Методическая разработка по теме 3.10 Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ

«БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрена на заседании

ЦМК ОГСЭД

Протокол № ___________

от ____________ 2018 г.

Председатель ЦМК

Хританкова Н. Ю.

(Ф. И. О.)

______________________

(подпись)

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Специальность 34.02.01 Сестринское дело (с базовой подготовкой)

Дисциплина: «Физика»

Раздел 3 Электродинамика. Колебания и волны. Оптика

Тема 3.10 Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Разработчик – преподаватель Вашурина Т. В.

2018

СОДЕРЖАНИЕ

Выписка из рабочей программы дисциплины «Физика»

для специальности 34.02.01 Сестринское дело (с базовой подготовкой)

МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛИСТ

Тип занятия: комбинированный урок.

Вид занятия: беседа, объяснение с демонстрацией наглядных пособий, решение задач.

Продолжительность: 90 минут.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

1. Учебные цели: сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений через изучение понятия силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, закона Ампера; магнитного потока; работы по перемещению проводника с током в магнитном поле; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений (ОК 2).

2. Развивающие цели: развивать интерес к будущей профессии, понимание сущности и социальной значимости (ОК 1), способствовать формированию умения решать физические задачи.

3. Воспитательные цели: способствовать развитию коммуникативных способностей; создавать условия для развития скорости восприятия и переработки информации, культуры речи; формировать умение работать в коллективе и команде (ОК 6).

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный с использованием информационных технологий, репродуктивный.

Место проведения: аудитория колледжа.

МОТИВАЦИЯ

Тема 3.10 «Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле» входит в программу по учебной дисциплине «Физика» и занимает значительное место, т.к. знания, полученные при изучении данной темы необходимы для изучения многих тем как в рамках программы по физике, так и при изучении смежных дисциплин (химия, математика). Опасность работы с электроприборами заключается в том, что ток, магнитное поле тока и напряжение не имеют внешних признаков, которые позволили бы человеку при помощи органов чувств (зрения, слуха, обоняния) обнаружить грозящую опасность и принять меры предосторожности. 

Действие электрического тока на живые организмы было открыто итальянским учённым Луиджи Гальвани. Ноябрьским днём 1770 г. он был поражён странным явлением: находившиеся на столе обезглавленные лягушки, над которыми профессор проводил опыты, вздрагивали. Их лапки вздрагивали каждый раз, когда из стоящей в кабинете электростатической машины извлекали яркие искры. Особенно сильными были содрогания лапок, когда к ним были присоединены проволоки, свисавшие до земли.

Ныне Гальвани считают основоположником электрофизиологии, раздела медицины оказывающее положительное влияние на организм человека. Кратковременные высоковольтные электрические разряды через сердце помогают иногда предотвратить смерть пациента при тяжёлом нарушении сердечной деятельности.

На данное занятие отводится 2 учебных часа. Во время комбинированного занятия проводится актуализация знаний в форме устного опроса, с целью проверки остаточных знаний, которые необходимых при изучении нового материала; непосредственное изучение нового материала; первичного закрепление нового материала с помощью решения задач по данной теме. Контроль уровня усвоения нового материала проводится в форме тестирования студентов. Каждому образованному человеку необходимо непрерывно пополнять свои знания в области физики, развивать интерес к будущей профессии, понимать сущность и социальную значимость (ОК 1), научиться организовывать свою деятельность, уметь выбирать методы и способы выполнения задач и в дальнейшем оценивать их качество (ОК2), а также необходимо для будущего медицинского работника научится работать в коллективе и команде (ОК6).

ПРИМЕРНАЯ ХРОНОКАРТА КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ

План изложения учебного материала по теме «Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле»

1. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера.

2. Закон Ампера.

3. Магнитный поток.

4. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Изучение нового материала

1. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера.

Опыты Ампера, как мы видели (см. Взаимодействие проводников с токами), показали, что два проводника притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них. Это взаимодействие объясняется тем, что сила, которую испытывает каждый из проводников, обусловлена магнитным полем, создаваемым током другого проводника.

Вообще, магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.

Действительно, расположим проводник с током (см. рис. 1) так, чтобы только один прямолинейный участок его аb оказался в сильном магнитном поле (между полюсами подковообразного магнита), а остальные части цепи находились в областях пространства, где магнитное поле слабое и его действием на эти части цепи можно пренебречь.

Опыт показывает, что в зависимости от направления тока и от расположения полюсов магнита проводник аb движется вправо или влево, вверх или вниз. На проводники, расположенные вдоль направления магнитного поля, силы не действуют.

Рис. 1

Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера. Направление силы Ампера можно определить, пользуясь правилом левой руки: руку располагают так, чтобы нормальная к проводнику составляющая магнитной индукции входила в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по току: тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление действующей на проводник силы Ампера (рис. 1).

1. Закон Ампера.

