Тема: "Сила Лоренца"

Открытый урок по физике в 10 классе

по теме 
" Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитных полях».

Цель урока:  изучение действия магнитного поля на движущийся заряд, ввести понятие сила Лоренца.

Задачи:

План урока:

1. Организационный момент. (1 мин)

2. Актуализация знаний. (10 мин). Фронтальный опрос, работа в парах.

3. Изучение нового материала. (15 мин) Мини-лекция с элементами беседы.

4. Закрепление. (15 мин) Решение задач.

5. Итоги урока. (4 мин)

Ход урока

I.Приветствие учащихся. Настрой на урок. Постановка цели и задач.

II. Проверка пройденного материала.

Отдельным учащимся раздаются карточки с индивидуальными заданиями.

Карточка № 1: Пользуясь правилом левой руки, определить направление силы Ампера.

Карточка № 2: Сформулировать условия задачи для каждого случая и решить их. (работа в паре)

Карточка № 3: Решить расчетную задачу. (см. приложение)

С остальными учащимися фронтальная работа.

Вопросы:

1. Что такое магнитное поле? (ответ: Вид материи, с помощью которого осуществляется взаимодействие проводников с электрическим током)

2. Какие основные свойства магнитного поля?(а) МП действует только на токи и движущиеся заряды; б) замкнутые-из опыта с железными опилками; в) оказывает силовое действие на проводник с током)

3. Что понимают под силовыми линиями магнитного поля? (линии, вдоль которых в магнитном поле расположены оси маленьких магнитных стрелок, помещенных в данное поле)

4. Каким образом можно определить направление силовых линий магнитного поля? (правилом буравчика: если направить штопор буравчика по току, о вращение его рукоятки укажет направление силовых линий магнитного поля)

5. Какая сила называется силой Ампера? (Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током).

6. Как находят направление силы Ампера? ( по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный на 90 большой палец покажет направление силы Ампера.

Закончить фразы:

А. Источником магнитного поля являются …..(ответ: движущиеся заряды)

Б. Обнаружить магнитное поле можно по...(действию на проводник с током, на движущиеся заряды друг к другу)

В. Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует...(эл. ток)

Г. Если электрический заряд движется, то вокруг него существует...(ЭП,МП).

Д. Вокруг проводника с током существует..(МП).

Задачи (устно)

1. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле при увеличении индукции в 3 раза? Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции.(увеличится в 3 раза).

2. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении силы тока в проводнике в 2 раза? Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции.(увеличится в 3 раза).

3. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении индукции магнитного поля в 3 раза и увеличении силы тока в 3 раза?

(увеличится в 9 раз).

III. Новый материал

Учитель: 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. Запишите тему сегодняшнего урока. (учащиеся записывают дату и тему урока)

Учитель: 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

Сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называется силой Лоренца.

Fл ↑↑ FA

Учитель: 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.

(Ученики завершают вывод формулы совместно с учителем в тетрадях, проверяют с помощью анимированного слайда .)

FА = ВIl sinα

Fл = Bq0V sinα

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

Учитель: 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.

(Ученики завершают вывод формулы в тетрадях совместно с учителем .)

r = mV/Bq

Учитель: Теперь не сложно узнать и период обращения частицы, т.к., где r нами только что найдено. Сделайте вывод: чем определяется период обращения частицы?

T = 2πmV/BqV=2πm/Bq

(Предполагаемый ответ: магнитной индукцией поля и удельным зарядом частицы, т.е. не зависит от радиуса окружности, по которой частица движется.)

Учитель: Направление силы Лоренца определяется по правилу 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.

Если ладонь левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Учитель: давайте попробуем определить направление силы Лоренца на примере.

IV. На закрепление решаем задачи у доски с полным разбором.

Упражнение 24 (1,3,5)

Самостоятельно разбирают задачи 4,6 (выносим на доску с полным пояснением).

V . Подведение итогов урока.

1. Рефлексия

А) Чем характеризуется действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу?

Б) Какая сила называется силой Лоренца?

В) Как рассчитать силу Лоренца?

Г) Каким образом находят силу Лоренца?

2. Запись домашнего задания.

§ 10.9, упражнение 24 задача № 2.

3. Выставление оценок за урок.

Приложение

Карточка № 1

Определить направление силы Ампера, используя правило левой руки. (рис. 1)

Карточка № 2

Сформулировать задачу для каждого из приведенных случаев и решить ее.

рис. 2 рис. 3

Карточка № 3

Решите задачу

Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.