Краткосрочный план.Сила Лоренца

Раздел долгосрочного плана: 10.3В– Магнитные поля

Школа:

Дата:

Имя учителя:

ТЕМА УРОКА:

Действие магнитного поля на движущийся заряд. СилаЛоренца.

КЛАСС: 10

Количество учащихся:

Количество отсутствующих:

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке

ЦО.Определять направление силы действующей на заряд, движущийся в магнитном поле и знать и применять формулу F=qvBsinα

Учебные цели урока

·         Изучить новое физическое явление – действие магнитного поля на движущийся заряд и знать правило Лоренца.

·         Вывести формулу и мнемоническое правило для определения модуля и направления силы Лоренца показать возможность применения знаний для расчёта периода обращения частицы в магнитном поле.

·         Показать на видео применение действия силы Лоренца в ускорителях.

Критерии оценивания

·         Определять направление силы действующей на заряд, движущийся в магнитном поле

·         Знать и применять формулу F=QVBsinα;

Языковые цели

Привитие ценностей

Сотрудничество. Диалоговое обучение. Развитие критического мышления. Уважение себя и мнения других. Работа в коллективе.

Межпредметные связи

Математика, химия.

Навыки использования ИКТ

Презентация.

Предварительные знания

Сила Ампера. Правило левой руки.(8класс и 10 класс)

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресур-сы

Начало

5мин

1. Организация начала урока. Приветствие. Проверка д/з

2. Решение задач. Парная работа.Взаимопроверка. ЦО10

Уровень А

1. Прямолинейный проводник с током длиной 5 см перпендикулярен линиям индукции однородного магнитного поля. Чему равен модуль индукции магнитного поля, если при токе в 2 А на проводник действует сила, модуль которой равен 0,01 Н?

1) 0,0001 Тл

2) 0, 001 Тл

3) 0,1 Тл

4) 1 Тл

5) 10 Тл

2. Если на линейный проводник длиной 50 см с током 2 А, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл, действует сила 0,05 Н, то угол между проводником и вектором магнитной индукции равен

1) 30є

2) 60є

3) 45є

4) 90є

5) 0є

3. На прямолинейный проводник, расположенный в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл под углом 30? к полю, действует сила 0,5 Н при пропускании по нему тока 20 А. Какова длина проводника?

1) 0,5 м

2) 1 м

3) 5 м

4) 0,25 м

5) 2,5 м

Уровень В

4.Проводник длиной 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого равен 0,4 Тл. Сила тока в проводнике 8 А. Найдите работу, которая была совершена при перемещении проводника на 0,025 м по направлению действия силы Ампера.

5. На горизонтальных рельсах, находящихся в вертикальном однород­ном магнитном поле, лежит стальной брусок, перпендикулярный рельсам. Длина бруска а = 15 см, масса т = 300 г, коэффициент трения между бруском и рельсами 0,2 . Чтобы брусок сдвинулся с места, по нему необходимо пропустить ток I = 40 А. Какова индукция В магнитного поля?
6. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с то­ком в 30 А, длина активной части которого 10 см, действует сила 1,5 Н. Под каким углом к вектору индукции расположен проводник? {Ответ: 39°.)
7. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током в 25 А действует сила 0,05 Н? Длина активной части проводника 5 см. Направление линий индукции и тока взаимно перпендикуляр­ны. (Ответ: 40 мТл.)
8. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл и на­правлена под углом 30° к вертикали, вертикально вверх движется прямой проводник массой 2 кг, по которому течет ток 4 А. Через 3 с после начала движения проводник имеет скорость 10 м/с. Опре­делите длину проводника. (Ответ: 6,57 м.)

Выполнение тестовых задач. Самопроверка.

1. Отношение радиусов окружностей, по которым движутся в однородном магнитном поле две заряженные частицы, имеющие одинаковые скорости, но разные массы (m₁ = 4m₂)и заряды (q₁=2q₂) равно:

1) R₁:R₂ = 1:2

2) R₁:R₂ = 1:2

3) R₁:R₂ = 1

4) R₁: R₂ = 2

5) R₁:R₂ = 2

2. Электрон движется по окружности радиусом 2 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,02Тл. Найти импульс электрона.

1) 6,4 • 10^-23кг•м/с

2) 3,2 • 10^-23кг•м/с

3) 12,8 • 10^-23кг•м/с

4) 1,6 • 10^-23кг•м/с

5) 1,28 • 10^-23кг•м/с

3. Если два протона движутся в однородном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля, по окружностям радиусов R₁ и R₂, то отношение их кинетических энергий E_k1/E_k2 равно:

1) R₂²/R₁²

2) R₁²/R₂²

3) R₂/R₁

4) R₁/R₂

5) 1

Актуализация. 

Середина

30мин

5мин

20мин

20мин

 Новый материал. Т.к. магнитное поле действует на ток – движущиеся заряженные частицы, то оно действует и на каждую частицу в отдельности. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу характеризует сила Лоренца.