Ампер установил экспериментально, что модуль этой силы тем больше, чем сильнее магнитное поле , чем больше сила тока  в проводнике, чем больше длина проводника  и зависит от ориентации проводника в магнитном поле:

,

где  — угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции.

Эта формула является математическим выражением закона Ампера. Ею можно пользоваться только тогда, когда длина проводника такова, что индукция во всех точках проводника может считаться одинаковой, но если магнитное поле однородное, то длина проводника может быть любой, но при этом проводник целиком должен находиться в поле. Интерес представляет вращение прямоугольной рамки с током в однородном магнитном поле.

Силы, действующие на проводник с током в магнитном поле, широко используются в технике. Электродвигатели и генераторы, устройства для записи звука в магнитофонах, телефоны и микрофоны — во всех этих и во множестве других приборов и устройств используется взаимодействие токов, токов и магнитов и т.д.

1. Магнитный поток.

Рис. 2

На рисунке 2 показано однородное магнитное поле. Однородное означает одинаковое во всех точках в данном объеме. В поле помещена поверхность с площадью S. Линии поля пересекают поверхность.

Определение магнитного потока:

Магнитным потоком Ф через поверхность S называют количество линий вектора магнитной индукции B, проходящих через поверхность S.

Формула магнитного потока:

Ф = BS cos α

здесь α - угол между направлением вектора магнитной индукции B и нормалью к поверхности S.

Из формулы магнитного потока видно, что максимальным магнитный поток будет при cos α = 1, а это случится, когда вектор B параллелен нормали к поверхности S. Минимальным магнитный поток будет при cos α = 0, это будет, когда вектор B перпендикулярен нормали к поверхности S, ведь в этом случае линии вектора B будут скользить по поверхности S, не пересекая её.

А по определению магнитного потока учитываются только те линии вектора магнитной индукции, которые пересекают данную поверхность.

Измеряется магнитный поток в веберах (вольт-секундах): 1 вб = 1 в * с. Кроме того, для измерения магнитного потока применяют максвелл: 1 вб = 10⁸ мкс. Соответственно 1 мкс = 10^-8 вб.

Магнитный поток является скалярной величиной.

1. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Так как на проводник с током в магнитном поле действует силы, то, очевидно, при перемещении этого проводника будет совершаться работа.

Поскольку в рассматриваемом случае направления силы и перемещения совпадают и так как , то имеем:

Если произведение BS обозначить через , то получим, что работа при перемещении проводника с током в магнитном поле выражается формулой:

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ ПО ПРЕДЫДУЩЕЙ ТЕМЕ (устно)

«Магнитное поле. Взаимодействие токов. Магнитная индукция. Графическое изображение магнитных полей»

1. Объяснить по рисункам взаимодействие токов.

Ответ: Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, которые можно определить по закону Кулона. Каждый из зарядов создает свое электрическое поле, которое действует на другой заряд. Взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами (например, в проводниках с электрическим током) называют магнитными. А силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами

Если параллельно расположенные проводники соединить так, чтобы в них:

- возникли токи одинакового направления, то проводники начнут притягиваться друг к другу;

- возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться друг от друга.

2. Дать определение понятию «магнитное поле».

Ответ: В пространстве, окружающем движущиеся заряды (или электрические токи) возникает поле, называемое магнитным. Электрический ток в проводнике создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на ток в другом проводнике. А поле, созданное электрическим током второго проводника, действует на первый. Магнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

1. Перечислить свойства магнитного поля.

Ответ: 1. магнитное поле порождается электрическим током (направленно движущимися зарядами).

2. магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды).

4. Рассказать о поведении замкнутого контура с током в магнитном поле.

Ответ: 1. Однородное магнитное поле оказывает на рамку ориентирующее действие. Если подвесить на гибких проводах плоскую рамку с током между полюсами магнита (т.е. в однородном магнитном поле), то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока ее плоскость не установится перпендикулярно линии, соединяющей полюсы магнита.

2. В неоднородном магнитном поле рамка, кроме поворачивания, будет двигаться поступательно, притягиваясь к проводнику с током или отталкиваясь от него. Если подвесить рамку с током рядом с проводником тока, то рамка тоже поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки, а кроме того, в зависимости от направления токов в проводнике и рамке, притягиваться или отталкиваться от него. При изменении направления тока в проводе рамка повернется на 180°.

5.Двть определение понятиям «магнитная индукция» и «линии магнитной индукции».

Ответ: Магни́тная инду́кция —векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует назаряд , движущийся со скоростью.

Линиями магнитной индукции (силовыми линиями магнитного поля) называются линии, проведенные в магнитном поле так, что в каждой точке поля касательная к линии магнитной индукции совпадает с направлением вектора В в этой точке поля.

Линии магнитной индукции проще всего наблюдать с помощью мелких игольчатых железных опилок, которые намагничиваются в исследуемом поле и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелкам (свободная магнитная стрелка разворачивается в магнитном поле так, чтобы ось стрелки, соединяющая ее южный полюс с северным, совпадала с направлением В).

