Конспект урока физики в 11 классе
Тема: «Электромагнитные волны»
Учитель: Бакурадзе Л.А.
Урок: 20
Дата: 14.11.2014
Цели урока:
Учебная: познакомить учащихся с особенностями распространения электромагнитных волн; историей изучения свойств этих волн;
Воспитательная: ознакомить учащихся с биографией Генриха Герца;
Развивающая: способствовать развитию интереса к предмету.
Демонстрации: слайды, видеоролик.
ПЛАН УРОКА
Оргмомент (1 мин.)
Повторение (5 мин.)
Изучение нового материала (20 мин.)
Закрепление (10 мин.)
Домашнее задание (2 мин.)
Итоги урока (2 мин.)
ХОД УРОКА
Оргмомент
(СЛАЙД № 1) . Сегодня познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных.
Повторение
Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:
Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)
Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)
Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина волны равна произведению скорости волны и периода колебаний)
(СЛАЙД № 2)
Изучение нового материала
Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна – результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.
Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.
Электромагнитная волна – распространение электромагнитного поля в пространстве.
(СЛАЙД № 3) (СЛАЙД № 3) (СЛАЙД № 3)
Схема распространения электромагнитной волны представлена на рисунке. Необходимо запомнить, что вектора напряженности электрического поля, магнитной индукции и скорости распространения волны взаимно перпендикулярны.
Этапы создания теории электромагнитной волны и ее практического подтверждения.
Майкл Фарадей (1831 г.)
(СЛАЙД № 4) Он претворил свой девиз в жизнь. Превратил магнетизм в электричество:
(СЛАЙД № 4)
Максвелл Джеймс Клерк (1864 г.)
(СЛАЙД № 5) Ученый-теоретик вывел уравнения, которые носят его имя.
(СЛАЙД № 5) Из этих уравнений следует, что переменное магнитное поле создает
(СЛАЙД № 5) вихревое электрическое поле,
(СЛАЙД № 5) а оно создает переменное магнитное поле. Кроме того, в его уравнениях была постоянная величина
(СЛАЙД № 5) – это скорость света в вакууме. Т.Е. из этой теории следовало, что электромагнитная волна распространяется в пространстве со скоростью света в вакууме. Поистине гениальная работа была оценена многими учеными того времени, а А. Эйнштейн говорил, что самым увлекательным во время его учения была теория Максвелла.
Генрих Герц (1887 г.)
(СЛАЙД № 6) . Генрих Герц родился болезненным ребенком, но стал очень сообразительным учеником. Ему нравились все предметы, которые изучал. Будущий ученый любил писать стихи, работать на токарном станке. После окончания гимназии Герц поступил в высшее техническое училище, но не пожелал быть узким специалистом и поступил в Берлинский университет, чтобы стать ученым. После поступления в университет Генрих Герц стремиться заниматься в физической лаборатории, но для этого необходимо было заниматься решением конкурсных задач. И он взялся за решение следующей задачи: обладает ли электрический ток кинетической энергией? Эта работа была рассчитана на 9 месяцев, но будущий ученый решил ее через три месяца. Правда, отрицательный результат, с современной точки зрения неверен. Точность измерения необходимо было увеличить в тысячи раз, что тогда не представлялось возможным.
Еще будучи студентом, Герц защитил докторскую диссертацию на «отлично» и получил звание доктора. Ему было 22 года. Ученый успешно занялся теоретическими исследованиями. Изучая теорию Максвелла, он показал высокие экспериментальные навыки, создал прибор, который называется сегодня антенной и с помощью передающей и приемной антенн осуществил создание и прием электромагнитной волны
(СЛАЙД № 6 ) и изучил все свойства этих волн.
(СЛАЙД № 6) Он понял, что скорость распространения этих волн конечна и равна (СЛАЙД № 6) скорости распространения света в вакууме. После изучения свойств электромагнитных волн он доказал, что они аналогичны свойствам света.
К сожалению, эта робота окончательно подорвала здоровье ученого. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре он скончался.
Генрих Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические формулы, а Герц превратил математические образы в видимые и слышимые электромагнитные волны.
Слушая радио, просматривая телевизионные передачи, мы должны помнить (СЛАЙД № 7) об этом человеке.
