1ПП_Эквипотенциальные поверхности

Раздел долгосрочного плана:

Школа:

Дата:

Ф.И.О. учителя:

Класс: 10

Количество присутствующих:

отсутствующих:

Тема урока

Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и разностью потенциалов для однородных электрических полей.

Цели обучения, которые достигаются на данном  уроке (ссылка на учебную программу)

10.4.1.5 - применять формулу, связывающую силовую и энергетическую характеристики электростатического поля, при решении задач;

10.4.1.6 - сравнивать силовые и энергетические характеристики гравитационного и электростатического полей;

Цели урока

Учащиеся должны знать:

·                    понятия: электрический заряд, электрическое поле, напряженность,

          потенциал, разность потенциалов, напряжение, диэлектрическая проницаемость;

·                    законы: Кулона, сохранения заряда.

     Учащиеся должны уметь решать задачи на:

·                    закон сохранения электрического заряда;

·                    закон Кулона;

·                    движение и равновесие заряженных частиц в электрическом поле;

·                    расчет напряженности;

·                    расчет напряжения;

·                    определение работы электрического поля;

Критерии успеха

Учащийся достиг ЦО, если может:

обучающиеся получат возможность закрепить знания об электрическом поле точечного заряда, напряженности электрического поля, будут стараться применять эти знания на практике – при решении задач.

Языковые цели

Предметная лексика и терминология

Учащиеся могут проводить в классе дискуссии по теме напряженность и потенциал электрического поля, эквипотенциальная поверхность

Предметная лексика и терминология

Напряжение, напряженность, разность потенциалов, потенциал, эквипотенциальная поверхность

Привитие ценностей

·         данный урок направлен на привитие уважение и ответственности посредством парной и групповой работы  при решении задач;

·         умение применять знания теории на практике;

·         наблюдательность, самостоятельность;

·         мышление учеников посредством логических учебных действий;

·         побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.

Межпредметные связи

математика

Навыки использования ИКТ

Предварительные знания

Работа сил электрического поля

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

Середина

урока

1. Организационный момент.

1. Приветствие учащихся, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку,  эмоциональный настрой учащихся.

- Ребята, повернитесь друг к другу, улыбнитесь. Работать на уроке будет веселее, когда у всех замечательное настроение.

2. Целью нашего урока является показать взаимосвязь между напряжённостью и разностью потенциалов, познакомиться с понятием «эквипотенциальная поверхность», познакомиться с ее свойствами; добиться овладения и закрепления качества знаний, дать практику в решении задач.

 2.  Актуализация знаний

1.      Метод кейс-стадии для формирования коммуникабельности, лидерства, умения анализировать большой объём информации, работая в группе,

2.       принимать решения в условиях недостатка информации. Если человек своим трудолюбием, упорством достигает истины в чём-либо, то это и есть его открытие. Для того чтобы человек открыл что-то новое для человечества, да просто для самого себя необходимы знания. Определим багаж ваших знаний, полученных при изучении темы “Электростатика”

Деление учащихся на 2 группы. Составление  сравнительнойхарактеристики электрического и гравитационного поля. Учащиеся самостоятельно заполняют характеристики электрического поля, по гравитационному полю, работают вместе с учителем.

Заполнение таблицы «Сравнительная характеристика электрического и гравитационного поля.

3.      Изучение нового материала

Связь между напряженностью и разностью потенциалов для однородных электрических полей.

(a)   Вспомним,  что является силовой характеристикой электрического поля. (Е)

(b)   Что является энергетической характеристикой электрического поля

Потенциал  – энергетическая характеристика поля. Потенциал определяет энергию заряда q в данной точке поля .

(a)   Найдем связь между этими двумя величинами.  Рассмотрим однородное электрическое поле, вектор напряженности которого  во всех точках пространства имеет одно и то же направление, и одно и то же значение.

Силовые линии электрического поля  совпадают с направлением вектора напряженности.

ü  Рассмотрим две точки находящиеся на одной силовой линии (точка

ü  Поместим в точку 1 заряд (положительный заряд), на него будет действовать электрическая сила

ü  Если  этот заряд из точки 1 переместил в точку 2,  тогда заряд проходит некоторое расстояние d, и электрическое поле  совершает работу по перемещению заряда вдоль силовой линии

А= Fd=qEd

 где величина d -модуль перемещения.  Угол между направлением силы и направлением перемещения  равен нулю.

ü  Работа  поля связана с электрическим напряжением между двумя точками поля,

A=Uq

ü  Приравнивая выражения для работы, получаем связь между напряжением (между точками 1 и 2) и напряженностью поля в котором находится заряд: U=Ed.

ü       Напряжение - это разность потенциалов U=.

Тогда а напряженность электрического поля

E=

Выводы:

ü  чем меньше меняется потенциал на расстоянии d, тем меньше напряженность электростатического поля;

ü  если потенциал не изменяется совсем, то напряженность поля равна нулю;

ü  так как перемещение положительного заряда совпадает с направлением вектора напряженности, то электростатическое поле совершает положительную работу, а значит  потенциал

ü   напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала.

