Интегрированный урок по физике "Электрический ток и его действие на человека"

Для того, кто не знает, все возможно.

Христофор Виланд

1. Предмет: физика.

2. Класс 11 А очный вечерний.

3. Учитель: Королева И.Б.

4. Программно-методическое обеспечение:

- программа для 11 класса с очной вечерней трехгодичной формой обучения, составлена на основе государственной программы по физике для учащихся 11 классов.

5. Тема урока: Повторение темы «Магнитное поле.

6. Образовательные цели урока:

• проследить исто­рию развития взглядов на природу магнетизма;

• позна­комиться со свойствами естественных и искусствен­ных магнитов;

• ввести понятия магнитный полюс, маг­нитное поле, силовые линии магнитного поля;

• на­учиться получать спектры магнитных полей;

• познако­миться со свойствами магнитного поля Земли, научить­ся находить на карте расположение южного и север­ного магнитных полюсов;

• выяснить роль магнитных полей в жизнедеятельности живых организмов.

• Повторение и систематизация знаний по данной теме

• Самостоятельное выполнение учащимися заданий по различным видам познавательной деятельности для выявления уровня усвоения учащимися материала по теме.

• Развивать потребность изучать природу наблюдаемых явлений, умение объяснять и анализировать их. Расширить кругозор учащихся.

Демонстрационное оборудование: набор посто­янных магнитов, компас, магнитные стрелки, игла, пробка, сосуд с водой, физическая карта полушарий, глобус.

Ход урока

1. Организация начала урока (1-2 мин)

2. Подготовка к активной учебно-педагогичес­кой деятельности. Актуализация опорных знаний. Целеполагание (5 мин)

Учащимся предлагается в течение минуты нари­совать на чистом листе ассоциативную картинку к слову «магнит». Отобранные рисунки вывешивают­ся на стенд, под вопрос «Что мы уже знаем?».

Далее учащимся предлагается по ходу урока отмечать, поднимая руки, новые для себя знания ключевым словом «Эврика!» и выносить их на стенд, под вопрос «Что мы узнали?».

3. Повторение материала (15-18 мин)

И человек теряет свой покой,

Когда один вопрос спешит сменить другой

В его уставшей от науки голове.

В бессилии он отдаст судьбе

Вершить свой суд и истину понять,

И занавес над тайной приподнять,

Чтоб плод открытья уронить к ногам

И послужить и людям, и богам.

• Учитель: История магнита насчитывает свыше 2500 лет. В VI в до н.э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы. В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души».

Теперь мы знаем: вокруг магнита существует магнитное поле.

В 1820 г. Эрстед обнаружил, что магнитное поле порождается электрическим током.

• Свойства магнитного поля:

1) Магнитное поле порождается только движущимися электрическими зарядами, в частности электрическим током.

2) В отличие от электрического магнитное поле обнаруживается по его действию на движущиеся заряды.

3) Магнитное поле, как электрическое поле, материально, так как оно действует на тела, и следовательно, обладает энергией.

4) Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.

Для графического изображения магнитного поля используют магнитные линии. Магнитные линии магнитного поля всегда замкнуты.

• Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле

F_А = IBlsinα α (В и I) – сила Ампера.

• Сила, действующая на заряженную частицу в магнитном поле

F_L =qVBsinα α (В и V) – сила Лоренца.

• Индукция магнитного поля – В - силовая характеристика магнитного поля.

[B] = 1 Тл = 1 Н/А·м; B = F_А /I·l.

• Однородное и неоднородное магнитное поле

‌‌‌‌‌ B₁‌ = B₂ = B₃ ‌‌‌‌‌ B₁‌ ≠ B₂ ≠ B₃

• Явление электромагнитной индукции.

(М.Фарадей 1831 г. опыты, использование) Е_i = - ΔФ/Δt – закон Фарадея.

• Физический мозговой штурм.

Задание № 1. возьмите лист бумаги, насыпьте металлические опилки и проведите опыт по графическому изображению линий магнитного поля.

Задание № 2. продемонстрируйте действие магнита на катушку с током.

Задание № 3. Продемонстрируйте опыт Фарадея по возникновению тока в замкнутой катушке при введении в нее магнита.

Задание № 4.

Физическая пауза.