Не случайно единица частоты колебаний названа в честь Герца, и совсем не случайно первыми словами, переданными русским (СЛАЙД № 8) физиком А.С. Поповым с помощью беспроводной связи, были «Генрих Герц», зашифрованные азбукой Морзе.
Попов совершенствовал приемную и передающую антенну и вначале была осуществлена связь на расстоянии 250 м, затем на 600 м. И в 1899 году ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 – на 150 км. В 1900 году радиосвязь помогла провести спасательные работы в Финском заливе. В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан.
Закрепление
Ответьте на вопросы:
(СЛАЙД № 9)
Что такое электромагнитная волна?
(СЛАЙД № 9)
Кто создал теорию электромагнитной волны?
(СЛАЙД № 9)
Кто изучил свойства электромагнитных волн?
Заполните таблицу ответов в тетради, помечая номер вопроса.
(СЛАЙД № 10)
Решим задачу.
(СЛАЙД № 11)
Домашнее задание
(СЛАЙД № 12) Необходимо подготовить сообщения о различных видах электромагнитного излучения, перечислив их особенности и рассказать об их применении в жизни человека. Сообщение по длительности должно составлять пять минут. Темы сообщений:
Волны звуковой частоты
Радиоволны
СВЧ излучение
Инфракрасное излучение
Видимый свет
Ультрафиолетовое излучение
Рентгеновское излучение
Гамма излучение
Подведение итогов.
Спасибо за внимание и за работу!!!
Просмотр содержимого презентации
«+11 кл.Тема урока. Электромагнинтые волны. 20»
ФИЗИКА 11 класс ПРЕЗЕНТАЦИЯ УРОКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Бакурадзе Л. А.
Электромагнитная волна – переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве
Излучение электромагнитных волн возникает при ускоренном движении электрических зарядов
Девиз:
«Превратить магнетизм в электричество»!!!
1831 г.
Открыл явление электромагнитной индукции
~ магнитное поле ~ электрический ток
Создал теорию электромагнитного поля (1864 г.)
- ~ магнитное поле
~ электрическое поле
- ~ электрическое поле
~ магнитное поле
- Vв = с = сonst = 3∙10 8 м/с
Экспериментально обнаружил существование электромагнитных волн (1887 г.)
- Изучил свойства электромагнитных волн
- Определил скорость электромагнитной волны
- Доказал, что свет – частный случай электромагнитной волны
- Почему лампочка в приемной антенне изменяет свой накал при внесении металлического стержня?
- Почему этого не происходит при замене металлического стержня на стеклянный?
Осуществил радиотелеграфную связь в Санкт-Петербурге (1895 г.)
Связь на расстояние
150 км (1901 г.)
Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан (1901 г.)
1. Что такое электромагнитная волна?
2. Кто создал теорию электромагнитной волны?
3. Кто изучил свойства электромагнитных волн?
Обратно пропорционально
- Как зависит длина волны от частоты колебания?
- Что произойдет с длиной волны, если период колебания частиц увеличится в 2 раза?
Увеличится в 2 раза
- Как изменится частота колебания излучения при переходе волны в более плотную среду?
Не изменится
- Что является причиной излучения электромагнитной волны?
- Где используются электромагнитные волны?
Заряженные ч-цы, движущиеся с ускорением
Решите задачу
Краснодарский телецентр передает две несущие волны: несущая волна изображения с частотой излучения 93,2 Гц и несущая волна звука 94,2 Гц. Определить длины волн, соответствующие данным частотам излучения.
Подготовить сообщения о применении волн разной частоты и их особенностях (продолжительность сообщения 5 мин.)
- Волны звуковой частоты
- Радиоволны
- СВЧ излучение
- Инфракрасное излучение
- Видимый свет
- Ультрафиолетовое излучение
- Рентгеновское излучение
- Гамма излучение
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области « Губернский техникум м. р. Кошкинский»
Профессия: 23.01.03 Автомеханик 2 курс
Физика
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ
ПО ТЕМЕ: « ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В НАШЕЙ ЖИЗНИ»
Преподаватель Якимова Эльвира Константиновна
Урок- обобщение темы « Электромагнитные волны»
Тема: ВСЁ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛНАХ
Тип: обобщения и систематизация знаний
Вид: семинар
Методическая цель:
Цель:
Показать практическую направленность преподавания физики;
Проверка усвоения знаний по теме.
