Разработка урока по теме "Магнитное поле и его графическое изображение"

Урок физики в 9 классе по теме:

«Магнитное поле и его графическое изображение.

Неоднородное и однородное магнитные поля»

1. Вступительное слово учителя. Мотивация и целеполагание.

Мы переходим к следующему разделу, который будет посвящён электромагнитным явлениям.

(слово сложное: электрические и магнитные, наверно, они между собой связаны). Знакомство с некоторыми темами раздела «Электромагнитное поле»

Постановка проблемы. Эксперимент с магнитом и магнитной стрелкой. Что мы наблюдаем? (Вывод: магнитное поле постоянного магнита действует на магнитную стрелку). Тема сегодняшнего урока «Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородные и однородные магнитные поля».

Запись темы урока: (на доске и в тетради)

И на этом уроке мы вспомним, что такое магнитное поле и что является его источником. Рассмотрим графический способ изображения магнитных полей. А также узнаем, чем отличаются однородные и неоднородные магнитные поля.

Цель урока: установление причины магнитного поля, связи между электрическим током и магнитным полем; графическое изображение магнитного поля.

Задачи урока:

- предметные: установить связь между электрическим током и магнитным полем. Ввести понятие неоднородного и однородного магнитных полей. На практике получить картину силовых линий магнитного поля постоянного магнита, соленоида, прямого проводника с током;

- метапредметные: продолжить работу над формированием умений анализировать и обобщать знания о магнитном поле и его характеристиках. Вовлечение учащихся в активную познавательную деятельность при выполнении экспериментов;

- коммуникативные: формировать идеи познаваемости мира, воспитывать трудолюбие, взаимопонимание между учениками и учителем.

Оборудование: презентация,  видеофрагменты, проектор, экран, магнитные стрелки, железные опилки (при наличии), магнитики, компас.

1. Основной материал.

В восьмом классе мы с вами затрагивали тему магнитов и магнитных полей. Тогда мы говорили о том, что вокруг постоянных магнитов существует магнитное поле и оно порождается электрическим током. Подобно другим физическим полям, магнитное поле не действует на наши органы чувств. Но реальность его существования проявляется, например, в том, что между проводниками с током возникают силы взаимодействия, которые принято называть магнитными силами. (Слайд 2). Что мы наблюдали и почему так происходило? (Заслушиваем ответы обучающихся).

То, что между электричеством и магнетизмом существует связь, можно показать с помощью опыта, проведённого в 1820 году датским физиком Хансом Кристианом Эрстедом (слайд 3). Установка состоит из магнитной стрелки, укреплённой на острие, и проводника, соединённого с источником тока. До включения тока стрелка располагается в магнитном поле Земли, ориентируясь с севера на юг. Проводник располагают над магнитной стрелкой, параллельно ей. Замкнув цепь, мы увидим, как магнитная стрелка начнёт поворачиваться, пока не установится перпендикулярно проводнику с током. Разомкнём цепь — стрелка возвращается в своё исходное положение. Что мы наблюдаем? Почему стрелка поворачивается? (Ответы обучающихся).

Таким образом, можно говорить о том, что магнитная стрелка взаимодействует с проводником с током. Следовательно, вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое и совершает работу по повороту магнитной стрелки (слайд 4).

На основании подобных многочисленных опытов было установлено, что во всех случаях при движении заряженных частиц обязательно появляется магнитное поле, независимо от рода проводника или среды, в которой эти частицы движутся (запись в тетради). Определение магнитного поля: Магнитное поле - это особый вид материи, который создается движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными, независимо от рода проводников и среды, в которой эти частицы движутся.

А теперь давайте вспомним, как объясняется наличие магнитного поля у постоянных магнитов (слайд 5). Итак, согласно гипотезе французского физика Андре Мари Ампера, внутри каждой молекулы вещества, подобного железу или его сплавам, циркулируют кольцевые электрические токи.

И если эти элементарные токи ориентированы одинаково, то вокруг них существуют магнитные поля, которые также будут иметь одинаковое направление. В результате эти поля усиливают друг друга, создавая поле внутри и вокруг магнита. Гипотеза Ампера была очень прогрессивна для начала девятнадцатого века, поскольку ещё не было известно ни о строении атома, ни о движении заряженных частиц — электронов вокруг ядра.

