План-конспект урока по физике в 10 классе "Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №43 г.о. Тольятти Самарской области

Открытый урок по физике в 10 классе

«Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков»

Подготовила:

Ильина Ирина Николаевна, учитель физики

Тольятти, 2015 г

Цели:

• Образовательная: раскрыть физическую природу диэлектриков с точки зрения электронной теории; познакомить учащихся с видами диэлектриков и их поляризации; ввести новую физическую величину – диэлектрическую проницаемость.

• Развивающая: способствовать развитию познавательной активности, образного мышления; развивать умение учащихся применять полученные знания при решении задач.

• Воспитательная: воспитывать чувство ответственности и готовности к сотрудничеству; приобретение навыков общения и самоорганизации; способствовать формированию научного мировоззрения.

Тип урока: комбинированный.

Методы: опрос, лекция, работа с визуальным опорным конспектом, решение задач.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрометр с набором тел, пластина из оргстекла, лист пластика;

электронное приложение к учебнику Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский;

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
І. Организационный момент, сообщение плана работы на уроке.	1-2 мин	Информация учителя
ІІ. Активизация знаний.	5-7 мин	Беседа
ІІІ. Изучение нового материала. Лекция.	20-25 мин	Беседа, рассказ, сопровождающийся презентацией и демонстрацией опытов
ІV. Закрепление изученного материала.	8-10 мин	Выполнение заданий электронного теста. Решение расчётных задач.
V. Домашнее задание	1-2 мин	Сообщение учителя

ХОД УРОКА:

I. Объявить тему, цель и задачи урока.

IІ. Актуализация знаний учащихся. Фронтальный опрос:

1. В чём суть явления электростатической индукции?

2. Чему равна напряженность электростатического поля внутри проводника?

3. В чем суть электростатической защиты?

4. Чему равен электрический заряд внутри проводника?

III. Изучение нового материала. Лекция.

1. Электрические свойства нейтральных атомов и молекул. Виды диэлектриков.

2. Поляризация диэлектриков.

3. Диэлектрическая проницаемость.

1. Диэлектрик или изолятор состоит из нейтральных атомов или молекул. Электроны и ядра в нейтральном атоме связаны между собой и не могут перемещаться под действием поля по всему объёму тела, как свободные заряды проводника. Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле.

Рассмотрим атом водорода. Положительный заряд сосредоточен в центре атома. Электрон движется вокруг ядра с большой скоростью: один оборот за 10 -15 с. Это дает основание считать, что центр распределения отрицательного заряда приходится на середину атома, т.е. совпадает с положительно заряженным ядром.

Теперь рассмотрим молекулу поваренной соли NaCl. Атом Na имеет один валентный электрон, слабо связанный с ядром атома, а Cl – семь валентных электронов. При образовании молекулы Cl захватывает валентный электрон Na. Оба нейтральные атома превратились в систему из двух ионов противоположных знаков.

Центр распределения положительного заряда приходится на ион натрия, а отрицательного - на ион хлора, то есть образуется электрический диполь.

Электрическим диполем называют нейтральную в целом систему, состоящую из двух одинаковых по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Итак, диэлектрики можно разделить на следующие виды:

Неполярные – состоящие из атомов или молекул, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен).

Полярные – состоящие из молекул, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (спирты, вода, поваренная соль).

2. Поляризацией диэлектрика называют смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны под действием электрического поля.

При внесении полярного диэлектрика в электрическое поле на каждый диполь со стороны поля будут действовать две силы, одинаковые по модулю, но противоположные по направлению. Эти силы создадут момент силы, который повернёт диполь так, чтобы его ось была направлена по силовым линиям поля.

В неполярном диэлектрике под действием поля молекулы деформируются, и их можно рассматривать как упругие электрические диполи.

(Демонстрация анимационного фрагмента из электронного приложения к учебнику Физика-10 §95 «Поляризация диэлектриков».)

Вывод: в электрическом поле связанные заряды диэлектрика (и полярного, и неполярного) смещаются в противоположные стороны; происходит поляризация диэлектрика.

Поляризованный диэлектрик сам создаёт электрическое поле Е_1, направленное против напряжённости внешнего поля Е₀. Поэтому поле внутри диэлектрика ослабляется. Напряжённость результирующего поля составляет Е = Е₀ – Е_1.

3. Для характеристики электрических свойств диэлектрика вводят физическую величину – диэлектрическую проницаемость.

Диэлектрическая проницаемость среды – это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряжённости электрического поля Е внутри диэлектрика меньше модуля напряжённости поля Е₀ в вакууме:

Убедимся в этом на опыте (демонстрация): Возьмём электрометр с металлическим диском и зарядим его положительно. Поднесём к диску лист пластика - стрелка электрометра приблизилась к стержню. Значит, диэлектрик ослабляет поле диска.

Напряжённость электрического поля точечного заряда, помещённого в однородный диэлектрик:

Закон Кулона для взаимодействия зарядов в однородном диэлектрике:

IV. Закрепление изученного материала. Первичное восприятие и осознание нового материала.

Электрические свойства нейтральных атомов и молекул. Виды диэлектриков.

Поляризация диэлектриков.

Диэлектрическая проницаемость.

Выполнение тестовых заданий электронного приложения к учебнику Физика 10 (§ 94 «Электрический диполь» - 2 теста, § 95 «Поляризация диэлектриков» - 1 тест, «Поляризация неполярных диэлектриков» - 1 тест).

Решить задачи Р-725, 728.

Р-725

Дано: Решение:

|q₁| = |q₂| = q Из: = q = √ Fεr² / k = √ 0,4 10^-3 2,5 36 10^-4 / 9

r = 6 10^-2 м 10⁹ = 2 10^-8 Кл = 20 нКл

F = 0,4 10^-3 Н

ε = 2,5

q = ?

Р-728

Дано: СИ Решение:

r = 3 см = 3 10^-2м Из: = ε = k q / Е r² = (9 10⁹ 4 10^-9 )/2

q = 4 нКл = 4 10^-9 Кл 10⁴ 9 10^-4 = 2 (парафин)

Е = 20 кВ/м = 2 10⁴ В/м

ε = ?

V. Итог урока и задание на дом.

Итог урока.

Оценить работу учеников на уроке.

Задание на дом: § 94, 95.

Литература

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни – М.: Просвещение, 2008. – 366с.

2. О.В. Янчевская Физика в таблицах и схемах. – СПб.: Издательский Дом «Литера», 2004. - 96 с.

3. А.П. Рымкевич Физика. Задачник. 10 – 11 класс: Пособие для общеобразователь- ных учебных заведений. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с.

4. Электронное приложение к учебнику Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский;