Тема «Закон Кулона». 8 класс
Цель урока:
Образовательная: способствовать формированию знаний учащихся по теме учащихся по теме «Закон Кулона» : открытие и закон. Используя закон Кулона, формировать знания решать задачи.
Развивающая: развитие познавательного интереса, мыслительной деятельности и творческих способностей обучающихся.
Воспитательная: воспитание самостоятельности, трудолюбия, настойчивости, активности, инициативы обучающихся.
ХОД УРОКА:
1.Орг. момент. Постановка цели и задачи урока.
2. Актуализация знаний учащихся :
1. От какого термина произошло понятие «электричество»?
2. Сколько тел участвуют в электризации?
3. Какого рода существуют заряды?
4. Какие заряды называются одноименными?
5. Какие заряды называются разноименными?
6. Сформулируйте Закон сохранения заряда?
7. Для чего предназначен электроскоп?
8. Чему равен заряд электрона?
9. Кто открыл Планетарную модель атома?
10. Какого строение атома?
11. Как, используя ПСМ, можно определить кол- во протонов, нейтронов, электронов?
3.Объяснение новой темы.
3.1. ШАРЛЬ ОГЮСТЕН КУЛОН
Его именем названа единица электрического заряда и закон электростатики, который изучают в школах.
Шарль Огюстен де Кулон родился 14 июня 1736 г. в Ангулеме (Южная Франция) в зажиточной дворянской семье (его отец был крупным королевским чиновником). Учился в престижном колледже Катр-Насьон (учениками этого колледжа были Д'Аламбер и Лавуазье), где увлекся математикой и написал несколько работ, за которые был избран членом научного общества в Монпелье.
В 1758 г. Кулон поступил учиться в военное училище в Мезьере по специальности военного инженера и блестяще окончил училище в 1761 г. Ему, единственному из всего выпуска присвоили воинское звание первого лейтенанта. Но с военной карьерой не заладилось. Молодого офицера отправили в далекую заморскую колонию, на остров Мартинику, где он в течение 9 лет строил мосты, дороги, укрепления.
Только в 1772г. Кулону удалось вырваться из "зеленого ада" и вернуться во Францию. Здесь он продолжает работать военным инженером в Шербуре, Безансоне и других местах и заниматься наукой. Конечно, прежде всего его интересовали проблемы механики. За научный труд, посвященный расчету архитектурных конструкций, Кулон в 1774 г. был избран членом корреспондентом Академии наук Франции. Он занимался исследованием сил трения, и та формула определения силы трения, которую сейчас изучают в школах, предложена Кулоном.
В 1781 г. Кулон был избран академиком. В те годы его называли "инженером короля", многие парижские сооружения были рассчитаны им. Уже в 80-е годы ХVIII ст. Кулон заинтересовался электрическими силами притяжения и отталкивания. Можно ли измерить столь малые силы? Кулон проявил изумительную изобретательность и в 1784 г. построил прибор для измерения сверхмалых сил - крутильные весы. Благодаря крутильным весам Кулон поставил серию экспериментов и в 1785 г. сформулировал свой знаменитый закон: сила притяжения (или отталкивания) между зарядами прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Кулон гордился тем, что запись его закона подобна записи закона всемирного тяготения Ньютона, но в законе Ньютона было только притяжение. Впоследствии, уже после смерти Кулона, в 1810 г. умер английский физик Генри Кэвендиш. Разбирая его бумаги, исследователи установили, что закон электростатики Кэвендиш открыл еще в 1771 г., но по каким-то причинам не напечатал. Наука, как и история, не знает сослагательного наклонения. Не напечатал - сам виноват. Поэтому закон по праву носит имя Шарля Кулона.
Во время Великой французской революции дворянин и офицер Кулон был вынужден скрываться в маленьком городке Блуа. Когда революция отшумела, прекрасный инженер и ученый опять оказался востребованным и продолжал свою деятельность, занимаясь, в частности, проблемами магнетизма. В 1802 г. Кулона вызвал к себе Наполеон. Небольшое отступление - Наполеон буквально боготворил ученых.
Известен и такой пример. Великому французскому математику Лапласу Наполеон присвоил титул графа и назначил министром. Когда Лаплас успешно провалил работу министра, Наполеон не бранил его, а ласково сказал: "Идите, Лаплас, и займитесь настоящим делом". Кулону Наполеон присвоил генеральское звание и высокую должность Генерального инспектора. Последние годы жизни Кулон прожил в Париже, окруженный уважением и славой. Умер Кулон 23 августа 1806 г.
3.2 Объяснение закона Кулона.
Просмотр видеофильма «Закон Кулона».
1785 г. французским физиком Шарлем Кулоном установлен закон взаимодействия точечных зарядов.
Точечными зарядами называют заряженные тела размеры которых, много меньше расстояния между ними.
Опыты Кулона
Проведя большое количество опытов (см. рис.1), Кулон установил, что в вакууме:
F ~ qq F ~ 1/R F ~ 1/R.
1. Крутильные весы
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Кулоновская сила подчиняется III закону Ньютона: силы взаимодействия между зарядами равны по модулю и направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Кулоновские силы F — центральные силы.
Разноименные заряды притягиваются. Одноименные заряды отталкиваются.
Единица заряда — кулон (1 Кл). Это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А. Минимальный заряд, существующий в природе,— заряд электрона: q = - 1,6.10 Кл
Коэффициент пропорциональности k, выраженный из закона Кулона:
Установлено, что если q = q = 1 Кл и R = 1 м, то в вакууме k = F = 9 * 10 Н. Т. е. k показывает, что два точечных заряда по 1 Кл каждый на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме взаимодействуют с силой 9 * 10 Н.
Диэлектрическая проницаемость среды
Диэлектрическая постоянная характеризует электрические свойства среды. Для любой среды > 1 и зависит от самой среды;
показывает, во сколько раз сила взаимодействия точечных заряженных тел в вакууме больше их сил взаимодействия в среде при прочих равных условиях.
Закон Кулона для среды:
В системе СИ коэффициент k выражают через электрическую постоянную Е , следовательно
Закон Кулона для среды в СИ:
Закрепление новой темы – решение задач:
4. Закрепление изученного материала.
4.1. Работа с формулой.
4.2. Решение задач.
Пример 1.
С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 10нКл и 15нКл, находящимися на расстоянии 5 см друг от друга.
Пример 2.
Два одинаковых положительных заряда находятся на расстонии 10 мм друг от друга. Они взаимодействуют с силой 7,2*10-4 Н. Как велик заряд каждого шарика?
5. Рефлексия
Выводы:
Электрическая Кулоновская сила может вызвать движение тел, изменение их скорости.
Птицы слетают с проводов высокого напряжения, когда включают ток, на перьях их возникает статический заряд и они топорщатся – это пугает птицу.
При промышленном изготовлении пороха, его частицы обволакивают порошком графита: графит – проводник и порох заземлен – это предохранение от взрыва.
6. Домашнее задание: параграф 31, упр. 14 № 4,5.