Задачи:
образовательные:
Обобщить знания об электромагнитных излучениях (полях), встречающихся в быту;
Выяснить положительное и отрицательное воздействие этих полей на организм человека,
Сформировать принципы защиты от вредного воздействия полей, либо уменьшения их вредного воздействия.
развивающие:
Продолжить развитие логического мышления, -способности правильно формулировать свои мысли в процессе обобщения изученного, умения вести учебный диалог;
воспитательные:
Воспитание познавательного интереса к физике, положительного отношения к знаниям, бережного отношения к здоровью.
Воспитывать культуру устной речи, уважение к окружающим.
Методическая оснащённость и оборудование:
мультимедийная техника, бытовые приборы, рабочие листы; справочные материалы (значение
напряженности магнитной индукции электромагнитного поля бытовых приборов)
Методы: объяснительно-иллюстративный, практический.
Урок по теме: " Всё об электромагнитных волнах "
« Кругом нас, в нас самих, всюду и везде,
вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь,
идут излучения разной длины волны…
Лик земли ими меняется,
ими в значительной мере лепится.»
В.И.Вернадский
Что такое электромагнитная волна?
Ответы: Электромагнитная волна - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве и переносящие энергию.
Электромагнитные волны представляют собой возмущения магнитных и электрических полей, распределяющиеся в пространстве.
Электромагнитными волнами называют электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Первым ученым, который вообще предсказал их существование, стал Фарадей. Свою гипотезу он выдвинул в 1832-м году. Построением теории впоследствии занимался Максвелл. К 1865-му году он завершил эту работу. Теория Максвелла нашла свое подтверждение в опытах Герца в 1888-м году.
К эм волнам относятся волны ….
Ответ: К э.м. волнам относятся волны, длины которых колеблются от 10 км (радиоволны) до меньше 5 пм (5 . 10 -12 ) (гамма лучи)
3. Перечислите основные свойства электромагнитных волн.
Ответ:
Преломление.
Отражение.
ЭМ волна является поперечной.
Скорость эм волн в вакууме равна скорости света.
Электромагнитные волны распространяются во всех средах, но скорость будет ниже чем в вакууме.
ЭМ волна несет энергию.
При переходе из одной среды в другую частота волны не меняется.
4. Почему электромагнитное поле влияет на человека?
Человек – антенна, принимающая электромагнитные волны, тело человека – проводник через который эм поле хорошо проходит, следовательно, на естественные электромагнитные колебания организма накладывается дополнительное электромагнитное поле, за счет чего нарушается естественное биополе человека.
5.От чего зависит биологический эффект действия электромагнитного поля?
Преподаватель: снова берем рабочие листы -
Самостоятельная работа.
СХЕМА 1
Ответы: Биологический эффект зависит от:
-значений Е (напряженности электрического поля);
-значений В (магнитной индукции);
-значений w (частоты), от времени воздействия.
Преподаватель:Биологический эффект может быть положительным (возникновение жизни на Земле, акселерации, методы лечения в медицине) и отрицательным. Медики установили, что длительное пребывание в искусственно созданном электромагнитном поле дает…
(Таблица на доске).
Преподаватель: Ощущали ли вы на себе такие действия электромагнитного поля и когда? Какие бытовые приборы создают электромагнитное поле в вашей квартире?
Самостоятельная работа.
Преподаватель: Все работающие электроприборы (и электропроводка) создают вокруг себя электромагнитное поле, которое вызывает движение заряженных частиц: электронов, протонов, ионов или молекул-диполей. Клетки живого организма состоят из заряженных молекул – белков, фосфолипидов (молекул клеточных мембран), ионов воды – и тоже обладают слабым электромагнитным полем. Под влиянием сильного электромагнитного поля молекулы, обладающие зарядом, совершают колебательные движения. Это даёт начало целому ряду процессов как позитивных (улучшение клеточного метаболизма), так и негативных (например, разрушение клеточных структур).
