Тема уроку: Електричний заряд і елементарні частинки. Закон збереження електричного заряду.
Мета уроку: повторити вивчені раніше факти. пов'язані з явищем електризації тіл і законом збереження електричного заряду, познайомити з квантуванням заряду на основі сучасної квантової теорії; забезпечити засвоєння всіма учнями закону збереження електричного заряду і експериментальне його підтвердження ..
Освітня: формування цілісної системи знань по даній темі;
Виховна: виховання інтересу і позитивного ставлення до предмету; сприяння розвитку особистості (його уважність, спостережливість);
Розвиваюча: розвивати розуміння запропонованої проблемної ситуації і провести аргументоване судження; розвивати вміння узагальнювати і систематизувати знання і включати нові знання в систему раніше вивчених.
Хід уроку:
організаційний момент
мотивація
У давні часи люди помітили, що якщо це фізичне тіло або речовина потерти об вовну, воно набуває здатність притягувати до себе різні тіла: соломинки. пушинки, ворсинки хутра та багато інших. Надалі виявили, що цим же властивістю володіють і інші речовини: скляна паличка, потерта про шовк, паличка з органічного скла, натерта папером, ебоніт, потертий об сукно або хутро. Що за фізичне тіло знаходиться в ящику? (Бурштин) Історія електрики
Осмислення і закріплення раніше вивченого
Демонстрація 1. Підвісили гільзу з фольги на нитку. Піднести до неї паличку з оргскла. Що ви спостерігаєте? Гільза не відхиляється.
Демонстрація 2: Натираю сухий папером або шовком паличку і знову підношу до гільзі. Гільза притягується до палички. Те ж явище спостерігається при піднесенні ебонітовою палички.
Учитель: Які явища ми з вами зараз спостерігали?
Відповідь. Ми спостерігали тяжіння гільзи наелектризованої паличкою.
Учитель: За рахунок чого наелектризовані паличка?
Відповідь: За рахунок тертя.
Учитель. Нам необхідно з'ясувати яким чином опинилися зарядженими скляна і ебонітова палички, і яку роль зіграла в процесі електризації тертя. Як розуміти слова скляна паличка наелектризовані?
Відповідь: Це означає, що на ній з'явилися електричні заряди.
Учитель: Звідки з'явилися електричні заряди на паличці, адже поруч з ними не було інших наелектризованих тел або предметів.
Відповідь: Очевидно. заряди були на самих тілах.
Демонстрація 3: Повторюємо перший і другий досліди.
Учитель: Досліди переконують нас в тому, що до натирання обидві палички були електрично нейтральні. Це означає, що на ній були в рівній кількості і позитивні і негативні заряди.
Учні формулюють висновки:
Висновок 1: Електричні заряди притаманні всім тілам і деяким їх складових частин. Заряди при будь-якому способі електризації завжди були і виникнути або з'явитися не можуть.
Демонстрація4: Взяти дві смужки по ширині близько 5 см. Зблизитися. Взаємодія відсутня. Покладемо на зошит і проведемо кілька разів ручкою. Зблизити.
Демонстрація 5: До підвішеною фользі піднести заряджену паличку. фольга притягається. Якщо ж фольга торкнеться палички, фольга буде відштовхуватися.
Учитель: Як же взаємодіють між собою заряджені тіла?
Відповідь: Досвід переконує нас в тому, що наелектризовані тіла або притягуються один до одного, або відштовхуються.
Ті, що навчаються формулюють висновки:
Висновок 2: Електричні заряди притаманні всім тілам і деяким їх складових частин. Існує тільки два роду електричних зарядів. Однойменно заряджені тіла відштовхуються, а різнойменно заряджені притягуються.
Розбір завдань ЄДІ
Пара легких однакових кульок, заряди яких рівні за модулем, підвішена на шовкових нитках. Заряд одного з кульок вказано на малюнку. Який з малюнків відповідає ситуації, коли заряд другого кульки негативний?
А; 2) Б; 3) В; 4) А і В.
Ебонітова паличка, потерта об хутро, заряджається негативно і починає притягувати легкі шматочки паперу. Це пояснюється тим. що ...
Шматочки паперу заряджаються негативним зарядом;
Шматочки паперу заряджаються позитивним зарядом;
Під дією електричного поля на ближньому до палички клаптику паперу утворюється позитивний заряд;
Під дією електричного поля на ближньому до палички клаптику паперу утворюється негативний заряд.
Учитель: Як називають прилад для визначення і виявлення електричного заряду?
Демонстрація 6: Підношу до електрометрії заряджену скляну паличку. Стрілка електрометрії відхиляється, показуючи, що він зарядився. Я не стосувалася стрижня електрометрії паличкою, а тільки піднесла її близько до стрижня. Чому ж електрометрії зарядився?
Відповідь: Стрижень електрометрії електрично нейтральний. При тому, що піднесло позитивно зарядженої скляної палички на найближчому кінці стрижня накопичуються різнойменні заряди, а на віддаленому кінці стрижня однойменні заряди. Знову спостерігається перерозподіл зарядів, але в межах одного тіла.
Учитель: Отже, яку роль відіграє тертя в процесі електризації?
Відповідь: Тертя в даному випадку майже ніякої ролі не грає. Цей спосіб електризації більш правильно і науково було б назвати електризацією зіткненням. Дійсно. Щільно притискаючи до скляній паличці шовкову тканину ми тим самим збільшуємо число точок дотику двох різнорідних тіл.
