Урок на тему «Явление электромагнитной индукции».9 класс
Дудорова М.В.,
учитель физики МАОУ Гимназия №23
города Владимира
Цель: развитие предметных и универсальных компетенций, связанных с умением самостоятельно добывать знания в ходе эксперимента
Задачи:
Образовательные:
познакомить учащихся с историей открытия явления электромагнитной индукции; предоставить возможность учащимся самостоятельного воспроизведения опытов Фарадея;
содействовать в формировании понятия электромагнитной индукции
подвести учащихся к самостоятельному выводу, что изменяющееся магнитное поле порождает в замкнутом проводнике электрический ток.
познакомить учащихся со значением открытия явления электромагнитной индукции
Развивающие:
продолжить развитие экспериментальных и исследовательских навыков; умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, результатами наблюдений и опытов; развивать умения производить наблюдения и выполнять лабораторные опыты с целью получения новых знаний посредством проведения фронтального эксперимента;
развивать умения определять цели и задачи своей деятельности, умений продуктивно общаться через организацию групповой работы;
способствовать развитию познавательного интереса к физике через привлечение исторического материала.
Воспитательные:
воспитание ответственного отношения к учению на основе готовности и способности к саморазвитию и самообразованию;
формировать коммуникативную компетентность в общении и сотрудничестве со сверстниками;
на примерах из истории физики воспитывать думающую личность, умеющую давать нравственную оценку, ценить и понимать важность неустанного труда, целеустремленности.
Тип урока: урок-введение нового материала
Техническое обеспечение: гальванометры (или миллиамперметры), катушки, постоянные дугообразные и полосовые магниты, соединительные провода.
План-конспект урока:
№
|
Этап урока
|
Деятельность учителя
|
Деятельность ученика
|
Время (мин)
|
|
|
|
|
|
1.
|
Изучение нового материала.
|
Создание проблемной ситуации на основе исторического материала.
В этом учебном году мы познакомились с электрическими и магнитными явлениями. Сегодня мы постараемся вспомнить, то, что уже известно. Проследить, как на протяжении многих веков развивались представления людей об этих явлениях, как постепенно ученые подошли к открытию очень важного явления, давшего толчок к развитию нового этапа в физике и новой эры в развитии техники.
О существовании электрических и магнитных явлений люди знали еще в древние времена.
Вспомним легендарного грека Фалеса из Милета, жившего в 6 веке до нашей эры. Говорят, у его златокудрой дочери было янтарное веретено. Она будто и заметила электризацию янтаря - его свойство притягивать пылинки, нити, кусочки папируса при трении о шерсть.
Может быть, это и сказка, но историки свидетельствуют, что янтарь был тогда в большом ходу и на столь необычное свойство наверняка обратили бы внимание. Не исключено, что именно история с янтарным веретеном много веков спустя подарила миру новое слово – «электричество». Ведь обработанный янтарь по-гречески - электрон, что значит притягивающий к себе.
Столь же древнюю историю имеет и магнит. Три тысячи лет назад в Китае уже пользовались простейшим компасом- указателем юга. Тит Лукреций Кар в своей поэме « О природе вещей» утверждает, что слово «магнит» происходит от названия провинции Магнезия. Есть там гора, где до сих пор находят магнитные камни.
ЭРСТЕД
Впервые связь между электричеством и магнетизмом обнаружил я, Ганс Христиан Эрстед- профессор химии Копенгагенского университета. А точнее не я, а студент, имя которого не вошло в историю. Как- то я читал лекцию о свойствах электрического тока нагревать проволоку. Рядом с проволокой лежал компас, никакого отношения к опыту не имевший, и один из студентов заметил движение стрелки компаса в тот момент, когда я включал и выключал ток. ( ЭКСПЕРИМЕНТ).
ВЫВОД: Вокруг проводника с током существует магнитное поле.
Учитель: Говорят, что случайность- дополнение неизбежности. За несколько лет до опыта Эрстед писал: « Следует испробовать, не производит ли электричество,…каких либо действий на магнит…»
Данное открытие, пожалуй, еще одна иллюстрация к словам Луи Пастера: « Случай помогает лишь умам, подготовленным к открытию».
Так было положено начало новой отрасли физики – электромагнетизму.
«Памфлет» Эрстеда с описанием опыта попал к французу Араго. Тот повторяет опыт и докладывает о новом явлении 4 сентября 1820 года на заседании академии в Париже.
АМПЕР
Доклад слушаю я, Ампер. В том зале я почувствовал, что пришел, наконец, миг, которого я неосознанно ждал всю жизнь. Две недели напряженной работы, и мое имя вошло в историю. Именно я Ампер первым произнес слова «сила тока». Но не в том главная моя заслуга.
« Я свел все магнитные явления к чисто электрическим эффектам»- эти слова сохранились в протоколе заседания академии от 18 сентября 1820 года.
Я показал, что два проводника, по которым идет ток, притягиваются или отталкиваются подобно магнитам. А катушки с током взаимодействуют как магниты.
Эксперимент. Вывод: магнитное поле образуется вокруг тока и действует на ток.
