Решение задач по теме «Сила Ампера"

Название предмета: «Физика».

Учитель физики: к.п.н. В.М.Долгова

Класс: 11

УМК: Физика. 11 класс. /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2010.

Уровень обучения: базовый.

Тема урока: «Решение задач по теме «Сила Ампера».

Общее количество часов, отведённое на изучение темы: 12

Место урока в системе уроков по теме:

На предыдущем уроке обучающиеся получили знания о силе Ампера, определении её направления. Данный урок позволяет отработать навыки решения задач по формуле силы Ампера.

Цель урока: показать теоретическую значимость закона Ампера при решении задач.

Задачи урока:

• Дидактическая – создавать условия для усвоения нового учебного материала через проблемно-деятельностный подход.

• Образовательная – рассмотреть применение закона Ампера в ходе решения различных задач.

• Развивающая – развивать логическое мышление обучающихся при решении задач на расчёт силы Амперы.

• Воспитательная – прививать культуру умственной деятельности.

Планируемые результаты.

Обучающиеся должны:

• овладеть алгоритмом решения задач по данной теме.

• уметь решать задачи с применением закона Ампера.

Техническое обеспечение урока:

1. Компьютер, проектор, экран, документ-камера.

Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока:

1. Презентация к уроку.

2. Карточки с задачами.

Содержание урока:

1. Организационный момент (1 мин.). Мобилизующее начало урока («исходная мотивация»). Позитивный настрой на урок.

2. Проверка домашнего задания (4 мин.).

   1. Фронтальный опрос:

• Какую силу называют силой Ампера? Запишите на доске формулу для расчёта Силы Ампера.

• Как ориентирована сила Ампера относительно направления тока и вектора магнитной индукции?

• Как определяется направление силы Ампера? Сформулируйте правило левой руки.

• Чему равен модуль вектора магнитной индукции? В каких единицах измеряется маг­нитная индукция?

2.2 Тесты (с сайта «Решу ЕГЭ» Д.Гущина.):

1. Пря­мо­ли­ней­ный про­вод­ник дли­ной L с током I по­ме­щен в од­но­род­ное маг­нит­ное поле так, что на­прав­ле­ние век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции B пер­пен­ди­ку­ляр­но про­вод­ни­ку. Если силу тока умень­шить в 2 раза, а ин­дук­цию маг­нит­но­го поля уве­ли­чить в 4 раза, то дей­ству­ю­щая на про­вод­ник сила Ам­пе­ра:

1) уве­ли­чит­ся в 2 раза, 2) умень­шит­ся в 4 раза, 3) не из­ме­нит­ся, 4) умень­шит­ся в 2 раза.

2. Элек­три­че­ская цепь, со­сто­я­щая из че­ты­рех пря­мо­ли­ней­ных го­ри­зон­таль­ных про­вод­ни­ков (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го тока, на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле. Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции В на­прав­лен го­ри­зон­таль­но впра­во (см. ри­су­нок, вид свер­ху). Куда на­прав­ле­на вы­зван­ная этим полем сила Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник 1—2?

1) го­ри­зон­таль­но влево,

2) го­ри­зон­таль­но впра­во, 

3) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка вниз,  

4) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка вверх. 

1. Актуализация знаний (3 мин.).

Алгоритм решения задач на тему «Электромагнетизм»

Задачи о силовом действии магнитного поля на проводники с током

1. Сделать схематический чертеж, на котором указать контур с током и направление силовых линий поля.

2. Отметить углы между направлением поля и отдельными элементами контура.

3. Используя правило левой руки, определить направление сил поля (сила Ампера), действующих на каждый элемент контура, и проставить векторы этих сил на чертеже.

4. Указать все остальные силы, действующие на контур.

5. Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.

6. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.

7. Решение проверить и оценить критически.

1. Решение задач (с возрастанием уровня сложности) – 28 мин.

Задача№1. Горизонтальные рельсы находятся в вертикальном однородном магнитном поле на расстоянии l = 0,2 м друг от друга. На рельсах лежит стержень, перпендикулярный им. Какой должна быть индукция магнитного поля, для того чтобы стержень начал равномерно двигаться вдоль рельсов, если по нему пропускать ток силой I = 15А? Коэффициент трения стержня о рельсы μ = 0,05, масса стержня m = 0,6 кг.

Задача№2. Рамка площадью S=20 см², содержащая n=50 витков провода, помещена в однородное магнитное поле так что индукция B параллельна плоскости рамки. При величине тока в каждом витке I=3А на рамку со стороны магнитного поля действует момент силы M=6*10^-3 Н*м. Определите величину B вектора индукции магнитного поля.

Задача №3. По прямому горизонтальному проводнику длиной 0,4 м с площадью поперечного сечения 1,2 •10^-5 м², подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью 100 Н/м, течет ток I=4А (см. рисунок). Какой угол а составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией В=0,15 Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 8•10^-3м? (Плотность материала проводника 8,2•10³ кг/м³.)

Задача №4. Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток I= 4А. Угол наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его длине m/l = 0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля В = 0,2 Тл. Определите ускорение, с которым движется стержень.

1. Самостоятельное решение задачи (5 мин.).

Найдите мощность, затрачиваемую на перемещение проводника с током 8 А со скоростью 4 м/с, направленной перпендикулярно магнитному полю с индукцией 1,2 Тл. Длина проводника 20 см.

1. Рефлексия (3 мин.):

Оцените уровень решённых задач. Проанализируйте полученные результаты

1. Домашнее задание (1 мин.): §4,5; упр.1 (3)

Список литературы и Интернет-источников:

1. Дистанционная обучающая система для подготовки к экзамену «РЕШУ ЕГЭ». Физика [Электронный ресурс] //Руководитель – Д.Д.Гущин.– СПб., 2011-2016.- URL: https://phys-ege.sdamgia.ru/test?theme=245

2.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; Физика. 11 класс. / под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014.- 432 с.

3. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы. – М.: Про­све­ще­ние, 2010. - 448 с.

4.Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. - М.: «Дрофа», 2013. - 192 с.

5. Ханнанов Н.К. ЕГЭ 2017. Физика: сборник заданий / Н.К. Ханнанов, Г.Г. Никифоров, В.А. Орлов. - Москва : Эксмо, 2016. - 256 с.