Ученик № 1. Замораживание – самый древний способ сохранения пищевых продуктов. И никто до сих пор не придумал ничего лучшего. Но вот недавние исследования показали, что замороженные мясо, рыба, овощи тем дольше и полнее сохраняют питательные свойства, чем мельче кристаллики льда, которые образуются в них. А достичь этого можно с помощью магнитного поля. Меняя напряженность поля, можно задавать нужный режим заморозки, управлять размерами и количеством кристалликов льда и их ориентацию. Например, для мяса лучше всего кристаллики в форме мельчайших иголочек, направленных вдоль волокон: после размораживания в нем не будет механических нарушений структуры.

• Можно ли Луне ориентироваться с помощью магнитного компаса? (Нет, так как Луна не имеет собственного магнитного поля).

• К гальванометру подсоединен очень длинный провод. Почему, при движении проводника между полюсами магнита возникает электрический ток? (При движении проводника в магнитном поле его концы заряжаются разноименно, вследствие чего возникает электрическое поле.)

• Качественные задачи.

Учитель: необходимый материал мы повторили с помощью опытов и перейдем к решению качественных задач.

1 блок: «отвечай устно».

1

S

2. Определить направление вектора магнитной индукции

3. Используя правило левой руки, определить величины B, F, I.

4. Сравните магнитные потоки

а

B₂

В₁ > B₂ → Ф₁ > Ф₂

S₁

б

B₁

S₂

S₁

• Расчетные задачи: 1 ученик решает на доске вместе со всеми, а второй на ватмане на противоположной стороне класса.

1. По проводнику длиной 45 см протекает ток силой 20 А.. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещен проводник, если на проводник действует сила 9 мН?

Дано: Si Решение:

L = 45 см = 0,45 м F_А = IB L sinα, B = F_А /I·l

I = 20 А В = 9·10^-3 / (20·0,45) = 1·10^-3 Тл = 1 мТл

F = 9 м H ЭВРИКА 9·10^-3 Н

sin90⁰ = 1

В-?

2. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5·10^-3 Тл, его скорость равна 10⁴ км/с и направлена ┴ к линиям индукции. Определить силу, действующую на электрон, по которой он движется.

Дано: Решение:

В = 5·10^-3 Тл F_L =qVBsinα

V = 10⁷ м/с F_L = 1,6·10^-19 · 10⁷ · 5·10^-3 = 8·10^-15 Н

F = 9·10^-3 Н

sin90⁰ = 1

q = 1,6·10^-19 Кл

F_L -?

• Блок проверки самостоятельной работы учащихся по теме урока.

Учитель: Мы достаточно времени уделили теории – настало время обратиться к исследованию. Вам было дано задание: найти красивую легенду по теме «Магнитное поле».

Ученик:

Старинные легенды. Пастух по имени Магнус как-то обнаружил, что железный наконечник его посоха и гвозди сапог притягиваются к черному камню. Этот камень стали называть камнем Магнуса, или просто магнитом. Но известно и другое предание, глася­щее, что слово-«магнит» произошло от названия ме­стности, где добывали железную руду, - холмы Маг­незии в Малой Азии. Об этом упоминал греческий философ и физик Фалес в VI в. до н.э. Таким обра­зом, за много веков до нашей эры было известно, что некоторые каменные породы обладают свой­ством притягивать куски железа.

Учитель: Посмотрите и подержите в руках магнитный железняк (из коллекции минералов). Его залежи встречаются и на территории нашей стра­ны.

Фронтальная беседа.

Учитель: Где именно?

• (Покажите на физической карте Урал, Курскую область, Карелию.)

• У вас в руках магнит. Что можно с ним сделать в обычной жизни?

У меня в руках магнит ЭВРИКА

Он о многом говорит.

Может гвоздик он поднять,

Может кнопочку прижать,

Может он вокруг себя

Даже поле создавать.

В это поле попадёшь

Ты здоровым не уйдёшь. Гайдук Юрий

Учитель: В чем опасность действия магнитного поля на человеческий организм?

Ученик: Геомагнетизм или магнитное поле Земли оказывает большое внимание на состояние здоровья человека. Так, магнитные бури влияют на состояние нервной системы, которая является своеобразным приемником. У людей пожилого возраста в эти дни учащается пульс и повышается артериальное давление. Мужчины более подвержены воздействию магнитных бурь, чем женщины. Так в такие дни вероятность возникновения инфаркта миокарда и мужчин на 4,5 % больше, чем у женщин.

