Тема: Графическое представление электрического поля.

Цели урока:	Ввести понятие линии напряженности. Ознакомить с моделями электрических полей. Научить пользоваться этими моделями для характеристики электрических полей.
Вид занятия:	урок – объяснение нового материала на основе компьютерного моделирования.
Форма занятия:	исследовательская работа в малых группах по приобретению новых знаний с заполнением рабочих листов.

Методическое обеспечение.

Для его проведения урока использована программа «ELECTROS.COP» и «Физика в картинках» раздел «Электричество», тема «Электрическое поле».

Ход урока.

1. 
   Организационная часть.
   

Объяснение учащимся целей урока, распределение рабочих мест.

На прошлых уроках мы познакомились с новым для вас понятием – электрическое поле и выяснили, что это вид материи, осуществляющий взаимодействие между электрическими зарядами.

• 
  Какими свойствами обладает этот вид материи?
  

Несмотря на то, что электрическое поле не воспринимается органами чувств человека, его мы не видим, распределение поля можно сделать видимым. Для этого достаточно в поле какого-либо заряда поместить мелкие частицы диэлектрика. Сегодня на уроке мы смоделируем несколько опытов по распределению диэлектрика в поле. Цель: определить вид поля, созданного различными зарядами, и установить способ для его описания. При работе используем две программы: «Электроскоп» и «Физика в картинках».

Запустите программу «Электроскоп».

2. 
   Знакомство с управлением программой.
   

Верхняя строка содержит набор различных тел, обладающих электрическим зарядом. Мы воспользуемся точечными зарядами.

- Напомните, что значит точечный заряд?

Они изображены в виде небольших шариков красного и синего цветов под номерами 1 и 2. Для выбора знака заряда над ними расположены пары кнопок «+» и «-».

Вертикальный левый ряд изображает инструменты моделирования. В середине – сосуд с диэлектриком, ниже изображение вектора напряженности – буква Е, под ним – очистка экрана.

Правый вертикальный ряд позволяет изменять настройки. Нам потребуется палитра цветов, позволяющая менять цвета изображаемых параметров поля.

3. 
   Изучение основного материала.
   

А). Моделирование вида электрического поля

Задание1. Сравнение вида поля, созданного точечным положительным и отрицательным зарядами равной величины.

Инструкция. - Выбрать 1 точечный положительный заряд

• 
  Выбрать цвет диэлектрика (коричневый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопроc: 1. Каким образом расположились частицы диэлектрика в поле заряда?

2. Заметна ли какая-нибудь структура в их расположении?

3. 
   В чем причина распределения частиц подобным образом?
   

Вывод: Под действием сил поля, частицы диэлектрика распределяются в виде цепочек, отходящих от заряда.

• 
  Сменить цвет диэлектрика (на белый)
  
• 
  Выбрать 2 точечный отрицательный заряд
  
• 
  Посыпать диэлектриком.
  

Вопрос: 4. Изменился ли характер расположения частиц диэлектрика?

5. 
   Можно ли судить по расположению частиц диэлектрика в поле о знаке заряда?
   

Вывод: Знак заряда не влияет на структуру распределения частиц диэлектрика, она зависит только от расположения зарядов.
Задание 2. Сравнение вида поля, созданного двумя одноименными и двумя разноименными зарядами равной величины.

Инструкция: - Очистить экран

• 
  Выбрать два одноименных заряда
  
• 
  Выбрать цвет диэлектрика (белый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопрос: 6. Каким образом расположились частицы диэлектрика в поле заряда?

7. 
   Заметна ли какая-нибудь структура в их расположении?
   

• 
  Изменить знак одного из зарядов на противоположный.
  
• 
  Изменить цвет диэлектрика (на коричневый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопрос: 8. Изменился ли характер расположения частиц диэлектрика?

9. Можно ли судить по расположению частиц диэлектрика в поле о знаке заряда?

Каким бы образом мы не изменяли расположение зарядов, их знаки и величины, в любом случае частицы диэлектрика образовывали цепочки вдоль линий, отходящих от заряда. Менялся только узор этих линий. А это значит, что они являются наглядным описанием электрического поля. Эти линии называются силовыми линиями или линиями напряженности, так как только под действием силы со стороны электрического поля частицы смогли сориентироваться, а напряженность является силовой характеристикой поля.

Вывод: Частицы диэлектрика располагаются вдоль силовых линий.

Установим связь между линиями напряженности и вектором напряженности для более точного определения понятия линий.

Задание 3. Получить расположение линий напряженности и векторов напряженности для двух разноименных зарядов.

• 
  Установить цвет линий напряженности (зеленый)
  
• 
  Получить их на экране
  

Вопрос: 10. Как расположены линии по отношению к частицам диэлектрика?

11. Как расположены линии по отношению к зарядам?

• 
  Установить изображение векторов напряженности
  
• 
  Выбрать изображение результирующего вектора напряженности
  
• 
  Получить изображение нескольких векторов в разных точках поля на разном расстоянии от зарядов
  

Направление вектора напряженности в каждой точке пространства не совпадает с направлением линии напряженности. При более детальном изучении можно увидеть, что касательные к линии напряженности в каждой точке пространства совпадают с направлением вектора напряженности. Т.о.

Вывод: Линии напряженности – это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором напряженности.

А Е

Не стоит думать, что это существующие в действительности образования, вроде растянутых шнуров или нитей. Линии напряженности лишь помогают представить распределение поля в пространстве, и не более реальны, чем параллели и меридианы на поверхности Земли.

Вопрос: 12. Какую неточность в изображении векторов напряженности вы заметили?

13. 
    Какие изменения необходимо ввести для правильного изображения вида поля и почему?
    

