Конспект урока «Правило Ленца». 8 класс.
Оборудование: прибор для демонстрации правила Ленца, полосовой и дугообразный магниты, гальванометр, катушка, экран, ноутбук, проектор, раздаточный материал (карточки-задания), презентация.
I. Организационный момент.
Английский философ Герберт Спенсер когда-то сказал: «Дороги не те знания, которые откладываются в мозгу, как жир, дороги те, которые превращаются в умственные мышцы!»
Эти слова будут эпиграфом к уроку, на котором нам предстоит поработать «мозговыми мышцами».
II. Проверка домашнего задания.
Экспресс-тест.
Явление электромагнитной индукции.
1. При вдвигании магнита северным полюсом в катушку…
А. в катушке возникает индукционный ток
Б. в катушке не возникает индукционный ток
В. в катушке в некоторых случаях возникает индукционный ток
2. При выдвигании магнита северным полюсом из катушки…
А. в катушке не возникает индукционный ток
Б. в катушке возникает индукционный ток
В. в катушке в некоторых случаях возникает индукционный ток
3. При выдвигании магнита южным полюсом из катушки…
А. в катушке не возникает индукционный ток
Б. в катушке возникает индукционный ток
В. в катушке в некоторых случаях возникает индукционный ток
4. При вдвигании магнита южным полюсом в катушку…
А. в катушке возникает индукционный ток
Б. в катушке не возникает индукционный ток
В. в катушке в некоторых случаях возникает индукционный ток
5. Если магнит неподвижен относительно катушки…
А. в катушке не возникает индукционный ток
Б. в катушке возникает индукционный ток
В. в катушке в некоторых случаях возникает индукционный ток
6. Если двигать катушку относительно недвижного магнита…
А. в катушке возникает индукционный ток
Б. в катушке не возникает индукционный ток
В. в катушке иногда возникает индукционный ток
7. Сила индукционного тока больше…
А. медленно вдвигать магнит в катушку
Б. быстро выдвигать магнит из катушки
В. медленно выдвигать магнит из катушки
8. Направление индукционного тока зависит от…
А. направления движения магнита относительно катушки (вносят магнит или удаляют)
Б. от того, каким полюсом вносят или удаляют магнит
В. направления движения магнита относительно катушки (вносят магнит или удаляют) и от того, каким полюсом вносят или удаляют магнит
9. Явление электромагнитной индукции…
А. это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении внешнего магнитного поля внутри катушки
Б. это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре
В. это явление возникновения магнитного поля в замкнутом контуре
10. Явление электромагнитной индукции обнаружил…
Работа в парах: взаимопроверка.
(каждый учащийся ответы дает в двух экземплярах: один - для взаимопроверки, второй сдают для проверки учителем).
10 верных ответов - «5», 8-9 - «4», 7 - «3», 6 - «3-», 5 и меньше - «2».
Психологическая разрядка - здоровьесбережение.
«Пятерки» - похлопали в ладоши.
«Четверки» - похлопали в ладоши.
«Двойки» - глубоко вздохнули.
III. Мотивация учебной деятельности.
Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц - немецкий физик об открытии Майкла Фарадея сказал: «До тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея».
Фарадей указал причину возникновения индукционного тока - это изменяющееся магнитное поле. Кроме того, для каждого конкретного случая (для каждого опыта) указывал направление индукционного тока.
Как вы думаете, если причина возникновения тока одна, то существует общий подход к определению направления индукционного тока, а не каждого случая?
Возможный ответ. Существует.
Действительно, есть правило, определяющее направление индукционного тока.
IV. Целеполагание.
Какую цель мы ставим перед собой на уроке?
Возможный ответ. Изучить правило, которое позволит определять направление индукционного тока.
V. Сообщение темы урока.
(записали в тетрадь)
VI. Изучение нового материала.
После открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции ряд ученых предложили довольно сложные «правила», позволяющие в частных случаях определять направление индукционного тока.
Внимательно изучив все работы в этой области, российский физик, один из основоположников электротехники, Эмилий Христианович Ленц в 1832 г. поставил ряд оригинальных опытов, а в ноябре 1833-го выступил в Академии наук с докладом «Об определении направления гальванических токов, возбуждаемых электродинамической индукцией».
Мы с вами тоже можем установить это правило при помощи несложного опыта.
Прибор представляет собой два алюминиевых кольца соединены алюминиевой перекладиной. Одно из этих колец имеет разрез (не замкнутое), второе кольцо сплошное. Перекладина установлена на острие иглы, которая закреплена на подставке.
Опыт 1. Внести магнит в кольцо с разрезом.
Ответ. Никаких изменений не наблюдается.
Опыт 2. Внести магнит северным полюсом в сплошное кольцо.
Ответ. Кольцо уходит от магнита.
Опыт 3. Вытянуть магнит из сплошного кольца.
Ответ. Кольцо следует за магнитом.
Опыты 4-5. Повторить опыт вдвигая и выдвигая магнит из сплошного кольца южным полюсом.
При внесении магнита южным полюсом в сплошное кольцо удаляется от магнита. При вынесении магнита из кольца кольцо следует за ним.
Таким образом, при внесении в сплошное кольцо любого полюса магнита кольцо удаляется от него, а при выдвигании магнита из кольца любым полюсом кольцо следует за магнитом.
Объясним наблюдаемые явления.
Эвристическая беседа.
Демонстрация. Что происходит, если в катушку вдвигать магнит?
Ответ. В катушке возникает индукционный ток.
Что происходит, если в кольцо вдвигать магнит?
Ответ. В кольце возникает индукционный ток.
К чему приводит возникновение индукционного тока?
Ответ. Вокруг кольца с током возникает магнитное поле.
Итак, кольцо приобретает свойства магнита, и мы наблюдали взаимодействие магнита с кольцом-магнитом.
Как взаимодействуют полюсы магнитов?
Ответ. Разноименные полюсы притягиваются, одноименные - отталкиваются.
Поскольку, кольцо отталкивается от магнита, то следует, что кольцо и магнит обращены друг к другу одноимёнными полюсами.
Демонстрация. Что скажем о направлении индукционного тока при вдвигании и выдвигании магнита из катушки?
Ответ. Возникающий ток при вдвигании магнита имеет одно направление, а при выдвигании – противоположное.
При выдвигании магнита из кольца кольцо следует за магнитом. Направление тока изменилось на противоположное, и кольцо теперь обращено противоположным с магнитом полюсом.
Физкультминутка.
На уроке дадим поработать и мышцам глаз, и мышцам пальцев, и мышцам рук.
Продолжим. Изобразим механизм происходящего.
Что собой представляют магнитные линии магнитного поля полосового магнита?
Ответ. Магнитные линии полосового магнита – замкнутые линии, выходят из северного полюса входят в южный.
Применим правило правой руки для кольца: если направить большой палец правой руки по направлению магнитных линий, то четыре согнутых пальца укажут направление тока в кольце.
Теперь рассмотрим, что происходит, если выдвигать магнит из кольца.
В кольце с разрезом индукционный ток не возникает, кольцо с магнитом не взаимодействует.
Отодвигаясь от приближающегося магнита, кольцо противодействует увеличению проходящего сквозь него внешнего магнитного поля. Следуя за удаляющимся магнитом, кольцо противодействует уменьшению проходящего сквозь него внешнего магнитного поля.
Таким образом, мы пришли к тому же выводу, что и в 1833 году Эмилий Христианович Ленц:
возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного поля, которое вызвало этот ток.
Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии.
V. Закрепление изученного материала.
Повторим этапы применения правила Ленца для определения направления индукционного тока:
1. Выясняем, приближаем или удаляем магнит от замкнутого контура. То есть, выясняем, как изменяется магнитное поле через замкнутый контур.
2. Показываем магнитные линии этого (внешнего) магнитного поля.
3. Показываем магнитные линии магнитного поля индукционного тока:
- если внешнее магнитное поле увеличивается, то магнитные линии магнитного поля индукционного тока направляем противоположно магнитным линиям внешнего магнитного поля;
- если внешнее магнитное поле уменьшается, то магнитные линии магнитного поля индукционного тока направляем как направлены магнитные линии внешнего магнитного поля.
4. Применяя правило правой руки, определяем направление индукционного тока.