Ученик1.Хендрик Антон Лоренц (1853–1928) выдающийся голландский физик и математик , развил электромагнитную теорию света и электронную теорию материи, а также сформулировал теорию электричества, магнетизма и света, внёс большой вклад в развитие теории относительности, лауреат Нобелевской премии 1902г.

, так как является её долей, значит, для определения её направления можно применить то же мнемоническое правило, что и для определения направления сил Ампера – правило левой руки, с оговоркой, что заряд должен быть положительным, т.к. за направление тока мы принимаем направление движения положительных зарядов. Если же заряд отрицательный, то направление силы меняется на противоположное.Так как сила, действующая на заряд, оказалась перпендикулярной скорости его движения, то модуль скорости изменяться не будет, а будет меняться направление, т.о. частица будет равномерно двигаться по окружности.

Учитель.

       I.            Выведем формулу для расчёта модуля силы Лоренца.Формулу силы Лоренца можно найти с помощью силы Ампера.Так как Fл= F/N” где F- сила Ампера, N – число заряженных частиц

I = q n v S – сила тока; F= |I| ΔL В    ; Подставим выражение для силы тока и получим:

F=|q| n v S ΔL Bsinα = v |q| N Вsinα; где N = n S ΔL- число заряженных частиц в единице объема.

Значит , на каждую движущуюся заряженную частицу магнитное поле действует с силой Лоренца:

Fл= F/N = |q| v B , где α- угол между вектором скорости и вектором

     II.            Сила Лоренца магнитной индукцииНаправление силы Лоренца определяют с помощью правила левой руки.

Ладонь левой руки располагают так, чтобы составляющая магнитной индукции входила в ладонь, четыре, вытянутые пальца, показывали направление движения положительного заряда

(против движения отрицательного), то тогда отогнутый на 90˚большой палец укажет направление действующей на заряд силы Лоренца 

На заряженную частицу одновременно действуют магнитное и электрическое поля, значит полная сила будет равна: F̄= F̄ЭЛ+F̄Л Под действием силы Лоренца не меняется модуль ее скорости, а меняется только направление скорости частицы.

Демонстрация наблюдения силы Лоренца с помощью осциллографа и постоянного магнита.

http://home-task.com/plan-konspekt-uroka-po-fizike-tema-dejstvie-magnitnogo-polya-na-dvizhushhijsya-zaryad-sila-lorenca/

Движение заряженной частицы под действием силы Лоренца, если α = 90°

Сила, перпендикулярная скорости, вызывает изменение направления движения, т.е. центростремительное ускорение. Зная формулы расчёта центростремительного ускорения и модуля силы Лоренца, которая его вызывает, и, используя второй закон Ньютона, выведите формулу для расчёта радиуса окружности, по которой будет двигаться частица.

Теперь не сложно узнать и период обращения частицы, т.к.  , где r нами только что найдено.

В.Сделайте вывод: чем определяется период обращения частицы?(Предполагаемый ответ: магнитной индукцией поля и удельным зарядом частицы, т.е. не зависит от радиуса окружности, по которой частица движется.)

  III.            Демонстрация наблюдения силы Лоренца с помощью осциллографа и постоянного магнита.

Рассмотрим, как движется заряженная частица в однородном магнитном поле.

Частица в магнитном поле движется по окружности радиусом – r. Определим его.

Если посмотреть на рисунок и вспомнить 2 – ой закон Ньютона, то

mV2/r = |q| V B; отсюда найдем r= mV/ |q|B

  IV.            Применение силы Лоренца.

1). Телевизионные трубки (кинескопы)

2). Масс – спектрографы (приборы, позволяющие разделять заряженные частицы по их удельным зарядам)

Закрепление изученного материала

№1.Определить, используя рисунок направления В, FЛ, V; применяя правило левой руки.

№ 2.Электрон под действием однородного магнитного поля обращается по окружности радиуса R с периодом Т. Какими станут значения радиуса окружности и периода обращения электрона при увеличении индукции магнитного поля в 2 раза?

Решение. R= mV/ |q| B; Если В в 2 раза увеличится, то R в 2 раза уменьшится, так как эти величины находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. Период при этом уменьшится в 2раза, так как увеличится скорость (зависимость прямо пропорциональная) и частица за меньший промежуток времени будет проходить расстояние по окружности.

http://home-task.com/plan-konspekt-uroka-po-fizike-tema-dejstvie-magnitnogo-polya-na-dvizhushhijsya-zaryad-sila-lorenca/

Эти особенности движения зарядов в магнитном поле нашли практическое применение.

·         Осциллограф

·         Кинескоп

·         Масс – спектрограф

·         Ускорители элементарных частиц (циклотрон, бетатрон, синхрофазотрон)

     V.            Самостоятельная работа

(с целью закрепления полученных знаний, в ходе которой они могут пользоваться своими записями, текстом учебника, консультацией учителя.)

Сб.з. Туякбаев.

Сб.з Степанов.

  VI.            Проверка основных формул (дописать пропущенные физические величины)

В= F/I…; Fл= eB…sinα; A= …U; B= μ₀μN…/ℓ; T=2π…/υ; E=F/…; Fa=B……sinα; F=mац=m…/r.