Так родилась электродинамика Ампера, сводящая все магнитные явления к электрическим.
Прошло 11 лет, и англичанин Майкл Фарадей решил обратную задачу: получил электричество с помощью магнита.(не произносит слова)
17 октября 1831 года он,…. А здесь часть текста отсутствует
Как вы думаете, какую задачу поставил перед собой Майкл Фарадей?
Какие способы решения данной задачи он мог выбрать? Почему Вы так думаете?
Давайте попробуем самостоятельно совершить открытие. В вашем распоряжении имеется катушка, гальванометр, провода, магнит. Как вы думаете, какой эксперимент провел Фарадей? Что он мог обнаружить? Попробуйте описать новое физическое явление.
Учащимся отводится 5-7 минут для попыток самостоятельно пронаблюдать явление электромагнитной индукции и обратить внимание на важные закономерности. Учитель предлагает разбиться на группы, инициирует работу в группах. Если возникают у учащихся затруднения, то учитель предлагает воспользоваться рекомендациями.
Замкните катушку на измерительный прибор. Вдвигая и выдвигая магнит, обратите внимание на стрелку. Какой вывод можно сделать?
Перемещайте магнит, обращая его разными полюсами к катушке. Как меняется поведение стрелки? Какой вывод можно сделать?
Перемещайте магнит с разной скоростью. Как меняется поведение стрелки? Какой вывод можно сделать?
Что удивило? Что интересного заметили? Какие видите факты? Как думали сначала? Смогли выполнить задание? В чём затруднение?
Сообщение темы урока. Подведение учащихся к формулировке личностно значимой темы урока через результаты самостоятельного «открытия».
Вы за несколько минут пришли к открытию важного, нового явления, который Майклом Фарадеем был назван
«Явление электромагнитной индукции».
|
Осмысление учащимися исторического материала, актуализация знаний по опытам Эрстеда и Ампера.
Наблюдают за ходом эксперимента и соотносят результаты наблюдений с выводами.
Формулируют вопросы для учителя.
Участие трех человек в изложении материала в роли Ампера, Эрстеда и Фарадея.
Выдвигают гипотезы:
Задача могла состоять в обнаружении электрических свойств у магнита,
Возможность магнитного поля, магнита порождать электрический ток.
Предлагают возможные направления по проверке гипотезы- эксперимент как главный критерий верности выдвинутой гипотезы
Учащиеся в группах самостоятельно работают с лабораторным оборудованием, проводят наблюдения и формулируют предварительные выводы по результатам:
При перемещение магнита стрелка отклоняется и в катушке возникает ток
При изменении полюса, стрелка отклоняется в противоположную сторону.- Меняется направление тока.
При изменении скорости движения магнита, меняется угол отклонения стрелки.
Чем больше скорость изменения магнитного поля, тем больше сила тока в катушке.
Возникновение электрического тока в катушке при изменении магнитного поля.
|
20
|
2.
|
Формулирование вопросов учащимися учителю
|
Отвечает на вопросы:
ФАРАДЕЙ
Я, быстро вдвигая намагниченный железный сердечник в катушку, убедился, что в какой-то момент времени в цепи возникает ток.
Вот как я писал о своем опыте: « Я взял магнитный брусок и ввел один его конец в просвет спирали из медной проволоки, соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я также быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался.
АМПЕР
До Фарадея такие же опыты проводил я. Но я работал без помощника. Пока я после выдвигания магнита шел в другую комнату (во избежание ошибок, они были разнесены в разные стороны), ток, возникавший во время движения магнита, уже исчезал. Так я пропустил открытие электромагнитной индукции.
Учитель: Независимо от Фарадея примерно в то же время индукцию наблюдал американец Джозеф Генри, преподаватель гимназии в Олбани. Генри проводил опыты с электромагнитами, в конструировании которых он достиг больших успехов.
« Мне следовало напечатать это раньше, - сокрушался он впоследствии.- Но у меня было так мало времени! Хотелось свести полученные результаты в какую-то систему».
Фарадей же отчеты о своих опытах публиковал регулярно.
Налицо была явная связь между электричеством и магнетизмом: электрический ток создает магнитное поле, а движущийся магнит создает электрическое поле.
Когда Фарадей продемонстрировал английскому королю Георгу 4 свой опыт, тот, нахмурившись, спросил:
- Почему ваше изобретение не приносит практической пользы?
- Ваше величество, - ответил физик,- а какую пользу приносят дети, только что появившиеся на свет?
ФАРАДЕЙ
Я интуитивно чувствовал, какую пользу принесет мое открытие. У меня уже тогда возникла мысль о бегущих электромагнитных волнах в окружающем пространстве, подобно волнам на воде. Но эта мысль была настолько смелой, что я не осмелился ее опубликовать. Правда, приоритет свой я все-таки решился зафиксировать. 12 марта 1832 года я передал на хранение в архив Королевского общества конверт в запечатанном виде с надписью «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского общества».
Конверт был вскрыт через 106 лет, в 1938 году.
