Внедрение на уроке наглядности в виде мультимедийной презентации упрощает усвоение учащимися излагаемого материала. Презентация дает возможность компактно излагать учебный материал, что позволяет больше времени уделить закреплению пройденного материала. Использование анимации позволяет показать движение заряда в магнитном поле в динамике. Изучаемый материал связывает приобретенные теоретические познания с практикой. Разработку и презентацию можно применять не только лишь в универсальных, но и в профильных классах, так как они содержат материал завышенного уровня трудности.
Цели: изучить новое физическое явление – действие магнитного поля на перемещающийся заряд, вывести формулу и ввести мнемоническое правило для определения модуля и направления силы Лоренца, показать возможность использования познаний для расчёта периода воззвания частички в магнитном поле, познакомить учащихся с практическим применением деяния силы Лоренца в ускорителях.
Оборудование: электронный осциллограф, дугообразный магнит, презентация “Сила Лоренца”, мультимедийный проектор.
Тип урока: формирование новых познаний
Актуализация познаний:
- Какими качествами обладает магнитное поле?
- Что такое сила Ампера?
- Как высчитать силу Ампера?
- Что такое электрический ток?
Учитель: Т.к. магнитное поле действует на ток – перемещающиеся заряженные частички, то оно действует и на каждую частичку в отдельности. Действие магнитного поля на перемещающуюся заряженную частичку охарактеризовывает сила Лоренца.
Хендрик Антон Лоренц (1853–1928) выдающийся голландский физик и математик , развил электромагнитную теорию света и электронную теорию материи, также определил теорию электричества, магнетизма и света, внёс большой вклад в развитие теории относительности, лауреат Нобелевской премии 1902г.
Слайд 3.
, так как является её толикой, означает, для определения её направления можно применить то же мнемоническое правило, что и для определения направления сил Ампера – правило левой руки, с обмолвкой, что заряд должен быть положительным, т.к. за направление тока мы принимаем направление движения положительных зарядов. Если же заряд отрицательный, то направление силы изменяется на обратное.
Так как сила, действующая на заряд, оказалась перпендикулярной скорости его движения, то модуль скорости изменяться не будет, а будет изменяться направление, т.о. частичка будет умеренно двигаться по окружности.
Демо опыт: При помощи устройства для демонстрации движения заряженных частиц под действием силы Лоренца либо при помощи электронного осциллографа показывается отклонение электронных пучков магнитным полем.
Выведем формулу для расчёта модуля силы Лоренца.
Т.к. она является частью силы, действующей на весь отрезок проводника, находящийся в магнитном поле, то её модуль в N раз меньше силы Ампера. Доведите рассуждение до логического окончания: свяжите силу с параметрами заряженной частички (зарядом и скоростью)
(Ученики завершают вывод формулы в тетрадях, инспектируют при помощи анимационного слайда 4.)
Движение заряженной частички 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 2-ой закон Ньютона, выведите формулу для расчёта радиуса окружности, по которой будет двигаться частичка.
(Ученики завершают вывод формулы в тетрадях, инспектируют при помощи анимационного слайда 5.)
Сейчас легко выяснить и период воззвания частички, т.к. , где r нами только-только найдено. Придите к выводу: чем определяется период воззвания частички?
(Предполагаемый ответ: магнитной индукцией поля и удельным зарядом частички, т.е. не находится в зависимости от радиуса окружности, по которой частичка движется.)
Эти особенности движения зарядов в магнитном поле отыскали практическое использование.
- Осциллограф
- Кинескоп
- Масс – спектрограф
- Ускорители простых частиц (циклотрон, бетатрон, синхрофазотрон)
Движение заряженной частички под действием силы Лоренца, если α ≠ 90°
(При помощи анимации на слайде учитель разъясняет, как движется заряженная частичка, если её скорость не перпендикулярна силовым линиям магнитного поля и вместе с учащимися находит шаг винтообразной полосы.)
Самостоятельная работа для учащихся с целью закрепления приобретенных познаний, в процессе которой они могут воспользоваться своими записями, текстом учебника, консультацией учителя
Домашнее задание §6, самостоятельная работа № 31 (“Физика. Самостоятельные и контрольные работы” Л.А.Кирик), достаточный уровень № 1–3, 10
Сила Лоренца (страничка 2)
Электрон \(e\) движется в магнитном поле с индукцией \(B\) со скоростью \(v\) . Как ориентирована относительно рисунка (на право, на лево, ввысь, вниз, к наблюдающему, от наблюдающего) вызванная этим полем сила Лоренца, действующая на электрон? Ответ запишите словом (словами) без разделения пробелом.
На электрон будет действовать сила Лоренца, которая определяется по правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, дабы полосы индукции магнитного поля входили во внутреннюю сторону ладошки, перпендикулярно к ней, а четыре пальца были ориентированы по току (по движению положительно заряженной частички либо против движения негативно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей силы Лоренца. Так как электрон это негативно заряженная частичка, то сила Лоренца будет действовать на право.
Задание 9 #11682
Протон \(p\) движется в магнитном поле с индукцией \(B\) со скоростью \(v\) . Как ориентирована относительно рисунка (на право, на лево, ввысь, вниз, к наблюдающему, от наблюдающего) вызванная этим полем сила Лоренца, действующая на протон? Ответ запишите словом (словами) без разделения пробелом.
На электрон будет действовать сила Лоренца, которая определяется по правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, дабы полосы индукции магнитного поля входили во внутреннюю сторону ладошки, перпендикулярно к ней, а четыре пальца были ориентированы по току (по движению положительно заряженной частички либо против движения негативно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей силы Лоренца. Так как протон это положительно заряженная частичка, то сила Лоренца будет действовать на право.
Задание 10 #11683
Протон \(p\) движется в магнитном поле с индукцией \(B\) со скоростью \(v\) . Как ориентирована относительно рисунка (на право, на лево, ввысь, вниз, к наблюдающему, от наблюдающего) вызванная этим полем сила Лоренца, действующая на протон? Ответ запишите словом (словами) без разделения пробелом.
На электрон будет действовать сила Лоренца, которая определяется по правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, дабы полосы индукции магнитного поля входили во внутреннюю сторону ладошки, перпендикулярно к ней, а четыре пальца были ориентированы по току (по движению положительно заряженной частички либо против движения негативно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей силы Лоренца. Так как протон это положительно заряженная частичка, то сила Лоренца будет действовать на лево.
Задание 11 #11684
Нейтрон \(n\) движется в магнитном поле с индукцией \(B\) со скоростью \(v\) . Как ориентирована относительно рисунка вызванная этим полем сила Лоренца, действующая на нейтрон? Ответ запишите словом (словами) без разделения пробелом. 1) на право
2) на лево
3) от наблюдающего
4) к наблюдающему
5) равна 0
Сила лоренца определяется по формуле: \[F_\text< л>=qvB \sin \alpha,\] где \(q\) – заряд частички, \(v\) – скорость частички, \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и скоростью движения частички. Так как заряд нейтрона равен 0, то и сила Лоренца в этом случае равно 0