В нашей стране исследования влияния электромагнитных полей на человека и животных ведутся больше 50 лет. Проведя сотни экспериментов, российские ученые установили, что, все бытовые электроприборы являются источниками электромагнитного излучения, но как именно влияет на нас электромагнитное поле от обычных бытовых приборов и насколько оно вредно для здорового человека – вопрос спорный, поэтому разумно по возможности стараться свести к минимуму его воздействие.
Чтобы сформировать принципы защиты от вредного воздействия электромагнитных излучений, учащимся предлагается поработать со справочными материалами.
(
Приложение № 2
Таблица 1.ПДУ (предельно допустимые уровни).
Таблица 2. Как же обезопасить себя от вредного воздействия электромагнитного поля, или хотя бы уменьшить биологический эффект?Досмотрим презентацию (с 11 слайда и до конца)
Подведение итога.
Выводы:
1. Экранирование металлом источников электромагнитного излучения (провода, катушки индуктивности и т.п.) ,
2. Выдерживать безопасное расстояние.
3. Все бытовые электроприборы должны быть исправны и соответствовать ПДУ. (Сертификат качества).
4. Зеленые насаждения активно поглощают электромагнитные волны.
Памятка “Полезно знать” раздается каждому ученику.
Домашнее задание.
Преподаватель: Вместе с родными дома обсудите памятку “Полезно знать” дома, может ваши близкие в нашу памятку добавят что-то полезное и нужное.
Список использованной литературы:
Марон А.Е. контрольные работы по физике: 10 – 11 кл.: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 2003.
Рымкевич А.П. Задачник. 10 – 11 кл.: Пособие для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2003.
Степанова Г.Н. Сборник задач по физике: Для 10 – 11 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2003.
5. ›
Учитель физики МБОУ СОШ №42 г. Белгорода
Кокорина Александра Владимировна
Класс: 9
Предмет: Физика.
Дата проведения :
Тема: “Электромагнитное поле (ЭМП) ”.
Тип: комбинированный урок.
Цели урока:
образовательные:
— поверить ранее полученные знания;
— обеспечить восприятие, осмысление, первичное запоминание понятия «электромагнитное поле», взаимосвязи электрического и магнитного полей;
— организовать деятельность учащихся по воспроизведению изученной информации;
воспитательные:
— воспитание мотивов труда, добросовестного отношения к труду;
— воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям;
— показ роли физического эксперимента и физической теории в изучении физических явлений.
развивающие:
— развитие умений творчески подходить к решению самых разнообразных задач;
— развитие умений действовать самостоятельно;
Средства обучения:
— доска и мел;
Методы обучения:
— объяснительно – иллюстративный.
Структура урока (этапы):
организационный момент (2 мин);
актуализация опорных знаний(10 мин);
изучение нового материала (17 мин);
проверка понимания полученной информации (8 мин);
подведение итогов урока (2 мин);
информация о домашнем задании (1 мин).
Ход урока
Деятельность учащихся | ||||||||||||
— приветствие “Здравствуйте ребята”. — фиксация отсутствующих “Кто сегодня отсутствует?” | — здороваются с учителем “Здравствуйте” — дежурный называет отсутствующих |
|||||||||||
— физический диктант “На столах у вас лежат чистые листы, подпишите их и укажите номер варианта, на котором вы сидите. Я буду диктовать вам вопросы по одному сначала для 1-го, потом для 2-го варианта. Будьте внимательны ” Вопросы к диктанту: 1.1 Чем порождается магнитное поле? 1.2 Как наглядно можно показать магнитное поле? 2.1 Каков характер линий НМП? 2.2 Каков характер линий ОМП? 3.1 Магнитная индукция: формула, единицы измерения. 3.2 Линии магнитной индукции – это … 4.1 Что можно определить по правилу правой руки? 4.2 Что можно определить по правилу левой руки? 5.1 Явление ЭМИ – это … 5.2 Переменный ток – это … “Теперь передайте свои работы на первые парты. Кто не справился с заданием?” (разобрать вопросы, вызвавшие затруднения) | — подписывают работы — отвечают на вопросы Ответы: 1.1 движущимися зарядами 1.2 магнитными линиями 2.1 искривлены, их густота меняется 2.2 параллельны друг другу, расположены с одинаковой частотой 3.1 B = F / (I · l ), Тл 3.2 линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции 5.1 при изменении м.п., пронизывающего контур замкнутого проводника, в проводнике возникает ток 5.2 ток, периодически меняющийся во времени по модулю и направлению |
