик электрических явлений, а потом и к практического использование электрики стал возможен только после установление в 1785 году закона взаимодействия точечных зарядов французским ученым исследователем Шарлем Кулоном (рис 22.1)
Проведем опыт.
Возьмем два шарика надуем их, после чего два ученика начинают их электризовать через трение. После электризации проверим наличие электрического заряда с помощью электрометра. Привяжем к шарам нитки и подвесим их на планке, закрепленную на двух штативах.
По мере сведения концов нитей которые привязаны на планке мы замечаем что шарики начинают отталкиваться друг от друга, значит между ними возникает сила которая заставляет их себя так вести. По какой формуле мы будем находит силу взаимодействия заряженных тел нам сегодня предстоит узнать на сегодняшнем уроке.
IV Изучение нового материала
Перед тем как начать изучать закон взаимодействие точечных зарядов, нужно для начала разобраться с термином «точечный заряд».
Определение «точечного заряда» подобно определению «материальной точки». Давайте вспомним прошлый курс физики и дадим определение «материальной точки»
«Материальная точка – это физическая модель тела, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь»
«Точечный заряд – называют заряженное тело, размерами которого можно пренебречь сравнительно с расстояниями от него к другим заряженным телам, что рассматриваются»
Вывод: точечный заряд, так же как и материальная точка, является не реальным объектом, а физической моделью.
На исследуемой модели двух шаров, давайте попробуем определить, от чего зависит сила взаимодействия.
Дальше идет предположение учеников и вовремя дискуссии определяем, что сила взаимодействия зависит от двух физических величин:
— расстоянии между двумя заряженными телами, чем больше расстояние тем сила взаимодействия меньше, чем меньше расстояние между заряженными телами тем сила взаимодействия больше;
— величине зарядов тел.
После проведения многочисленных опытов Кулон устанавливает закон, который потом получил эго имя, — закон Кулона.
Сила F взаимодействия дух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними: |
заряды тел;
расстояние между двумя зараженными телами;
коэффициент пропорциональности, который равен
Обратить внимание: в законе Кулона идется про произведение модулей зарядов, потому что знаки зарядов влияют только на направление силы.
Силы, с которыми взаимодействуют два точечных заряда, называют еще силами Кулона.
Силы Кулона направлены вдоль воображаемой линии, которая соединяет точечные заряды, которые взаимодействуют.
V Закрепление нового материала
Вспомним
Задача № 1
Два заряда -2 и +4 нКл расположены на расстоянии 4 см один от другого. Определить силу притяжения между ними.
Дано: | SI | Решение Ответ: |
Найти: F – ? | ||
Задача № 2
Задача из учебника Барьяхтар В.Г. физика 8 класс
Упражнение № 22 (4)
10,54 : 0,0256 = 400 Кл
Задача №3 (если будет время)
На каком расстоянии два точечных заряда 40 и 25 пКл притягиваются один к другому с силой 25 мкН?
Дано: | SI | Решение Ответ: |
Найти: F – ? | ||
VI Подведение итогов урока
Провести беседу по пройденному материалу:
1. Какой заряд называют точечным?
2. Сформулируйте закон Кулона? Назовите формулу.
3. Как зависит сила Кулона от расстояния между точечными зарядами?
4. Какое направление имеет сила Кулона?
VII Домашнее задание
Прочитать § 22, упражнение № 22 (1, 2, 5)
Интересный факт
Зная значения коэффициента , можно оценить силу, с которой два заряда по 1 Кл каждый взаимодействуют на расстоянии 1 м. Это очень большая сила! Она приблизительно равна силе притяжения, которая действует на большой корабль.
Сила приблизительно равна
Что равно по массе 900 000 000 кг
«Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Решение задач» (8 класс)
Открытый урок по теме:
«Взаимодействие электрических зарядов.
Закон Кулона. Решение задач»
Учитель физики: КГУ «СОШ №4» РК ВКО г.Семей
Цели:
Задачи:
развитие умений наблюдать, анализировать, сравнивать и делать выводы.
Тип урока: изучение нового материала.
Оборудование: учебник 8 класс «Физика и астрономия», ПК, проектор, экран, доска, компьютерная презентация, раздаточный материал.
План урока:
Организационный момент (3 минуты).
Актуализация имеющихся знаний (10 минут).
Объяснение нового материала (15 минут).
Решение задач (15 минут).
Домашнее задание, подведение итогов (2 минуты).
Ход урока.
1. Организационный момент.
Здравствуйте! Садитесь.
— Ребята, в течение двух последних уроков мы с вами рассматривали начала электростатики, ее качественные законы (особенности). Начиная с этого урока, мы приступим к изучению количественных законов электромагнитных взаимодействий, а сегодня рассмотрим основной закон электростатики – закон взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц (закон Кулона).
Подготовка к уроку, запись темы урока
2.Актуализация имеющихся знаний.
Воспроизводят информацию по пройденному материалу, отвечают на поставленные вопросы.
Оценивание в парах, «волшебные линеечки»
3. Изучение нового материала
Просмотр видеоролика. Закон Кулона: Два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с силой, прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
где:
q 1,q 2 — величина зарядов [Кл]
r— расстояние между зарядами [м]
k – коэффициент пропорциональности [Н•м2/Кл2]
F— сила Кулона (кулоновская сила) [Н]
Записывают в тетрадях,
задают вопросы. Слушают объяс. нового материала, кратко его конспектируют, участвуют в беседе, выдвигают гипотезы по экспериментальной проверке закона Кулона,
Ист.справка
Газета «Известия» 22 марта 1969 года поместила следующий репортаж своих корреспондентов: «…В Швеции сейчас наблюдается любопытное явление. Здороваешься за руку, и вдруг тебя бьет током, взялся за какой-то металлический предмет – опять удар. В чем дело? Все объясняется просто. Воздух в Скандинавии сейчас настолько сух, что статическое электричество не уходит из организма, а накапливается в нем в больших количествах. От сверхмерной наэлектризованности люди становятся более раздражительными и повышенно возбудимыми». Насколько, с точки зрения физики, обоснованы выводы авторов?
— Мы с вами сейчас вспомнили, что происходит при взаимодействии тел.
4.Закрепление материала
1. Тест
Опытным путем было установлено, что коэффициент пропорциональности k в СИ имеет вид:
В СИ закон Кулона для вакуума имеет вид:
Решают задачи на применение закона Кулона.
Формативное: похвала, суммативная оценка за задачи
5. Рефлексия
Собери кроссворд в необычной форме Выразите свое настроение в смайлах
Включаю видеоролик о дружбе
Записывают свои эмоции по уроку
С помощью стикеров
Домашнее задание
Подведение итогов:
§31, упр. 14 №1, 2, 4.
Записывают домашнее задание