Существование магнитного поля вокруг магнита можно обнаружить множеством способов. На практике удобнее использовать мелкие железные опилки, насыпанные на картонный или пластиковый экран, или магнитные стрелки (магнитики) (слайд 6).

Изучим магнитное поле прямого проводника с током. Для этого сквозь лист картона пропустим проводник, соединённый с источником тока. Насыплем на картон тонкий слой железных опилок. При включении тока железные опилки под действием магнитного поля переориентируются, показывая картину линий магнитного поля (слайд 7).

Несколько изменим опыт: вместо металлических опилок поставим на лист картона магнитные стрелки. При замыкании электрической цепи стрелки расположатся вдоль линий магнитного поля. Если же изменить направление тока в проводнике, то все стрелки повернутся на 180^о.

Наш опыт позволяет наглядно показать так называемые силовые линии магнитного поля (или просто магнитные линии). В восьмом классе мы говорили о том, что магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы магнитные стрелки, помещённые в магнитное поле (запись в тетради).

Исходя из результатов опыта, мы можем утверждать, что линии магнитного поля имеют определённое направление, которое связано с направлением тока в проводнике. Принято считать, что направление линий магнитного поля в каждой точке совпадает с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещённый в эту точку поля (запись в тетради) (слайд 9).

В тех областях пространства, где магнитное поле более сильное, магнитные линии гуще и их изображают ближе друг к другу, а в тех местах, где магнитное поле слабее, их изображают дальше друг от друга (слайд 10).

Магнитную линию можно провести через любую точку пространства, в которой существует магнитное поле. При этом надо помнить, что она проводится так, чтобы в любой точке этой линии касательная к ней совпала с осью магнитной стрелки, помещённой в эту точку.

Теперь давайте вспомним, как выглядят линии магнитного поля постоянного полосового магнита. Для этого расположим маленькие магнитные стрелки вокруг магнита. Они мгновенно придут в движение и расположатся в строго определённом порядке (слайд 11).

Из курса физики восьмого класса вы уже знаете, что магнитные линии полосового магнита выходят из его северного полюса и входят в южный. При этом они не имеют ни начала ни конца: они либо замкнуты, либо уходят на бесконечность, в чём легко убедиться с помощью железных опилок.

Не трудно заметить, что опилки располагаются в виде цепочек, причём с разной плотностью вокруг магнита. Это говорит о том, что действия, которые оказывает магнит на опилки, в разных точках поля различны. Наиболее сильно это действие проявляется возле полюсов магнита. А чем дальше от полюсов, тем слабее подобное действие, следовательно, тем слабее магнитное поле.

Такое магнитное поле в физике называют неоднородным. Его магнитные линии искривлены, а густота меняется от точки к точке (запоминаем).

Примером неоднородного магнитного поля служит и поле прямого проводника с током (слайд 12).

На рисунке вы видите схематические изображения двух участков таких проводников.

Давайте вспомним, что кружочек в центре обозначает сечение проводника, крестик — что ток направлен от нас за чертёж, а точка — что ток направлен наоборот, из-за чертежа к нам. Эти обозначения именуют правилом стрелы. Точка обозначает острие, летящей в нашу сторону стрелы, а крестик её хвостовое оперение, которое можно было бы увидеть, если бы стрела улетела от нас.

Обратите внимание на то, что магнитные линии прямого тока представляют собой концентрические окружности, центром которых является сам проводник с током. В тех областях пространства, где магнитное поле сильнее, магнитные линии изображаются ближе друг к другу (то есть гуще), и наоборот.

Таким образом, по картине магнитных линий можно судить не только о направлении магнитного поля, но и о его величине.

Что касается однородного магнитного поля, то его есть смысл рассматривать только в некотором приближении. Дело в том, что однородное магнитное поле — это поле, в каждой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению (запоминаем) (слайд 13).

Поскольку линии магнитного поля всегда искривлены, то об однородности поля и говорят только приблизительно. Примером однородного магнитного поля может служить поле внутри полосового магнита вблизи его середины.