« Я пришел к заключению, что на распространение магнитного воздействия требуется время, которое, очевидно, кажется весьма незначительным. Я полагаю также, что электрическая индукция распространяется точно таким же образом. Я полагаю, что распространение магнитных сил от магнитного полюса похоже на колебание взволнованной водной поверхности.… По аналогии я считаю возможным применить теорию колебаний к распространению индукции.…В настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов»
|
Задают вопросы учителю.
В чем заключался исторический опыт Фарадея? Какую обратную задачу он решил?
Проводились ли подобные эксперименты другими учеными?
А каким образом может магнит или магнитное поле привести к появлению электрических явлений?
Воспринимают, осмысливают информацию и соотносят ее с выводами, сделанными ранее.
|
5
|
3.
|
Ответы учащихся на вопросы учителя
|
Как вы думаете, правомерно ли признание приоритета открытия явления ЭМИ за Фарадеем?
В чем проявилась гениальность Фарадея?
Объясните смысл слов Фарадея, сказанных им в ответ королю Георгу 4?
В чем на Ваш взгляд может заключаться практическая значимость данного открытия?
|
Отвечают на вопросы учителя.
Вступают в дискуссию.
Учатся выражать свою точку зрения.
|
3
|
4.
|
Формулирование контрольного вопроса или задания
|
Фарадеевская идея поля пришлась по душе английскому физику Джеймсу Клерку Максвеллу.
Интересно, что родился он на несколько месяцев раньше открытия Фарадеем электромагнитной индукции. Максвелл связал воедино электричество и магнетизм, создал теорию электромагнитных волн, на что ему потребовалось около 20 лет
Итак, какие исходные данные, если выразить их на понятном нам языке, послужили основой теории?
Давайте попробуем их сформулировать самостоятельно. В течение 1 минуты попробуйте закончить фразы, начала которых перед вами.
В пространстве вокруг неподвижных ………существует электрическое поле
В пространстве, окружающем ….. есть магнитное поле
Движущиеся электрические заряды, то есть ток, порождают ….
Взаимное перемещение ….. и проводника наводит (порождает) в последнем ….
|
Знакомятся с заданием.
|
2
|
5.
|
Выполнение учащимися контрольного задания
|
Учитель во время самостоятельной работы подходит к тем ребятам, у которых появляется вариант ответа. Учитель не подсказывает, отмечает похвалой догадавшихся ребят.
|
Выполняют задание. Осуществляют самоконтроль освоения новой темы.
Устанавливают причинно-следственные связи.
|
1
|
6.
|
Формулирование выводов урока
|
Итак, подведем итоги.
В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Опишите эксперименты по наблюдению явления.
Какие условия необходимы для существования электромагнитной индукции.
Сформулируйте обобщенные выводы по теории электромагнетизма.
В 1864 году Максвелл закончил работу « Динамическая теория поля», она стала фундаментом физики.
В 1873 году увидел свет двухтомник Максвелла «Трактат об электричестве и магнетизме». Книга содержала все знания и раздумья об электричестве и магнетизме
Лишь немногие физики поначалу оценили значение Максвелловой теории. Один из них, Людвиг Больцман, восхищенный уравнениями Максвелла, процитировал по их поводу строки из « Фауста»
Не Бог ли эти знаки начертал?
Таинственен их скрытый дар!
Они природы силы раскрывают…
Всего 4 вывода, 4 формулы, но из них вытекают все электрические и магнитные явления.
Электромоторы, радио, телевидение, электробритвы, телефон, линии электропередачи, ЭВМ – все так или иначе связано с электричеством и магнетизмом.
Великие открытия требуют ученых особого склада. Такой исследователь должен обладать особым экспериментальным инстинктом. Его мысль должна непрестанно интенсивно работать в исследуемой области. Без этих качеств можно пройти мимо нового явления, не заметив его, ведь подчас так невзрачны и незначительны его проявления.
48 лет прожил человек, предсказавший существование электромагнитных волн (Майкл Фарадей), еще меньше времени судьба отпустила тому, кто получил их экспериментально, - всего 37 лет. Но столь короткой жизни Генриху Герцу оказалось достаточно, чтобы обессмертить свое имя, и подарить идею создания телеграфа и радио. Но это уже совсем другая история.
|
Формулируют выводы и осуществляют самоконтроль освоения новой темы.
В пространстве вокруг неподвижных электрических зарядов существует электрическое поле
В пространстве, окружающем магнит, есть магнитное поле
Движущиеся электрические заряды, то есть ток, порождают магнитное поле
Взаимное перемещение магнитного поля и проводника наводит (порождает) в последнем электричество.
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, находящегося в изменяющемся магнитном поле.
Условия:
Контур замкнутый
Контур либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих данный контур меняется.
|
5
|
7
|
Рефлексия
|
Что понравилось сегодня на уроке?
В чем были затруднения?
Оцените свое эмоциональное состояние.
Удовлетворены ли вы результатами своей работы на уроке?
|
Обмен мнениями.
|
2
|
8.
|
Домашнее задание
|
§49,вопросы после параграфа, упр. 39
Составьте опорный сигнал по теме
По желанию: создайте художественный образ по теме: рисунок, стих, эссе и т.д.
|
Записывают домашнее задание.
Выбирают объем.
|
2
| |