Учитель: У якому кількісному співвідношенні знаходяться заряди на обох наелектризованих тілах?
Відповідь: Заряди на скляній паличці і шовку рівні за величиною. але протилежні за знаком.
Висновок 3: Якщо 2 тіла до зіткнення були електрично нейтральні, то після зіткнення на них виявляються заряди протилежних знаків, рівних за абсолютною величиною.
Учитель: Скажіть, чи існує межа поділу електричного заряду? Чи існує заряд такої величини, який вже не піддається подальшому поділу?
Відповідь: існує заряджена частинка, яка має найменший заряд, який розділитися не може.
Учитель: Яка теорія пояснює розподіл електричного заряду? У чому сенс цієї теорії?
Відповідь: Квантова теорія. Атом складається з позитивно - зарядженого ядра і електронів, що обертаються навколо ядра по орбітах.
Учитель: Який сумарний заряд атома?
Відповідь: Атом в збудженому стані електрично нейтральний. Це означає, що позитивний заряд його ядра дорівнює сумі негативних зарядів всіх його електронів.
Висновок 2: Поняття про електричні заряди відображає об'єктивні факти: ми не створюємо заряди, а вони закладені в речовині самою природою. Переміщатися можуть тільки електрони, протони переміщатися не можуть. т, к. вони пов'язані в ядрах величезними внутрішньоядерними силами.
Висновок 3: Носіями електричних зарядів є електрони. Електрон має найменшим негативним зарядом, рівним q = -1.6 × 10-19Кл. Сучасна фізика стверджує, що ні негативні, ні позитивні заряди самі по собі існувати не можуть, крім того, електрон без заряду, також неможливий як і без маси, він не буде існувати. До часток, які не мають електричного заряду. відноситься нейтрон. Нейтрони разом з протонами входять до складу атомного ядра.
На малюнку зображені схеми чотирьох атомів. Електрони обзначени чорними точками. Атом? ? відповідає схема ... (1)
Ядро миш'яку? ? складається з
1) 33 нейтронів і 34 протонів
2) 33 протонів і 34 нейтронів
3) 33 протонів і 67 нейтронів
4) 67 протонів і 34 електронів
Учитель: Що ж відбувається при натирання скляної палички шовком або папером?
Очевидно. що скляна паличка не в змозі утримати всі свої електрони і частина з них переходить на папір або шовк. Таким чином. Втративши частину своїх електронів, скляна паличка заряджається позитивно, а папір негативно.
Учитель: Чи зміниться сумарний електричний заряд?
Відповідь: Сумарний електричний заряд залишиться незмінним.
Висновок 4: В електростатики має місце закон збереження електричних зарядів: у замкнутій системі алгебраїчна сума зарядів всіх частинок залишається незмінною. Якщо заряди позначити через q1, q2, і т.д. то q1 + q2 + q3 + ... + qn = const. Цей висновок є окремим випадком закону збереження і перетворення енергії. Закон збереження заряду має глибокий сенс. Якщо число заряджених елементарних частинок не змінюється, то виконання закону збереження заряду очевидно. Але елементарні частинки можуть перетворюватися один в одного. Народжуватися і зникати. Даючи життя новим частинкам. Однак. у всіх випадках заряджені частинки народжуються тільки парами з однаковою по модулю і протилежними за знаком зарядами. Зникають заряджені частинки теж тільки парами, перетворюючись в нейтральні, і у всіх цих випадках сума заряду залишається однією і тією ж. Причина збереження заряду, до сих пір невідома.
Розбір завдань ЄДІ
Як за допомогою негативно зарядженого металевої кульки зарядити позитивно іншої такої ж кулька, не змінюючи заряду першого кульки?
Відповідь. можна піднести заряджений кульку до незаряджені, торкнувшись при цьому незарядженого кульки пальцем (на короткий час заземлити). В результаті кулька придбає позитивний заряд.
Покажіть за допомогою схематичних малюнків. як розташовується заряд на заряджених проводять кулі і конуса. Зовнішнє електричне поле відсутнє.
Відповідь. електрони розташовуються рівномірно по всій поверхні провідника. Тому в кулі заряд розташовується рівномірно, а в конусі найсильніше електричне поле у вершини, де на одиницю об'єму доводиться більший заряд.
Учитель: Наведіть приклади використання електризації?
Відповідь: Явище електризації тіл враховується на виробництві та застосовується на практиці. Наприклад. Великі електричні заряди накопичуються при терті шин об асфальт при сухій погоді. Виникає небезпека проскакування іскри. Тому ззаду машин - цистерн для пального прикріплюють металеві ланцюги, що волочаться по дорозі. За рахунок електризації працює електрофорна машина, яку ми використовували для демонстрації дослідів. Явище електризації тіл використовується в сучасних електро - копіювальних установках (ксерокс та ін.)
(Розглядають малюнок у підручнику, вивчають принцип дії копіювальної установки). Нитки пряжі на текстильних фабриках електризується за рахунок тертя, притягуються до веретеном і рвуться. Пряжа притягує пил і забруднюється. Доводиться приймати різні заходи проти електризації. Розмотуючи в друкарні великі рулони паперу, робочі надягають гумові рукавички, щоб оберегти себе від електричних розрядів між наелектризованої папером і руками.
Висновок за новою темою:
Отже, ми встановили. що деякі елементарні частинки мають заряд, що заряди між собою взаємодіють різним чином, заряд нерозривно пов'язаний з елементарною частинкою, що явище електризації часто зустрічається в нашому повсякденному житті.
Рефлексія.