• Учитель: Почему организм человека так реагирует на магнитные бури?

Ученик: Известно, что магнитное поле действует не только на эл. токи, но и на магниты. В организме человека, существуют упорядоченные движения электрических зарядов, определяющих все основные процессы жизнедеятельности клеток. Имеются так же и маленькие магниты – это молекулы различных веществ, прежде всего молекулы воды. Изменяющееся магнитное поле вызывает переориентацию этих магнитов, отчего начинает страдать весь организм. ЭВРИКА

• Учитель: Что вам известно об изобретении компаса?

Ученик: Три века люди знали маг­нит и не находили ему достойного применения. Лишь с развитием торговли, когда человеку потребова­лось перемещаться на большие расстояния, когда накопилось достаточно знаний по географии и аст­рономии, пришло время компаса. Компас был изоб­ретен в Китае в III в. до н.э. Он претерпел много внешних изменений, но принцип действия не изме­нился: магнитная стрелка неизменно ориентируется в направлении север-юг. Это свойство намагничен­ной стрелки использовали, не имея представления о природе явления. Долгое время считалось, что стрел­ка притягивается к Полярной звезде.

• Что такое искусственный магнит? ЭВРИКА

Ученик: Было замечено, что, если к железному предмету поднести магнит, то предмет сам становится магнитом.

Фронтальный эксперимент. (Вызвать 2 учащихся и на демонстрационном столе выполнить опыт)

Задание: Геометрические фигуры из плавающих магни­тов. ЭВРИКА

5-6 толстых иголок хорошо намагничиваем (ушки намагничиваем одноимённо). Каждую игол­ку втыкаем в толстую пробку так, чтобы сверху торчал только небольшой конец с ушком, опускаем всё в блюдо с водой остриями вниз. Пробки будут плавать, но т.к. и ушки, и острия всех иголок на­магничены одноимённо, иголки начнут отталкивать­ся друг от друга. Однако до края блюда они не разойдутся из-за притяжения разноимённых полю­сов. Образуются симметричные фигуры, форма ко­торых зависит от числа иголок.

• Точно в центр фигуры опускаем один из полю­сов постоянного магнита. Все иголки равномерно отплывают или подплывают, сохраняя симметрич­ное прежнее расположение. Понятно, что иголки расходятся, если их ушки намагничены так же, как полюс магнита. Если после того, как иголки отплывут, удалить магнит, они начнут опять сближаться, будто соединены какими-то нитями.

• С плавающими магнитами можно проделать много других интересных опытов. Например, если удалить из блюда одну иголку, все остальные быст­ро перестроятся в новую симметричную фигуру. То же произойдёт, если добавить иголку.

• Тематический блок «Магнитное поле».

Каждому учащемуся раздается карта, на которой он работает. Затем один ученик комментирует.

1. Два параллельных проводника, по которым течет ток в одном направлении, притягиваются. Это объясняется тем, что …

а) токи непосредственно взаимодействуют друг с другом;

б) электростатические поля зарядов в проводниках непосредственно взаимодействуют друг с другом;

в) магнитные поля токов непосредственно взаимодействуют друг с другом;

г) магнитное поле одного проводника с током действует на движущиеся заряды во втором проводнике.

2. Угол между проводником с током и направлением вектора магнитной индукции внешнего однородного магнитного поля увеличивается от 30 до 90⁰. Сила Ампера при этом…

а) возрастает в 2 раза; б) убывает в 2 раза; в) не изменяется; г) убывает до 0.

3. Сила Лоренца, действующая на электрон, двигающийся со скоростью 10⁷ м/с по окружности в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,5 Тл, равна…

1) 8·10^-13 Н; 2) 5·10⁶ Н; 3) 0 Н; 4) 8·10^-11 Н

4. Магнитный поток через замкнутый виток, помещенный в однородное магнитное поле, зависит…

а) только от модуля вектора магнитной индукции;

б) только от угла между вектором магнитной индукции и плоскостью витка;

в) только от площади витка;

г) от всех трех вышеперечисленных факторов.

