Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода электрических зарядов

Поурочные разработки по Физике 8 класс к УМК А.В. Перышкина - 2017 год

Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода электрических зарядов - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Тип урока: урок открытия нового знания.

Используемые технологии: здоровьесбережения, обучения на основе проблемных ситуаций, информационно-коммуникационные, развития критического мышления.

Цели: познакомить учащихся с явлением электризации; дать представление о двух родах зарядов и способах их взаимодействия.

Формируемые УУД: предметные: научиться объяснять, почему наэлектризованные тела взаимодействуют друг с другом с разными силами; метапредметные: использовать адекватные языковые средства в форме речевых высказываний с целью планирования, контроля и самооценки; осознавать себя как движущую силу своего научения, свою способность к преодолению препятствий и самокоррекции; ставить и формулировать проблемы; объяснять физические процессы, связи и отношения, выявляемые в процессе изучения электризации тел; личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики.

Приборы и материалы: эбонитовая и стеклянная палочки, кусочки бумаги или мелкие бусинки, султанчики, мех или сукно, шелк, электронное приложение к учебнику.

Ход урока

I. Организационный этап

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие, учитель объявляет отметки за выполнение контрольной работы.)

II. Анализ выполнения контрольной работы

(Учитель разбирает типичные ошибки, допущенные в ходе выполнения контрольной работы по теме “Изменение агрегатных состояний вещества”. Правильные ответы записаны на доске.)

III. Изучение нового материала

Изучение электростатических явлений начнем с демонстрации электризации тел. Обычно говорят об электризации при трении. В действительности электризация тел происходит при соприкосновении, а к трению в опытах прибегают для увеличения площади соприкосновения тел. Поэтому правильнее говорить об электризации тел при соприкосновении. Необходимо подчеркнуть, что после соприкосновения тела разделяют. Демонстрации проводят с помощью эбонитовой палочки и палочки из органического стекла. Очень удобны пластинки для электризации (эбонитовая, из органического стекла и металла).

Демонстрация 1. Натрем эбонитовую или стеклянную палочку сукном и поднесем к кусочкам бумаги. Бумажки поднимутся и прилипнут к палочке.

Продемонстрированные явления были замечены и названы электрическими еще в древности. Тела, обладающие способностью притягивать другие тела, называют наэлектризованными, или имеющими электрический заряд.

Демонстрация 2. Поднесем к кусочкам бумаги сукно, которым натирали палочку. Бумажки притянутся к нему.

(Учитель в процессе демонстрации опытов задает вопросы.)

— Как можно определить, заряжены ли тела?

— Как показать, что при соприкосновении электризуются оба тела?

— Назовите тела, электризацию которых вы наблюдали в домашних условиях. При каких обстоятельствах это происходило?

Вывод. Явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела, называют электризацией. В электризации всегда участвуют два тела, и оба тела электризуются.

В ходе опытов мы убедились в том, что наэлектризованные тела взаимодействуют друг с другом с разными силами, потому что они имеют разные по величине заряды. Электрический заряд — это мера свойств заряженных тел определенным образом взаимодействовать друг с другом. Электрический заряд всегда связан с каким-либо телом (или частицей) и не может существовать сам по себе, так как он характеризует определенные свойства частиц (или тел).

Демонстрация 3. Если поднести к подвешенной на нити наэлектризованной эбонитовой палочке другую наэлектризованную эбонитовую палочку, они будут отталкиваются.

Демонстрация 4. Если поднести к подвешенной на нити наэлектризованной эбонитовой палочке наэлектризованную стеклянную палочку, они будут притягиваются.

Демонстрация 5. Если наэлектризованную эбонитовую или стеклянную палочку поднести к верхушке султанчика, то его лепестки будут расходиться в разные стороны.

Демонстрация 6. Если один султанчик наэлектризовать с помощью стеклянной палочки, а второй — с помощью эбонитовой палочки, и придвинуть их друг к другу, их лепестки будут притягиваться.

Демонстрация 7. Лепестки султанчиков, наэлектризованных с помощью одной и той же палочки, будут отталкиваться.

(Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 50 “Два рода электрических зарядов” из электронного приложения к учебнику. Учитель в процессе демонстрации опытов задает вопросы.)

— Как взаимодействуют между собой две эбонитовые палочки, натертые мехом?

— Как взаимодействуют эбонитовая палочка, натертая мехом, и стеклянная палочка, натертая шелком?

— Почему расходятся лепестки султанчиков?

— Как взаимодействуют между собой разноименные заряды?

— Как взаимодействуют между собой одноименные заряды?

Заряд наэлектризованной стеклянной палочки условно назвали положительным, а эбонитовой (янтарной) палочки — отрицательным.

Вывод. Существует два рода электрических зарядов — положительные и отрицательные. Тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

IV. Закрепление изученного материала

(Ученики решают качественные задачи.)

Качественные задачи

1. Какие опыты доказывают, что существуют электрические заряды двух видов?

2. Иногда при окраске пульверизатором металлической поверхности ей сообщают заряд одного знака, а капелькам краски — заряд противоположного знака. Для чего это нужно?

3. Почему воздушный шарик, потертый об волосы, может висеть на стене или потолке?

4. Почему при расчесывании волос они притягиваются к расческе?

5. Возьмите пластмассовую линейку и потрите ее о сухой лист бумаги. Докажите на опыте, что линейка наэлектризована. В чем это проявляется?

V. Рефлексия

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала, заполнив анкету.)

Вопросы анкеты

1. Вспомни и запиши тему урока.

2. Какие термины, факты, закономерности ты усвоил(а) на уроке?

3. Считаешь ли ты полезными, интересными полученные знания?

4. Какую оценку за урок ты бы себе поставил(а)?

Домашнее задание

1. § 25 учебника, вопросы к параграфу.

2. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1171, 1172.

3. Выполнить упр. 18 на с. 78 учебника.

4. Выполнить экспериментальное задание на с. 78 учебника (по желанию).

Дополнительный материал

Историческая справка

История изучения электричества интересна и поучительна. Греческий философ Фалес Милетский, живший в 624—547 гг. до н. э., открыл, что янтарь, потертый о мех, приобретает свойство притягивать мелкие предметы: пушинки, соломинки и т. п. Это свойство в течение ряда столетий приписывалось только янтарю, от названия которого и произошло слово “электричество”.

Рождение учения об электричестве связано с именем Уильяма Гильберта (1540—1603). Он был одним из первых ученых, утвердивших опыт, эксперимент как основу исследования. Он показал, что при трении электризуется не только янтарь, но и многие другие вещества, и что притягивают они не только пылинки, но и металлы, дерево, листья, камешки и даже воду и масло.

Следующим этапом в развитии учения об электричестве были опыты немецкого ученого Отто фон Герике (1602—1686). Он построил первую электростатическую машину, принцип работы которой основан на трении. С помощью этого прибора Герике обнаружил, что кроме притяжения существует и электрическое отталкивание.

Два вида электричества

Более 250 лет прошло с тех пор, как стало известно о существовании двух видов электричества. В 1733 г. французский физик Шарль Дюфе опубликовал во французском и английском журналах статьи, в которых описал результаты своих опытов по электризации различных тел. Из многочисленных и остроумно поставленных экспериментов Дюфе сделал вывод, что существуют два вида электричества. Одно электричество возникает при натирании копала (ископаемой смолы), воска, шелка и многих других веществ. Другое появляется при натирании стекла, горного хрусталя, драгоценных камней, шерсти и др. Поэтому Дюфе назвал первое из них смоляным, а второе — стеклянным электричеством.

Тело, обладающее любым из двух видов электричества, притягивает к себе легкие тела (именно это свойство еще с античных времен обозначалось словом “электричество”). Различие же состоит в том, что тела, заряженные одним и тем же электричеством (стеклянным или смоляным), отталкивают друг друга, но если одно тело заряжено стеклянным, а другое — смоляным электричеством, то они взаимно притягиваются. Так были установлены фундаментальные факты: наличие двух видов электричества и существование электрических сил притяжения и отталкивания.

Естественно, что возникает вопрос о появлении у тел того или иного электричества. В то время об этом можно было строить только догадки.

Флюид Франклина. Одна такая догадка была высказана в 1750 г. американским физиком (а также известным государственным и общественным деятелем, одним из руководителей борьбы американских колоний за независимость) Бенджамином Франклином.

