Урок-исследование «Объяснение электрических явлений»
Цели урока: обобщение знаний по электрическим явлениям, формирование умений объяснять их причину и использовать полученные знания в повседневной жизни.
Задачи урока:
- актуализировать знания и обобщить материал по теме: «Электрические явления», объяснить причину электризации с использованием физического эксперимента ;
- создать условия для развития таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать предложенные ситуации, сопоставлять, сравнивать , обобщать познавательные объекты, делать выводы;
- содействовать развитию умений осуществлять рефлексивную деятельность;
- способствовать развитию культуры взаимоотношений при работе в группах; содействовать повышению уровня мотивации на уроках через средства обучения; воспитывать стремление к познанию, понимание необходимости соблюдения техники безопасности в целях предотвращения пожаров и аварий на производстве и в быту.
Форма урока: урок – исследование
Оборудование: электрометры, эбонитовые и стеклянные палочки, шерсть, шелк, диски от разборного конденсатора, изолирующие штативы, металлический экран на изолирующей подставке, электрофорная машина, компьютер, мультимедийный проектор, экран, датчик электрического заряда.
Ход урока
(Слайд 1)
1. Организационный момент
Учитель: Мы продолжаем изучать электрические явления и основными из изученных понятий являются электрический заряд и электризация. И целью нашего урока является выяснение причины электризации и роли статического электричества в нашей жизни.
Запишем тему урока: «Объяснение электрических явлений».
Эпиграфом урока мы взяли слова: «Человек не может изменить законы природы, но он может познать их, а затем использовать себе во благо». Как это можно реализовать на практике, проследим на уроке. Работать будем в группах, которые заранее получили задания и занимались исследовательской работой, их представим позже. (Группы формировались с учетом интересов и уровня подготовки учащихся)
2. Актуализация знаний учащихся
Учитель: Вспомним основные понятия:
- Что такое электризация? Назвать способы электризации.(Слайд 2)
- Что называют электрическим зарядом?
- Какие два рода заряда существуют? И как они взаимодействуют?
- Заряд, какого знака получает стеклянная палочка, потертая о шелк? Эбонитовая палочка, потертая о мех?
Следующий вопрос от наших фокусников.
Группа фокусники 1
Опыт 1
Изучение поведения тела в электрическом поле.
Оборудование: эбонитовая палочка, шерсть, комочек ваты
- Хорошо натрите эбонитовую палочку о шерсть.
- Распушите очень маленький комочек ваты и положите его на палочку.
- Осторожно сдуйте с палочки пушинку вверх.
- Быстро переместите палочку под ватку, наблюдайте за парением ватки в электрическом поле заряженной палочки. ( Если пушинка прилипнет к палочке, сдуйте ее и снова повторите опыт, пока не добьетесь парения пушинки).
- Вопрос: Какой заряд получила пушинка относительно заряда палочки: одноименный или разноименный? Что можно сказать о зарядах палочки и шерсти?
- Учитель: Какие частицы входят в состав атома? Какой заряд имеет атом?
- С помощью, каких приборов можно обнаружить электрический заряд?
Но названные приборы не дают точного значения, для этого применяют датчики электрического заряда. Они позволяют проводить точные количественные измерения с учетом знака. Посмотрим, как работает, данный прибор. Информацию о результатах проводимых измерений мы можем увидеть на экране, и представлена она в двух видах: в виде таблицы и графически.
Демонстрация (Работа датчика электрического тока).
3. Работа в группах
Учитель: А теперь посмотрим, какое задание получила группа теоретиков.
Задания для группы теоретиков:
- Выяснить причины электризации. Почему при электризации трением на телах появляются противоположные по знаку заряды?
- Почему одни вещества проводят электрический заряд, а другие нет? Как объяснить существование проводников и изоляторов?
- Что такое заземление и на чем оно основано?
Но сначала слово предоставим фокусникам.
Группа фокусники 2
Опыт 2
Равенство зарядов при электризации.
- Возьмем электрометр, на стержне которого укреплена металлическая сфера с отверстием, и две пластины на длинных рукоятках: одну из эбонита, а другую из плексигласа.
- Потрем одну пластину о другую. (При трении друг о друга пластины электризуются.)
- Внесем одну из пластин внутрь сферы, не касаясь ее стенок. Если пластина заряжена положительно, то часть электронов со стрелки и стержня электрометра притянется к пластине и соберется на внутренней поверхности сферы. Стрелка при этом зарядится положительно и оттолкнется от стержня. Если внести внутрь сферы другую пластину, вынув предварительно первую, то электроны сферы и стержня будут отталкиваться от пластины и соберутся в избытке на стрелке. Это вызовет отклонение стрелки, причем на тот же угол, что и в первом опыте. Опустив обе пластины внутрь сферы, мы вообще не обнаружим отклонения стрелки.
Вопрос. Почему так произошло?
(Это доказывает, что заряды равны по модулю и противоположны по знаку.)
Учитель: В электризации участвуют 2 тела и получают заряды разных знаков? Почему? На этот вопрос ответ даст группа теоретиков.
Задание 1 для группы теоретиков
Выяснить причины электризации. Почему при электризации трением на телах появляются противоположные по знаку заряды?
Группа теоретиков 1
В каждом атоме число протонов и число электронов одинаково, поэтому в обычных условиях общее число электроновв любом теле равно общему числу протоновв нем. Электроны имеют наименьший отрицательный заряд, протоны - наименьший положительный заряд, но по модулю их значения одинаковы. Поэтому, сумма всех отрицательных зарядов в теле равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.
Если же нейтральное тело приобретет электроны от какого-нибудь другого тела, то оно получит отрицательный заряд. Таким образом, тело заряжено отрицательно в том случае, если оно обладает избыточным, по сравнению с нормальным, числом электронов.(Слайд 3)
А если нейтральное тело теряет электроны, то оно получает положительный заряд. Следовательно, тело обладает положительным зарядом, если у него недостаточно электронов.
Таким образом, тело электризуется, т. е. получает электрический заряд, когда оно приобретает или теряет электроны.
Когда эбонитовую палочку трут о шерсть, то она заряжается отрицательно, а шерсть при этом – положительно. Это объясняется тем, что при трении электроны переходят с шерсти на эбонит, т. е. с того вещества, в котором силы притяжения к ядру атома меньше, на то вещество, в котором эти силы больше. Теперь в эбонитовой палочке будет избыток электронов, а в куске шерсти – недостаток.
Как показывает опыт, заряды шерсти и эбонитовой палочки равны по абсолютному значению. Ведь сколько электронов ушло с шерсти, столько же их прибавилось на эбоните.
Значит, при электризации тел заряды не создаются, а только разделяются. Часть отрицательных зарядов переходит с одного тела на другое.
(Слайд 4)
Вывод 1:
- Любое тело, у которого существует избыток или недостаток электронов считается наэлектризованным (у ненаэлектризованного тела числа положительных и отрицательных зарядов равны).
- При электризации тел заряды не создаются, а только разделяются.
Группа фокусники 3
Опыт 3
2 электрометра с шарами, один заряжают и соединяют поочередно с другим деревянной палочкой и металлической спицей. Объяснить наблюдаемое явление.
Задание 2 для группы теоретиков
Почему одни вещества проводят электрический заряд, а другие нет? Как объяснить существование проводников и изоляторов?
Группа теоретиков 2
Зная строение атома, можно также объяснить существование проводников и изоляторов. В атомах электроны находятся на разных расстояниях от ядра. Удаленные от ядра электроны слабее притягиваются к нему, чем ближние. Особенно слабо удерживаются удаленные электроны ядрами металлов. Поэтому в металлах электроны, наиболее удаленные от ядра, покидают свое место и свободно движутся между атомами. Эти электроны называют свободными электронами. Те вещества, в которых есть свободные электроны, являются проводниками. Что мы и наблюдали на опыте.
(Слайд 5)
В эбоните, резине, пластмассах и многих других неметаллах электроны прочно удерживаются в своих атомах и не могут двигаться в электрическом поле. Поэтому такие вещества являются непроводниками, или диэлектриками.
Вывод 2: Хорошая проводимость веществ объясняется наличием свободных электронов.
(Слайд 6)
Группа фокусники 4
Опыт 4
2 электрометра с разными шарами, один заряжают и соединяют металлической спицей с другим. Объяснить наблюдаемое явление.
Задание 3 для группы теоретиков
Что такое заземление и на чем оно основано?
Группа теоретиков 3
Мы уже знаем, что если заряд передают от заряженного шара к незаряженному и размеры шаров одинаковы, то заряд разделится пополам. Но если второй, незаряженный шар больше, чем первый, то на него перейдет больше половины заряда. Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдет.На этом основано заземление – передача заряда земле. Земной шар велик по сравнению с телами, находящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с землей заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и практически становится электрически нейтральным.
(Слайд 7)
Вывод 3: Заземление - это передача заряда земле. Оно основано на том, что чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда перейдет на него.
Учитель: Итак, мы получили ответы на вопросы, поставленные перед теоретиками. Теперь поговорим о другом.
В результате электризации можно накопить очень большой заряд, который называют статическим электричеством. С ним встречаемся и в природе и в быту, оно может быть полезным и оказывать вредное воздействие. Исследованием положительного и отрицательного воздействия занимались группы: метеорологов, медиков, экологов и изобретателей.
Задание для группы метеорологов
Выяснить причину молнии.
(Слайд 8)
Группа метеорологов
Грозным природными явлениями считаются гром и молния. Известно, что молнии могут возникнуть при скоплении разноименных электрических зарядов, называемых статическими зарядами.
26 ноября 1753 г. Михаил Васильевич Ломоносов выступил с торжественным докладом в Академии наук, в котором рассказал об итогах многолетних исследований. Доклад этот назывался «Слова о явлениях воздушных от электрической искры происходящих». М.В. Ломоносов первый объяснил, отчего происходят грозы. Объяснение было таким. В земной атмосфере воздух находится в постоянном движении. Благодаря трению восходящих и нисходящих воздушных потоков частички воздуха электризуются, а когда они сталкиваются с капельками воды в облаках, то отдают им свой заряд. Таким образом, на облаках с течением времени скапливаются весьма большие заряды и между ними возникает сильное электрическое поле. Оно то и вызывает молнию.
Наблюдения на Крайнем Севере и в Сибири показывают, что и при низких температурах во время сильных снегопадов и метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, в облаках снежной пыли бывают, видны синие и фиолетовые вспышки, наблюдается свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии. По экспериментальным данным, нижняя часть облаков чаще всего имеет отрицательный заряд, а верхняя – положительный, но может иметь место и противоположная полярность частей облака. Облака могут также нести преимущественно заряд одного знака.
(Слайд 9)
Вывод 4: Из-за трения восходящих и нисходящих воздушных потоков частички воздуха электризуются, а когда они сталкиваются с капельками воды в облаках, то отдают им свой заряд. Таким образом, на облаках с течением времени скапливаются большие заряды и между ними возникает сильное электрическое поле. Оно то и вызывает молнию.
Учитель: Слово предоставляем медикам.
Задание для группы медиков
- Выяснить влияние статического электричества на организм человека.
- Каким образом можно уменьшить его воздействие?
Группа медиков
Мы исследовали, какое влияние на наше здоровье оказывает статическое электричество и как применяется в медицинских целях, и результат представим в виде презентации.
(Слайд 10)
Основные тезисы:
- С точки зрения физики человек – это живая электростанция, в каждой клетке его тела множество генераторов – митохондрий, непрерывно вырабатывающих энергию в организме в виде статического электричества. «Лишнее» электричество может привести к серьёзным сбоям в работе органов и систем, нервным стрессам и инсультам. И если, здороваясь за руку или прикоснувшись к металлической поверхности вы чувствуете удар током, знайте – ваш организм подает сигнал тревоги о том, что его переполняет «вредная» энергия, от которой нужно срочно избавиться.
- Лишнее электричество обязательно должно выводиться из организма способом заземления. На протяжении тысячелетий наши предки ходили по земле босиком, заземляясь естественным путем.
В настоящее время «сбросить» её не трудно: достаточно в течение 3–5 минут подержаться за любые металлические предметы: водопроводные краны, батареи и т.п., причём лучше всего делать это регулярно, несколько раз в день. А вечером, придя домой с работы, можно провести полное энергетическое очищение организма. Для этого наполните ванну водой комнатной температуры на 5–10 см, встаньте в неё обеими ногами, а затем сделайте 20–30 медленных приседаний, опуская в воду руки с разведёнными веером пальцами.
В теплое время года старайтесь как можно больше ходить босиком, особенно по росе и по мокрой земле.
По возможности откажитесь от синтетики, носите бельё и одежду из хлопка и шерсти.
Воздух в комнате увлажняйте с помощью пульверизатора и раз в день протирайте влажной тряпкой, используйте специальные нейтрализаторы зарядов (добавки к воде при мытье полов, антистатик для одежды).
А также статическое электричество применяется в лечебных целях:
- используется статический душ, благотворно воздействующий на организм;
- легко электризующееся поливинилхлоридное белье помогает при лечении некоторых болезней кожи;
- для лечения органов дыхания используются специальные аэрозоли. Мы подготовили памятку, в которой несколько практических советов для снятия статического электричества.
Несколько практических советов для снятия статического электричества.
- Достаточно в течение 3–5 минут подержаться за любые металлические предметы: водопроводные краны, батареи и т.п., причём лучше всего делать это регулярно, несколько раз в день.
- Вечером можно провести полное энергетическое очищение организма: для этого наполните ванну водой комнатной температуры на 5–10 см, встаньте в неё обеими ногами, а затем сделайте 20–30 медленных приседаний, опуская в воду руки с разведёнными веером пальцами
- В теплое время года старайтесь как можно больше ходить босиком, особенно по росе и по мокрой земле.
- По возможности откажитесь от синтетики, носите бельё и одежду из хлопка и шерсти.
- Воздух в комнате увлажняйте с помощью пульверизатора и раз в день протирайте влажной тряпкой.
А также сейчас проведем физкультминутку.
Физкультминутка.
(Проводят медики)
Учащимся в парах предлагается изобразить пантомимой: «Вы – электрические заряды. Как вы себя поведёте, если заряжены положительно; разными знаками; отрицательно; разноимённо. Вы – положительно заряжены, а потолок – отрицательно. Потянитесь. Вы – нейтрально заряженное тело».
Учитель: Слово предоставляем экологам
Задание для группы экологов
При решении, каких экологических проблем можно применять электрические поля и статическое электричество?
(Слайд 11)
Группа экологов
Мы провели исследование, как с помощью электрических полей можно очистить дым?
Трубы наших заводов, фабрик, тепловых электростанций выбрасывают много дыма, который загрязняет воздух. Поэтому с дымом ведется постоянная борьба: устанавливаются различные дымоочистители и дымоуловители. В настоящее время для очистки воздуха от пыли, сажи, вредных кислородных и щелочных паров используют электростатические фильтры. Действие электрофильтра можем наблюдать и мы на такой установке.
Опыт 5
В стеклянной трубке проходит вдоль стенки станиолевая лента, соединенная с положительным полюсом электрофорной машины, а по оси – подвешенная на изолированном стержне проволока с тяжелым грузом (проволока соединяется с отрицательным полюсом машины). «Труба» ставится над кристаллизатором, наполненным небольшим количеством концентрированной соляной кислоты. Если палочку с ваткой, смоченной в нашатырном спирте, поднести к кислоте, то последняя начинает дымиться, и из «трубы» идет густой белый дым. Приводим в действие электрофорную машину, дым почти сразу исчезает.
Чем это можно объяснить? Частички дыма в трубе приобретают заряд такого же знака, как и у осевой проволоки. Поэтому под действием электрического поля, созданного внутри трубы, они движутся к стенкам и оседают на них. Со стенок дым периодически счищается.
Электрические фильтры улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах
Задание для группы изобретателей и экспериментаторов
На каких предприятиях можно применять электрические поля и статическое электричество?
Группа изобретателей и экспериментаторов (в нее входят работники различных предприятий)
1. Ткацкая фабрика.
(Слайд 11)
При протягивании через станки ткань электризуется из-за трения и начинает сильно загрязняться и даже искрить. Во избежание этого в помещениях стараются поддерживать определенную влажность, а все оборудование заземлять.
Влажный воздух не позволяет электрическому заряду накапливаться на предметах, так как является проводником, ткань меньше электризуется и не притягивает к себе пыль. А чтобы заряд не накапливался на оборудовании, станки заземляют.
2. Электроворсовый цех.
(Слайд 12)
Мы побывали в цехе, где изготавливают искусственный мех, бархат, плюш, замшу, ковры, одеяла, способом, называемым электроворсованием. Делается это так, между двумя металлическими заряженными электродами движется ткань, на которой нанесен слой клея, сверху на ткань продувается ворс – короткие волокна или частички шерсти. В электрическом поле ворсинки движутся в строго определенном направлении и оседают на ткань плотным слоем.
Уяснить сущность процесса поможет простой опыт.
Опыт 6
На нижнюю пластину конденсатора насыпаем мелко нарезанные листочки станиоля. Одновременно начнем заряжать конденсатор и протягивать между его пластинами полоску бумаги, смазанную клеем. Видим, что листочки станиоля при своей движении с нижней пластины к верхней встречают бумагу и прилипают к ней. Тоже самое происходит и с ворсом.
Подобным же образом делают наждачную бумагу.
3. Лакокрасочный цех
(Слайд 12)
Электрические поля применяют при электроокраске. Электроокраска уменьшает расход лакокрасочного материала более чем на 50% по сравнению с расходом при обычной окраске распылением; она не только ускоряет процесс, но и освобождает рабочих от трудоемкой работы.
В чем же заключается этот метод?
Опыт 7
Кратко пояснить его можно с помощью вот этой установки. Установка состоит из металлического экрана на изолирующей подставке, соединенного с положительным полюсом электрофорной машины, и жестяного лотка на изолирующей ручке, соединенного с отрицательным полюсом машины. На краю лотка расположены мелко нарезанные листочки станиоля. К экрану прикреплен лист бумаги, покрытый клеем. Приводим в действие электрофорную машину. Поднеся лоток к экрану, начинаем медленно перемещать его сверху вниз. Видим, что листочки станиоля слетают с лотка и оседают ровным слоем на бумаге.
Если укрепить на экране чистый лист белой бумаги и заменить станиоль темной масляной краской, то в результате бумага окрасится.
Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный.
4. Хлебозавод.
(Слайд 13)
Мука относится к горючим веществам. Находясь в воздухе во взвешенном состоянии, она может воспламениться. Как с этим бороться? Чтобы мука не воспламенялась, воздух увлажняют, а оборудование заземляют.
В бункере, где происходит смешивание муки и воды и замес теста, воду заряжают отрицательно.
Чтобы процесс замеса шел быстрее, муку заряжают положительно. При получении муки электризация вредна, а при замесе теста – полезна.
5. Консервный завод
(Слайд 13)
Использование электрических полей очень разнообразно. Так, на рыбокомбинате электростатическим методом ведется копчение рыбы. Копчение – это пропитывание продукта древесным дымом. Этот процесс напоминает электроокраску, только осаждаемым веществом являются частички коптильного дыма.
Здесь производят копченую рыбу. При электрокопчении частицы дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Копчение таким методом происходит в десять раз быстрее.
4. Закрепление
Учитель: Спасибо группам за предоставленную информацию о разнообразном применении электрических полей. А теперь в качестве закрепления предлагаю следующую работу.
Работа с кейсами в группах по плану:
1. Прочитайте кейс, обсудите, встречаются ли такие ситуации в жизни.
2. Ответьте на вопросы после кейса.
Кейс 1
(Слайд14)
Комиссия, проверяющая работу в типографии была возмущена тем, что несколько раз в день печатные (ротационные) машины отключались, для проведения в цеху влажной уборки. Это, по их мнению, снижало производительность труда, повышало себестоимость печатной продукции. Мастер цеха Петров Иван Иванович объяснил, что это необходимо делать для того, чтобы снять статическое электричество с бумаги и машины, для предотвращения замятия, разрыва бумаги и возможности пожара.
Вопросы к кейсу:
- Кто прав? Иван Иванович или комиссия?
- Как повысить производительность труда и себестоимость печатной продукции?
Кейс 2
(Слайд 15)
Неприятность в дороге произошла с водителем-любителем Смирновой Ольгой Ивановной. Её автомобиль не доехав немного до автозаправки остановился, т.к. кончился бензин. Ольга Ивановна всегда возила с собой в багажнике, на всякий случай, небольшую, симпатичную, пластиковую канистру с бензином. - Какая я всё-таки молодец! – подумала Ольга Ивановна, долила бензин в бензобак и поехала дальше.
Вопросы к кейсу:
- Действительно ли «молодец» Ольга Ивановна?
- Какую важную ошибку допустила Ольга Ивановна? Что могло случиться?
- Что должен делать водитель, что бы такая неприятность с ним не случилась в дороге?
3. Анализ кейсов.
5. Рефлексия
Учитель:
- А сейчас давайте подведём итог урока. Что же такое электризация? Выскажите свое мнение, составив синквейн к слову «электризация».
- В заключение урока выразите ваше личное отношение к уроку, заполнив таблицу «Итоги урока»
|
Знаю и умею |
Могу объяснить |
Нужно повторить |
Электризация, ее причины |
|
|
|
На чем основано заземление? |
|
|
|
Применение статического электричества |
|
|
|
6. Домашнее задание
§31, упр. 12, составить синквейн к слову «заряд» или составить кроссворд со словом «электризация».
Оставьте свой комментарий к работе, нажав на кнопку «Написать». Расскажите, что именно вас не устраивает в работе, а если вы считаете, что работа содержит ошибки и неточности – нажмите на соответствующую галочку в форме отклика.
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственность за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.