5. Фарадей обнаружил…

а) отклонение магнитной стрелки при протекании электрического тока по проводу;

б) взаимодействие параллельных проводников с током;

в) возникновение тока в замкнутой катушке при введении в нее магнита;

г) взаимодействие двух магнитных стрелок.

Критерии оценки:

Нет ошибок – «5»

1 ошибка – «4»

2 ошибки – «3»

3 и более ошибок – «2»

_____________________________________________________________________

Дополнительные задания.

F_А - № 840-842

F_L- № 847, 848, 852

Е_i - № 921, 922, 923.

Подведение итогов урока. Рефлексия. (2 мин)
Фронтальная беседа. Вспомните, какая цель была поставлена в начале урока, достигнута ли она. (Выставление оценок за урок.)
6. Пояснение домашнего задания (2 мин) Влияние магнитного поля Земли на жизнедеятельность живых организмов (привести примеры).

3. Тематический блок

4) F_L =qVBsinα; F_L = 1,6·10^-19 · 10⁷ · 0,5 = 8·10^-13 Н

5) mV²/R = qVB → V = qRB/m;

₂He⁴; m=m₀N=N·(M/N_А); m = 1·(4·10^-3 /6·10²³) = 6·10²⁷ кг.

V = 2·1,6·10^-19 ·1 · 0,5/ 6,7·10^-27 = 2,4·10⁷ м/с.

9) Е_i = - ΔФ/Δt; ΔФ = B·S; Е_i = ‌B·S /Δt; Е_i = ‌0,04·2 /0,01 = 8 B.

4. Рымкевич

• Тематический блок «Магнитное поле».

_________________________________________________________________________________________

Дополнительные задания.

F_А - № 840-842 F_L- № 847, 848, 852 Е_i - № 921, 922, 923.

______________________________________________________________________________________________

План урока:

1. Организация начала урока (1-2 мин)

2. Подготовка к активной учебно-педагогичес­кой деятельности. Актуализация опорных знаний. Целеполагание (5 мин)

3. Повторение материала (18-22 мин)

• Внимание: эксперимент!

• Мозговой штурм.

4. Решение качественных задач.

5. Решение расчетных задач по теме урока.

6. Блок проверки самостоятельной работы учащихся по теме урока.

• Легенды и немного истории.

• Демонстрационный эксперимент.

7. Тематический блок «Магнитное поле». (9 мин)

• Работа с проверочными картами.

• Подведение итогов урока . Рефлексия. (2 мин)Фронтальная беседа.

8. Пояснение домашнего задания (1 мин)

Влияние магнитного поля Земли на жизнедеятельность живых организмов (привести примеры).

План урока:

1. Организация начала урока (1-2 мин)

2. Подготовка к активной учебно-педагогичес­кой деятельности. Актуализация опорных знаний. Целеполагание (5 мин)

3. Повторение материала (18-22 мин)

• Внимание: эксперимент!

• Мозговой штурм.

4. Решение качественных задач.

5. Решение расчетных задач по теме урока.

6. Блок проверки самостоятельной работы учащихся по теме урока.

• Легенды и немного истории.

• Демонстрационный эксперимент.

7. Тематический блок «Магнитное поле». (9 мин)

• Работа с проверочными картами.

• Подведение итогов урока . Рефлексия. (2 мин)Фронтальная беседа.

8. Пояснение домашнего задания (1 мин)

Влияние магнитного поля Земли на жизнедеятельность живых организмов (привести примеры).

План урока:

1. Организация начала урока (1-2 мин)

2. Подготовка к активной учебно-педагогичес­кой деятельности. Актуализация опорных знаний. Целеполагание (5 мин)

3. Повторение материала (18-22 мин)

• Внимание: эксперимент!

• Мозговой штурм.

4. Решение качественных задач.

5. Решение расчетных задач по теме урока.

6. Блок проверки самостоятельной работы учащихся по теме урока.

• Легенды и немного истории.

• Демонстрационный эксперимент.

7. Тематический блок «Магнитное поле». (9 мин)

• Работа с проверочными картами.

• Подведение итогов урока . Рефлексия. (2 мин)Фронтальная беседа.

8. Пояснение домашнего задания (1 мин)

Влияние магнитного поля Земли на жизнедеятельность живых организмов (привести примеры).