(с )Единицы измерения напряженности электрического поля

Напряженность электрического поля численно равна единице, если разность потенциалов между двумя точками на расстоянии 1 м в однородном поле равна 1 В.

 (В/м) = (Н/Кл).

ü  Если Е=0, то φ1=φ2, из этого следует, что φ = сonst.

В тех областях пространства, где напряженность поля равна нулю, потенциал во всех точках одинаков.

Вопросы учащимся:

1.      Приведите пример, когда напряженность электрического поля  во всех точках равна нулю?

2.      Как вы считаете, может ли в проводнике существовать электрическое поле?

Эквипотенциальные поверхности.

Эквипотенциальная поверхность – это поверхность, во всех точках которой электрический потенциал одинаков.  То есть на эквипотенциальной поверхности электрический потенциал имеет неизменное значение.

Эквипотенциальные - поверхности равного потенциала:

ü  для однородного поля - плоскости

ü  для поля точечного заряда - концентрические сферы

Свойства эквипотенциальных поверхностей:

1.      При перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности электрическое поле не совершает работу, следовательно, все точки такой поверхности имеют одинаковый потенциал.

2.      Эквипотенциальные поверхности и силовые линии взаимно перпендикулярны;

3.      Эквипотенциальные поверхности замкнуты и не пересекаются;

4.      Чем больше напряженность электрического поля, тем меньше расстояние между соседними эквипотенциальными поверхностями.

4.Закрепление:

ü  Каков физический смысл потенциала?

ü  По какой формуле определяется  потенциал поля точечного заряда?

ü  Физический смысл разности потенциалов?

ü  Что называется напряжением?

ü  Какие поверхности называются эквипотенциальными?

ü  Перечислите  свойства эквипотенциальных поверхностей

Решить кроссворд (Приложение №2)

5.      Решение задач

1.      При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 10кВ электрическое поле совершило работу 50 мкДж. Определите величину этого  заряда?

2.      Определите напряженность электрического поля на расстоянии 20см, 50см, 1 м от точечного заряда 0,1 нКл?Какая сила действует в этой точке на тело, обладающее зарядом -10 нКл?

3.      Определите, как  изменится энергия и скорость электрона, который пролетает в ускорителе от точки с потенциалом φ1 к точке с потенциалом φ2, если     разность потенциалов между этими точками  равна  2 • 10⁶ В.

4.      Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы его скорость увеличилась от 5 до 20 Мм/с?

5.      В однородном поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд      10нКл. Вектор перемещения равен по модулю 50 см и образует угол 60° с направлением силовой линии.

 Найдите:

(а) работу электрического  поля по перемещению этого заряда;

(b)   изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда и поля;

(c)   напряжение между начальной и конечной точками перемещения.

(d)   Дайте ответы на эти же вопросы для случая перемещения отрицательного заряда

Конец урока

Подведение итогов урока. Домашнее задание.

Рефлексия урока учащимися.

Вопросы для обсуждения:

1. Появились ли у вас новые знания, умения в процессе работы?

2. Что в работе было наиболее интересным?

3. Каковы были основные трудности и как вы их преодолевали?

4. Какие можете сделать себе замечания и предложения на будущее?

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Чередование разных видов деятельности;

Разнообразие заданий;

Наглядность;

Заинтересованность учащихся;

Смена рабочих мест, для выполнения заданий;

Дружеская атмосфера на уроке.

Рефлексия по уроку

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?

Характеристики

Aspects

Электрическое поле

ElectricField

Гравитационное поле

GravitationalField

1.

Физические величины создающие поле, или взаимодействующие с полем

 Заряд q

Chargeq

Масса m

Massm

2.

Определение напряженности поля

DefinitionofFieldStrength

Сила, действующая на положительный заряд, называется напряженностью электрического поля.

Electric Field Strength -Force per unit positive charge
E = F / q

Ускорение свободного падения (напряженность гравитационного поля)- сила действующая на единицу массы

Force per unit mass
g = F / m

3.

Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами или массами

Force between two Point Charges or Masses

ЗаконКулона

Coulomb's Law:
F_e = q ₁ q ₂ / 4πε_or²=k q ₁ q ₂/r²

Законвсемирноготяготения

Newton's Law of Gravitation:
F_g = G Mm / r²

4.

Напряженность поля точечного заряда или массы

Field Strength of isolated Point Charge or Mass

Напряженность поля точечного заряда

E = q / 4πε_or² = kq /r²

Ускорение свободного падения (напряженность гравитационного поля)

g =  GM / r²

5.

Определение потенциала

DefinitionofPotential

Работапоперемещениюположительногозаряда

Work done in bringing a unit positive charge from infinity to the point;  = W / q

Работапоперемещениюединичноймассы

Work done in bringing a unit mass from infinity to the point; φ = W / m

6.

Потенциалточечногозарядаилимассы

Potential of isolated Point Charge or Mass

Потенциал точечного заряда

φ = q / 4πε_or= kq /r

Потенциалгравитационного поля

φ = -G (M / r)

7.

Изменение потенциальной энергии

ChangeinPotentialEnergy

Изменение потенциальной энергии электрического поля

ΔW_p= q Δ φ = q U

Изменение потенциальной энергии гравитационного поля

ΔW_p = m Δφ