Интенсивность электрического поля ослабевает с расстоянием, а значит вектор напряженности должен уменьшаться с удалением от заряда.

Для выяснения свойств линий напряженности воспользуемся другой программой.

- Выйти из программы ELECTROS.COP и запустить «Физика в картинках»

Б). Свойства силовых линий.

Задание 1. Определение направления линий напряженности точечных зарядов.

Поле заряда q=+1	Поле заряда q=-1

Зарисовать вид поля, созданный точечными зарядами. Обратить внимание на направление линий напряженности.
Задание 2. Определение направления линий напряженности системы зарядов.

Одноименные		Разноименные
q=+1	q=-1	q=±1

Зарисовать вид поля, созданный точечными зарядами. Обратить внимание на направление линий напряженности.

Вопрос: 1. Что вы можете сказать о направлении линий?

2. 
   Являются ли они замкнутыми или нет?
   
3. 
   Могут ли линии пересекаться друг с другом?
   

Вывод: 1. Линии напряженности имеют направление. Оно совпадает с направлением вектора напряженности.

2. 
   Линии не замкнуты. Они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах или в бесконечности.
   
3. 
   Линии не пересекаются.
   
4. 
   Для протяженного тела линии напряженности направлены перпендикулярно поверхности тела.
   

Задание 3. Установить зависимость между числом линий и величиной заряда.

При помощи силовых линий можно изображать не только направление поля, но и характеризовать величину напряженности.

Величина зарядов	Число линий
	q>0	q<0
q=1
q=2

Вывод:

Число линий напряженности пропорционально заряду	по густоте линий можно судить об интенсивности поля.
напряженность эл.поля тоже пропорциональна заряду

Чем дальше от заряда, тем меньше силовых линий проходит через единицу площади, тем меньше величина напряженности.

Задание 4. Определить вид поля 2 параллельно расположенных заряженных пластин.
Вывод: Поле, линии напряженности которого параллельны друг другу, называется однородным. Для него вектор напряженности имеет одну величину и направление для всех точек.

+q Е -q
Если пластины имеют равные заряды по величине, то вcе поле сосредоточено внутри пластин. За пределами пластин поле положительной и отрицательной частей взаимно уравновешивают друг друга.

2. Подведение итогов урока (мин).

1. 
   С каким способом описания электрического поля вы познакомились?
   
2. 
   Как располагаются частицы диэлектрика в поле?
   
3. 
   Что называется силовой линией?
   
4. 
   Какие свойства линий вы обнаружили?
   
5. 
   Как объяснить, что линии не пересекаются?
   
6. 
   Какое поле называют однородным? Неоднородным?
   

2. Домашнее задание (мин).

§ 27, стр.92 вопр. 4 (п) по уч. Шахмаев Н.М. , Шодиев Д.Ш.

№ 699, 700 Сб. задач Рымкевич А.П., 1990

Приложение 1.

Рабочий лист.

Моделирование вида электрического поля

Задание1. Сравнение вида поля, созданного точечным положительным и отрицательным зарядами равной величины.

Инструкция. - Выбрать 1 точечный положительный заряд

• 
  Переместить в центр экрана
  
• 
  Выбрать цвет диэлектрика (коричневый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопрос: 1. Каким образом расположились частицы диэлектрика в поле заряда?

2. Заметна ли какая-нибудь структура в их расположении?

• 
  Сменить цвет диэлектрика (на белый)
  
• 
  Выбрать 2 точечный отрицательный заряд
  
• 
  Посыпать диэлектриком.
  

Вопрос: 3. Изменился ли характер расположения частиц диэлектрика?

4. Можно ли судить по расположению частиц диэлектрика в поле о знаке заряда?

Задание 2. Сравнение вида поля, созданного двумя одноименными и двумя разноименными зарядами равной величины.

Инструкция: - Очистить экран

• 
  Выбрать 1 положительный (или отрицательный) заряд
  
• 
  Выбрать второй одноименный заряд
  
• 
  Выбрать цвет диэлектрика (белый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопрос: 5. Каким образом расположились частицы диэлектрика в поле заряда?

6. Заметна ли какая-нибудь структура в их расположении?

• 
  Изменить знак одного из зарядов на противоположный.
  
• 
  Изменить цвет диэлектрика (на коричневый)
  
• 
  Посыпать диэлектриком
  

Вопрос: 7. Изменился ли характер расположения частиц диэлектрика?

8. Можно ли судить по расположению частиц диэлектрика в поле о знаке заряда?

Задание 3. Получить расположение линий напряженности и векторов напряженности для двух разноименных зарядов.

• 
  Установить цвет линий напряженности (зеленый)
  
• 
  Получить их на экране
  

Вопрос: 9. Как расположены линии по отношению к частицам диэлектрика?

10. Как расположены линии по отношению к зарядам?

• 
  Установить изображение векторов напряженности
  
• 
  Выбрать изображение результирующего вектора напряженности
  
• 
  Получить изображение нескольких векторов в разных точках поля на разном расстоянии от зарядов
  

Вопрос: 11. Какую неточность в изображении векторов напряженности вы заметили?

12. Какие изменения необходимо ввести для правильного изображения вида поля и почему?

Выйти из программы ELECTROS.COP и запустить «Физика в картинках».

Свойства силовых линий.

Задание 1. Определение направления линий напряженности точечных зарядов.

Поле заряда q=+1	Поле заряда q=-1

Задание 2. Определение направления линий напряженности системы зарядов.

Одноименные		Разноименные
q=+1	q=-1	q=±1

Вывод:

Задание 3. Установить зависимость между числом линий и величиной заряда.

Величина зарядов	Число линий
	q>0	q<0
q=1
q=2

Вывод:


Задание 4. Определить вид поля 2 параллельно расположенных заряженных пластин.
Вывод:

+q -q