Ещё одним примером практически однородного поля является поле, возникающее внутри соленоида, если длина соленоида намного больше его диаметра. Однако вне катушки с током, поле неоднородно и его магнитные линии располагаются примерно также, как и у полосового магнита.

Также видно, что магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.

И последнее, на что хотелось бы обратить ваше внимание. Для изображения однородного магнитного поля, перпендикулярного плоскости чертежа, пользуются таким приёмом. Если линии магнитного поля направлены от нас за чертёж, то их изображают крестиками (рис. 91а в учебнике) (слайд 14).

А если из-за чертежа к нам — то точками. Как и в случае с током, крестик — это как бы видимое нами оперение стрелы, летящей от нас, а точка — это остриё стрелы, летящей к нам (рис. 91б в учебнике).

1. Закрепление материала.

1. Упр. 31 (3) вып.

2. Вопросы для контроля (слайд 15 и 16).

- Чем порождается магнитное поле?

- Что такое магнитное поле?

- Как можно его обнаружить?

- Что такое магнитные линии?

- О чём можно судить по картине линий магнитного поля?

- Как располагаются магнитные стрелки в магнитном поле линии которого прямолинейны или криволинейны?

- Что принимают за направление магнитной линии в какой-либо ее точки?

- Какие особенности неоднородного магнитного поля?

- Какое поле является однородным?

- Как обозначают на рисунках направление линии магнитного поля, перпендикулярного плоскости чертежа?

1. Выводы и подведение итогов урока (слайд 17)

1. Домашнее задание: п. 34 (читать), Упр. 31 (1,2) вып. (слайд 18)

(по учебнику Перышкин А.В., Гутник Е.М., Физика 9 класс)

Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитные поля

Взаимодействие проводников с током

Опыт Эрстеда

1820 год –

Ханс Кристиан Эрстед

Определение магнитного поля

• Магнитная стрелка взаимодействует с проводником с током. Следовательно, вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое и совершает работу по повороту магнитной стрелки .
• Во всех случаях при движении заряженных частиц обязательно появляется магнитное поле, независимо от рода проводника или среды, в которой эти частицы движутся
• Магнитное поле - это особый вид материи, который создается движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными, независимо от рода проводников и среды, в которой эти частицы движутся.

Магнитное поле постоянного магнита

Вокруг постоянных магнитов существует магнитное поле

Магнитное поле магнита

Магнитное поле проводника с током

Графическое изображение магнитного поля тока

Магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы магнитные стрелки, помещённые в магнитное поле

Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые , охватывающие проводник

Направление магнитных линии

Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитных линей магнитного поля.

В тех областях пространства, где магнитное поле более сильное, магнитные линии изображают ближе друг к другу, т. е. гуще, чем в тех местах, где поле слабее.

Неоднородное магнитное поле

Неоднородное магнитное поле

Характеристика неоднородного магнитного поля:

• магнитные линии искривлены;
• густота магнитных линий различна;
• сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, различна в разных точках этого поля по величине и направлению.

Однородное магнитное поле

Характеристика однородного магнитного поля:

• магнитные линии параллельные прямые;
• густота магнитных линий везде одинакова;
• сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, одинакова во всех точках этого поля по величине и направлению.

На рисунке показана картина магнитных линий прямого тока. В какой точке магнитное поле самое сильное?

а) б) в)

• Чем порождается магнитное поле?
• Что такое магнитное поле?
• Как можно его обнаружить?
• Что такое магнитные линии?
• О чём можно судить по картине линий магнитного поля?
• Как располагаются магнитные стрелки в магнитном поле линии которого прямолинейны или криволинейны?
• Что принимают за направление магнитной линии в какой-либо ее точки?
• Какие особенности неоднородного магнитного поля?
• Какое поле является однородным?
• Как обозначают на рисунках направление магнитного поля?

Выводы:

Магнитное поле - это особый вид материи, который создается движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными .

МП можно обнаружить с помощью магнитной стрелки, железных опилок, проводника с током.

МП бывает неоднородным и однородным.  

Домашнее задание:

• § 34, читать
• Упражнение 31 (1,2) вып.