По его теории, в каждом теле содержится особое электрическое вещество (флюид, как тогда говорили), что-то вроде электрической жидкости. Частицы этой электрической жидкости отталкиваются друг от друга, но сильно притягиваются частицами тела, так что всякое тело действует на электрическую жидкость подобно губке, втягивающей в себя воду (частицы электрической жидкости много меньше частиц самого тела, иначе они не могли бы проникать внутрь тела). Но присутствие электрической жидкости в теле не делает его наэлектризованным, если она содержится в теле в некотором, так сказать, нормальном количестве. При натирании же одного тела другим часть электрической жидкости перетекает из одного тела в другое, вот тогда-то оба тела и становятся наэлектризованными. Первое тело, в которое электрическая жидкость перетекла и в котором поэтому создается ее избыток по сравнению с нормальным количеством, становится обладателем стеклянного электричества. Второе тело, в котором электрической жидкости оказывается меньше нормального количества, заряжается смоляным электричеством.

Франклин дал этим двум видам электричества другие названия. Стеклянное электричество (им обладают тела с избытком электрической жидкости) Франклин назвал положительным, а смоляное (которым обладают тела с недостатком электрического флюида) — отрицательным.

Эти названии сохранились до наших дней, впрочем, как и другие термины, введенные в науку об электричестве Франклином: заряд, разряд, конденсатор, батарея, проводник и т. д.

Электричество и. чулки. Другое объяснение было предложено в 1759 г. англичанином Робертом Симмером. Поводом для этого послужили довольно занятные наблюдения, проведенные им.

Симмер имел обыкновение носить две пары чулок: черные шерстяные для тепла и белые шелковые для красоты. Снимая с ноги сразу оба чулка и выдергивая один из другого, Симмер видел, как оба чулка раздуваются, воспроизводят форму ноги и притягиваются друг к другу.

Однако чулки одного цвета, как черные, так и белые, друг от друга отталкиваются. Если держать в одной руке два белых, а в другой — два черных чулка, то при сближении рук взаимное отталкивание одноцветных чулок и притяжение разноцветных приводит к забавному взаимодействию между ними — чулки противоположных цветов как бы набрасываются друг на друга и сплетаются в один причудливый клубок.

Эти наблюдения и привели Симмера к заключению, что в каждом теле имеется не одна, а две электрические жидкости - положительная и отрицательная, содержащиеся в теле в одинаковых количествах. При натирании двух тел какая-то из них может перейти из одного тела в другое, тогда в одном теле окажется избыток одной из жидкостей, а в другом — ее недостаток.

Электрический конфликт. Так появились две теории об электричестве. Долгое время, почти полтора столетия, ни одна из них не получала всеобщего признания. Когда в конце XVIII — начале XIX в. появилась возможность получать и изучать постоянный электрический ток, возник спор о том, что именно “течет” в цепи, содержащей источник тока и проводники.

Были сомнения в том, одинаковы ли электричество, которое получают при натирании тел, и то, что течет в электрической цепи. Последнее получило даже специальное название — гальваническое электричество. Но все же многие считали, что в проводниках электрической цепи текут одновременно два симмеровских электричества, и называли электрический ток электрическим конфликтом, поскольку эти электричества текут в противоположных направлениях.

Так, например, когда в 1820 г. Ханс Эрстед издал брошюру, в которой описывалось открытое им действие тока на магнитную стрелку, он назвал ее так: “Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку”. Тогда читателям было понятно это странное для нас название, и брошюра имела успех ввиду фундаментальной важности сделанного открытия.

Окончательное разрешение старый спор двух теорий — Франклина и Симмера - получил лишь в конце XIX - начале XX в. Теперь мы знаем, что победителем в споре надо признать Симмера. “Электрические жидкости Симмера” — это отрицательно заряженные! электроны и положительно заряженные протоны, которые в одинаковом количестве содержатся в каждом нейтральном теле, в каждом атоме вещества.

Но кое-что оказалось верным в теории Франклина: при натирании тел переходить с одного тела на другое может только один “флюид” — отрицательно заряженные электроны. Однако тело, на которое они переходят, становится отрицательно заряженным, в то время как Франклин считал его заряженным положительно. Это связано с тем, что Франклин счел нужным назвать положительным стеклянное электричество Дюфе.

От этого выбора, сделанного Франклином, следует и то, что электрону мы приписываем отрицательный знак заряда. И то, что за направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов, хотя в подавляющем большинстве проводников, прежде всего металлических, фактически движутся отрицательно заряженные частицы. В электролитах и газах электрический ток — это встречное движение и положительных, и отрицательных частиц. Но теперь никто это не считает электрическим конфликтом.