VII.            Проверка единиц измерения физических величин:

Тл= Н/А_*м; В= Дж/Кл; Гн= В_*с/А; Н= кг_* м/с²; Кл=А_*с; Дж=Н_*м; Вб=Тл_*м²

Εi F I Ф

q L A B

3. Проверка правила левой руки.

4. Решение задач

1) В направлении, перпендикулярном линиям индукции в магнитное поле влетает электрон со скоростью 10 Мм/с, окружность какого радиуса описал электрон, если индукция поля 10мТл?

2) Чему равен период обращения электрона по окружности?

Т=2πr/υ=2πmυ/υeB=2πm/eB. [T=кг/Кл_* Тл=кг_*А_*м/А_*с_*Н=с]

Т=2_*3,14_*9,1_*10^-31 /1,6_*10^-19_*10^-2 = 36_*10^-10 с.

Изменится ли сила Лоренца, если в магнитное поле на тех же условиях влетит протон? Будет ли он двигаться по такой же окружности? С таким же периодом?

3) Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 мТл со скоростью 10 Мм/с под углом 30° к вектору индукции. Определить шаг спирали, по которой будет двигаться электрон.

1.       Измениться ли шаг спирали, если в магнитное поле влетает протон? А если магнитное поле будет однородным?

2.       Усложним задачу. Рассмотрим движение частицы в электромагнитном поле.

3.       Для начала вспомним, какое влияние оказывает эл. поле на заряженную частицу.

4) Электрон влетает со скоростью υ₀ под углом α<90° к параллельно направленным однородным электрическому и магнитному полям. Напряженность электрического поля Е, индукция магнитного поля В. Сколько оборотов сделает электрон до смены направления движения вдоль полей?

Что измениться, если в это поле попадет протон?

4. Определение алгоритма решения задачи.

1. Сделать чертеж.

2. Указать силовые линии магнитного поля (электрического поля).

3. Проставить вектор υ₀, разложить его на составляющие.

4. Определить вид траектории.

5. Составить основное уравнение динамики с учетом сил, действующих на частицу.

Задание: По чертежам определить, к какому типу (1, 2, 3) относится задача.

Самостоятельное решение задач. Парная работа.

№ 1. Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 МэВ. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон, если индукция магнитного поля 1Тл.

Дано: Wk= 5 МэВ = 5·106 ·1,6 ·10-19= 8 ·10-13Дж; B = 1 Тл; R- ?

FЛ= q V B; F= may; ay= aц= V2/R; так как F= FЛ; q V B= mV2/R; R= mV/qB;   Wk =mV2/2;

V2= 2WK/m; R= QUOTE   K/q B; R= 0,32 (м)

№ 2. В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции влетает электрон, скорость которого 10 Мм/с. Электрон описал в магнитном поле окружность радиусом 1 см. Чему равна индукция этого магнитного поля?

Дано: α = 90˚; V= 107 м/с; r= 10-2м; В -?

Решение. r= mV/ qB; B= mV/ qr; B= 5,6·10-3Тл = 5,6 мТл

№ 3.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 мТл. Чему равен период обращения электрона?

Дано: В= 4·10-3Тл; q= 1,6·10-19Кл; m= 9,1·10-31кг; Т – ?

Решение. R= mV/q B; V=2πR/T; R=2πmR/TqB; T= 2π m/qB; T= 9·10-3c.

№ 4. Можно ли неизолированный провод намотав, на железный сердечник получить самодельный электромагнит? ( Ответ: нет)

№ 5. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, если в нее ввести железный сердечник?

№ 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но никогда не делают его из железа?

№ 7. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим – к другому. Почему?

http://home-task.com/reshenie-zadach-po-teme-sila-lorenca/

http://home-task.com/plan-konspekt-uroka-po-fizike-tema-dejstvie-magnitnogo-polya-na-dvizhushhijsya-zaryad-sila-lorenca/

http://home-task.com/reshenie-zadach-po-teme-sila-lorenca/

Конец

3мин

Итог урока. Рефлексия.

        i.            Понятно..

      ii.            Непонятно….

    iii.            Задачи получаются…

    iv.            Объяснить ещё раз…

Домашнее задание. 

1.       Сила Лоренца Ф-10 под ред. Башарулы

2.       Сб.зТуякбаев. №3.315-3.319

Дополнительная информация

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержку? Какие задачи Вы планируете дать более способным учащимся?

Оценивание-как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение ТБ

Сам.раб.

Мозговой шгтурм.

Исслед.д-ть.

Реш.зад.

Формативное оценивание (исслед.д-ть,опрос,реш.покарточкам)

Напоминаю, что при работе с лабораторным оборудованием необходимо соблюдение правил техники безопасности .

Рефлексия

Были ли урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Правильна ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Место, оставленное ниже, используйте для комментариев по проведенному уроку. Ответьте на наиболее важные вопросы по уроку, приведенные в графе слева.

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока?

1:

2:

Что я выявила за время урока о классе или достижениях/трудности отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание?