Пояснительная записка

Карточки данной серии помогут обучающимся лучше освоиться с новыми для них понятиями электростатики. Кроме того, развивается навыки решения задач, перевода единиц измерения, расчётов с помощью калькулятора

Методика работы с карточками

На рисунках карточек изображены два металлических шара, несущие на себе электрические заряды. Величины этих зарядов указаны на карточках. Для нахождения размеров шаров и расстояния между ними (их центрами) служит клетчатая сетка. На каждой карточке указана длина стороны клетки этой сетки. Масса шарика, на котором находится пробный заряд в точке В, и величина этого заряда тоже указаны на карточках.

После ознакомления обучающихся с законом Кулона рекомендуется поставить самостоятельную работу с карточками. Предлагают первые два вопроса. Расстояния вычисляют по длине клеточек в соответствующем масштабе, используя теорему Пифагора.

Второй раз полезно применить карточки после изучения понятия напряженности электрического поля. Предложив обучающимся вопросы 3, 4,5. Учащимся следует перечертить расположение всех зарядов в свою тетрадь (разлинованную в клетку) и в выбранном масштабе начертить векторы и и их суммарный вектор . интересно предложить обучающимся начертить примерное расположение линии напряженности, проходящей через точку В.

При желании можно задать одновременно вопросы 1-5.

Вопросы к карточкам «Взаимодействие электрических зарядов»

1. Каково расстояние между центрами шаров?
2. С какой силой взаимодействуют между собой заряды на шарах?
3. Рассчитайте значения напряженности поля в точке В, созданного каждым зарядом. Перечертите расположение шаров и пробного заряда q к себе в тетрадь. В выбранном масштабе изобразите векторы напряженности, созданные каждым зарядом в точке В. Найдите величину и направление суммарного вектора напряженности в этой точке поля. Изобразите примерное расположение линии напряженности, проходящей через точку В.
4. С какой силой действует электрическое поле на пробный заряд q, помещённый в точку В?
5. Какое ускорение приобретает тело с пробным зарядом q и массой m?
6. Определите по масштабу радиусы шаров и вычислите их потенциалы.
7. Определите потенциалы электрического поля в точках В и С.
8. Какую работу должны совершить внешние силы для перемещения пробного заряда q из точки В в точку С?

Пример решения для карточки №8

1. Расстояние между центрами шаров:

10, r = 10 см = 0,1 м

1. Модуль силы взаимодействия между зарядами q 1 и q 2 :

1. Модуль напряженности электрического поля в точке В:

Изобразим векторы напряженности и на чертеже в масштабе (см. рисунок)

Построим вектор напряженности Направление его указано на чертеже, а модуль вычисляем:

Проведём примерную линию напряженности электрического поля через точку В. Эта линия должна быть касательной к направлению вектора и перпендикулярна к поверхности шара, несущего заряд q 2 .

1. Модуль силы, с которой поле действует на пробный заряд q в точке В:

1. Модуль ускорения в точке В составит:

1. Потенциалы на шарах, несущих заряды q 1 и q 2 :

1. Потенциалы в точках В от зарядов q 1 и q 2 будут во столько раз меньше потенциалов на шарах, во сколько расстояния от центров шаров до этой точки больше радиусов шаров. В данном примере соответственно в 8 и 6 раз. Поэтому общий потенциал в точке В равен:

Потенциал в точке С от тех же зарядов определяют, предварительно найдя расстояния от шаров до этой точки.

13,6 см = 0,136 м

8,06 см = 0,081 м

1. Работа внешних сил, необходимая для перемещения пробного заряда q из точки В в точку С:

Дж

Пример программированного упражнения

Вопросы:

1. Потенциал шара с зарядом q 1 , В
2. Потенциал шара с зарядом q 2 , В
3. Потенциал в точке В, В
4. Потенциал в точке С, В
5. Работа по перемещению заряда q из точки В точку С, мкДж

Ответы к карточкам №1, 3, 5, 7, 9

	4 500	22 500	7 200	2 200
	5 400	7 200		2 800
	18 000	9 000
	3 200	18 000
	22 500	3 600	2 000

Код для проверки:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Ответы к карточкам №2, 4, 6, 8, 10

	9 000	54 000	12 000
	36 000	9 000		1 400
	36 000	18 000	1 700	8 200
	18 000	7 200	2 300	1 200
	27 000	45 000		2 300

Код для проверки:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Приложение

вариант
заряд q 1 , 10 -9 Кл	1,50	30,00	6,00	40,00	20,00	2000,00	50,00	40,00	5,00	50,00	40,00	500,00
заряд q 2 , 10 -9 Кл	1,00	20,00	10,00	20,00	20,00	3000,00	50,00	50,00	8,00	40,00	30,00	300,00
заряд q, 10 -9 Кл	30,00	5,00	50,00	1,00	5,00	400,00	30,00	2,00	30,00	2,00	5,00	20,00
масса, кг	0,0020	0,0200	0,0001	0,0050	0,0020	0,0200	0,0050	0,0500	0,0100	0,0002	0,0002	0,0020
1. расстояние между зарядами, м	0,05	0,10	0,10	0,20	0,08	10,00	0,16	0,10	0,20	9,90	0,50	0,80
2. модуль силы взаимо-действия, 10 -5 Н	0,54	54,00	5,40	18,00	56,25	54,00	87,89	180,00	0,90	0,02	4,32	210,94
	8,00	42,00	15,00	14,00	72,00	0,75	45,00	56,00	0,88	1,50	2,00	18,00
	10,00	50,00	14,00	12,50	72,00	0,28	45,00	125,00	0,26	2,00	3,00	10,80
	12,81	65,30	20,52	18,77	86,40	0,80	72,00	136,97	0,70	3,00	3,61	23,50
4. модуль силы, действующей на заряд, 10 -5 Н	38,43	32,65	102,59	1,88	43,20	32,00	216,00	27,39	2,10	0,60	1,80	47,00
5. модуль ускорения заряда, 10 -2 м/с 2	19,22	1,63	1025,90	0,38	21,60	1,60	43,20	0,55	0,21	3,00	9,01	23,50
1 , кВ	5,40	27,00	5,40	18,00	18,00	36,00	9,00	36,00	4,50	9,00	7,20	45,00
6. потенциал шара с зарядом q 2 , кВ	3,60	18,00	9,00	9,00	18,00	54,00	9,00	45,00	7,20	7,20	5,40	27,00
7. потенциал в точке В, кВ	0,64	0,38	2,00	0,75	7,20	2,25	0,00	12,00	0,46	1,70	0,00	3,60
7. потенциал в точке С, кВ	0,35	1,20	2,20	0,25	2,85	1,90	0,26	8,23	0,06	2,30	0,44	4,80
8. работа внешних сил, 10 -6 Дж	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

Взаимодействие электрических зарядов

На рисунке изображены два заряженных шара и пробный заряд В. Величины зарядов и масса тела даны в карточке. Используя эти данные, выполните задания, ответьте на вопросы.

1 Каково расстояние между центрами шаров?

2 С какой силой взаимодействуют между собой заряды на шарах?

3 Перечертите расположение шаров и пробного заряда q к себе в тетрадь, вычислите и начертите в выбранном масштабе векторы напряжённости электрического поля в точке В от каждого заряженного шара, найдите величину и направление суммарного вектора в этой точке поля.

4 С какой силой действует электрическое поле на помещённый в точку В пробный заряд?

5 Какое ускорение получает тело с пробным зарядом q в этой точке. (Масса тела указана на карточке.)?

6 Определите по масштабу величину радиусов шаров и вычислите потенциалы на шарах в киловольтах.

7 Вычислите потенциалы электрического поля в точках В и С.

8 Какую работу должны совершать внешние силы для перемещения пробного заряда q из точки В в точку С?

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 9

Вариант 10

1 Расстояние между центрами шаров:

2 Модуль силы взаимодействия между зарядами q 1 и q 2:

3 Модуль напряжённости электрического поля в точке В:

Изобразим векторы напряжённости и на чертеже в масштабе: сторона клеточки равна . Построим вектор напряжённости . Направление его указано на чертеже, а модуль вычисляем:

4 Модуль силы, с которой поле действует на пробный заряд q в точке B:

5 Модуль ускорения в точке В составит:

Проведем примерную линию напряжённости электрического поля через точку В. Эта линия должна быть касательной к направлению вектора и перпендикулярна к поверхности шара, несущего заряд q 2 . Так как пробный положительный заряд q приближается к отрицательному заряду q 2 , то сила и ускорение по мере движения заряда q будут увеличиваться.

6 Потенциалы на шарах, несущих заряды q 1 и q 2. В единицах СИ определяется по формуле: где ед. СИ, тогда

На карточке изображен плоский конденсатор. Указана его толщина. Рядом изображена форма пластины конденсатора. Размеры пластины даны в миллиметрах. Используя данные на карточке, выполните задания, ответьте на вопросы.

1 Вычислите активную площадь конденсатора.

2 Вычислите электроемкость конденсатора.

3 Какова напряженность поля между пластинами конденсатора?

4 Найдите величину заряда на конденсаторной пластине.

5 С какой силой действует поле конденсатора на заряд q 1 , величина которого указанна в карточке?

6 Какую электроемкость в микрофарадах будут иметь 100 таких же конденсаторов, соединенных параллельно, если расстояние между пластинами уменьшить до 0,1 мм и проложить между ними такой же толщины слюду. Диэлектрическую постоянную слюды считать равной 6.

Сделал, что мог,

• Сделал, что мог,

• пусть другие сделают лучше.

• И. Ньютон.

• . Сформулировать закон всемирного тяготения и записать формулу, выражающую зависимость между величинами.

• 2. Изучить физическую сущность гравитационной постоянной.

• 3. Границы применимости закона всемирного тяготения

• 4. Научиться решать задачи на применение закона всемирного тяготения.

Что произойдет, если?..

• Что произойдет, если?..

• Мы уронили поклажу из рук…

• Мы подбросили вверх мяч…

• Мы бросили в горизонтальном направлении палку…

М. Ломоносов

• М. Ломоносов

• Английский ученый Исаак Ньютон первым сформулировал закон всемирного тяготения

• - дальнодействующие; - для них не существует преград; - направлены вдоль прямой, соединяющей тела; - равны по величине; - противоположны по направлению.

Формула применима:

• Формула применима:

• - если размеры тел пренебрежительно малы по сравнению с расстоянием между ними;

• - если оба тела однородны и имеют шарообразную форму;

Формула применима:

• Формула применима:

• - если одно из взаимодействующих тел – шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела

Задача №1

• Задача №1

• Рассчитайте силу всемирного тяготения между двумя учениками, сидящими за одной партой.

• Массы учеников 50 килограмм, расстояние один метр.

• Получаем силу, равную 1.67*10-7 Н .

• Сила так незначительна, что не разорвет даже нить.

• С какой силой козла тети Маши притягивает капуста в огороде бабы Глаши, если он пасется от нее на расстоянии 10 метров? Масса козла Гришки равна 20 кг, а капуста в этом году выросла большая да сочная, ее масса составляет 5 кг.

• Каково расстояние между шарами массой по 100 кг каждый, если они притягиваются друг к другу с силой 0,01Н?

ДАНО: Решение:

• ДАНО: Решение:

• m1=m2 =100кгИз закона всемирного

• тяготения:

• F= 0,01Н F= G*m1m2/ R2

• _____________ выразим расстояние:

• R -? R = (G*m1m2/ F) ½

• Вычислим:

• R = (6,67*10 -11Нм2/кг2 *100кг*100 кг/0,01Н)1/2

• R = 8,2*10-3 м

• Ответ : R = 8,2*10-3 м

• Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 0,1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67*10 -15 Н. Какова масса каждого шарика?

ДАНО: Решение:

• ДАНО: Решение:

• m1=m2 = mИз закона всемирного

• R=0,1 м тяготения:

• F= 6,67*10 -15Н F= G*m1m2/ R2

• _____________ выразим массу тел:

• m-? m= (F*R2/G) ½

• Вычислим:

• m= (6,67*10 -15 Н *0,01м2/6,67*10 -11Нм2/кг2)1/2

• m= 0,001 кг

• Ответ: m= 0,001 кг

• Открытие закона всемирного тяготения дало возможность объяснить обширный круг земных и небесных явлений:

• движение тел под действием сил тяготения вблизи поверхности Земли;

• движения планет Солнечной системы и их естественных и искусственных спутников;

• траектории комет и метеоров;

• явление приливов и отливов;

• были объяснены возможные траектории небесных тел;

• вычислены солнечные и лунные затмения, рассчитаны массы и плотности планет

подведем итоги:

• подведем итоги:

• Ньютон установил,

• что все тела во Вселенной взаимно притягивают друг друга.

• Взаимное притяжение между всеми телами называется всемирным тяготением – гравитационной силой.

§ 15, упражнение 15 (3; 5)

• § 15, упражнение 15 (3; 5)