1. Рассказать о существовании магнитного поля Земли.

Ответ: В 1600 году английский ученый Уильям Гильберт в своей книге «О магните, магнитных телах  и большом магните - Земле» представил Землю, как гигантский постоянный магнит, ось которого 
не совпадает с осью вращения Земли (угол между этими осями называют магнитным склонением).

Гильберт подтвердил свое предположение  на опыте:
он выточил из естественного магнита большой шар и, приближая к поверхности шара магнитную стрелку, показал, что она всегда устанавливается так же, как стрелка компаса на 3емле.

Графически магнитное поле Земли похоже на магнитное поле постоянного магнита.

7.Изобразить магнитное поле прямого проводника с током и соленоида.

Характеристика неоднородного магнитного поля: магнитные линии искривлены; густота магнитных линий различна; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, различна в разных точках этого поля по величине и направлению.

Где существует неоднородное магнитное поле?

- вокруг прямого проводника с током;

- вокруг полосового магнита; - вокруг соленоида (катушки с током).

Критерии оценки:

Оценка «5» - на поставленный вопрос студент дал полный развернутый ответ и ответил на дополнительный вопрос;

Оценка «4» - на поставленный вопрос студент дал полный развернутый ответ, но не ответил на дополнительный вопрос;

Оценка «3» - на поставленный вопрос студент дал неполный ответ и не смог ответить на дополнительный вопрос;

Оценка «2» - не ответил на поставленный вопрос.

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ И СИСТЕМАТИЗАЦИИ НОВЫХ ЗНАНИЙ (письменно, не оценивается)

Физика 10 Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр.154 начальный уровень №1-6, стр. 156 средний уровень №1,2, достаточный уровень №1,2.

Эталоны ответов к заданиям для закрепления и систематизации

ПРИЛОЖЕНИЕ № 3

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

(Устно, не оценивается. Эталоны ответов к вопросам для предварительного контроля знаний содержатся в исходном материале)

1. Опишите действие магнитного поля на проводник с током.

2. Сформулируйте определение силы Ампера.

3. По какому правилу можно определить направление силы Ампера?

4. Какой формулой определяется закон Ампера?

5. Сформулируйте определение магнитного потока.

6. По какой формуле можно рассчитать магнитный поток?

7. В каких единицах измеряется магнитный поток?

8. Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле?

ПРИЛОЖЕНИЕ №4

КОНТРОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ (письменно)

Тест

1. Магнитное поле действует на проводник только тогда, когда…

А. проводник медный Б. по проводнику течет ток

В. по проводнику течет ток, не совпадающий по направлению с линиями индукции

Г. проводник подвешен на тонких нитях.

2. Выражению для модуля силы Ампера соответствует формула …
А. Б. В. Г.

3. Решите задачу. Прямолинейный проводник длиной L = 1 м, по которому течет ток I = 3 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 4 Тл и расположен под углом 90° к вектору B. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля?

А. 0,6 Н Б. 12 Н. В. 1,4 Н. Г. 2,4 Н.

4. Сила, действующая на проводник с током (рис.2) направлена…

А. вправо Б. влево В. вверх Г. вниз Д. к нам Е. от нас

5. Сила Ампера направлена …

А. вправо Б. влево В. вверх Г. вниз Д. к нам Е. от нас

Эталоны ответов к заданиям контролирующего материала

Критерии оценки:

за 3 правильно выполненных задания – «3» балла;

за 4 правильно выполненных задания – «4» балла;

за 5 правильно выполненных заданий – «5» баллов.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Цель: Определить объем информации для самостоятельной работы студента, обратить внимание на значимые моменты.

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г. с. 10-15, параграфы 3, 4, 5 прочитать, конспект выучить; с.26 упр. 1 (1).

Критерии оценки: студент выучил конспект – «3» балла;

студент выучил конспект, владеет информацией из учебника – «4» балла;

студент выучил конспект, владеет информацией из учебника, ответил на дополнительный вопрос или решил задачу – «5» баллов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мультиурок Тест по теме «Сила Ампера» [Электронный ресурс]/ Multiurok // Режим доступа: https://multiurok.ru/files/tiest-po-tiemie-sila-ampiera.html

2. Образовательный портал. Тест с ответами на тему Магнитное поле [Электронный ресурс]/ refdocx // Режим доступа: http://refdocx.ru/fizika/test-s-otvetami-na-temu-magnitnoe-pole

3. Социальная сеть работников образования nsportal.ru [Электронный ресурс]/ Nsportal // Режим доступа: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/06/30/testy-po-fizike-dlya-11-klassa-po-razdelu-elektromagnetizm

4. Физика. 11 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений с приложением на электронном носителе: базовый и профильный уровни :[Текст]/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-20-е изд. - М. : Просвещение, 2011. – 399 с.