|||||||||||
— беседа с классом: “Тема нашего урока записана на доске. А кто мне скажет, в каком году и кем было открыто явление ЭМИ?” “В чём оно заключается?” “При каких условиях в проводнике протекает ток?” “Значит можно сделать вывод, что переменное м. п., пронизывающие замкнутый контур проводника, создаёт в нём э.п., под действием которого и возникает индукционный ток”. — объяснение нового материала: “Опираясь на этот вывод, Джеймс Клерк Максвелл в 1865 создал сложную теорию ЭМП. Мы с вами рассмотрим только её основные положения. Записывайте”. Основные положения теории: 3. Эти порождающие друг друга переменные э.п. и м.п. образуют ЭМП. 5. (на следующем уроке) “Вокруг зарядов, движущихся с постоянной скоростью создаётся постоянное м.п. Но если заряды движутся с ускорением, то возбуждаемое ими м.п. периодически меняется. Переменное э.п. создаёт в пространстве переменное м.п., которое в свою очередь порождает переменное э.п. и т.д.” Переменное э.п. – вихревое . | — отвечают устно на вопросы учителя “Майкл Фарадей, в 1831 году” “при изменении м.п., пронизывающего контур замкнутого проводника, в проводнике возникает ток” “ если в нём есть э.п.” — записывают в тетради, что диктует учитель |
|||||||||||
“Теперь начертите в тетрадях таблицу как на доске. Заполним её вместе”
| — чертят таблицу и заполняют вместе с учителем |
|||||||||||
— обобщение и систематизация: “Итак, с каким важным понятием вы познакомились сегодня на уроке? Правильно, с понятием ЭМП. А что вы про него можете сказать?”. — рефлексия: «у кого возникли трудности в понимании материала?» Оценка поведения и успеваемости отдельных учащихся на уроке. | — отвечают на вопросы |
|||||||||||
— информация о домашнем задании “§ 51 , подготовиться к контрольной работе. Урок окончен. До свидания”. | — записывают домашнее задание — прощаются с учителем: “До свидания”. |
У учеников в тетрадях должно быть:
Тема: “Электромагнитное поле (ЭМП) ”.
1856 год – Дж. Кл. Максвелл создал теорию ЭМП.
Основные положения теории:
1.Всякое изменение со временем м.п. приводит к возникновению переменного э.п.
2. Всякое изменение со временем э.п. приводит к возникновению переменного м.п.
3. Эти порождающие друг друга переменные э.п. и м.п. образуют ЭМП .
4. Источник ЭМП – ускоренно движущиеся заряды.
Переменное э.п. – вихревое .
вихревое | электростатическое | |
характер | периодически изменяется со временем | не меняется со временем |
источник | ускоренно движущиеся заряды | неподвижные заряды |
силовые линии | замкнуты | начинаются на “+”; заканчиваются на “-” |
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
по теме « Электромагнитное поле и электромагнитные волны»
| ФИО | Косинцева Зинаида Андреевна |
|
| Место работы | ДФ ГБПОУ «КТК» |
|
| Должность | преподаватель |
|
| Предмет | ||
| 5. | Класс | 2 курс профессия «Повар, кондитер», «Сварщик» |
| 6. 7. | Тема Номер урока в теме | Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 27 |
| 8. | Базовый учебник | В.Ф. Дмитриева Физика: для профессий и специальностей технического профиля: для общеобразоват. учреждений: учебное пособие нач. и сред.проф.образования Учебник: -6-е изд. стер.-М.:Издательский центр «Академия», 2013.-448с. |
Цели урока:
- обучающие
повторить и обобщить знания студентов по разделу «Электродинамика»;
- развивающие
способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;
развитие способности к самооценке и самоанализу собственной мыслительной деятельности и ее результатов;
проверить уровень самостоятельности мышления учащихся по применению имеющихся знаний в различных ситуациях.
- воспитательные
побуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям;
воспитание духа соревнования, ответственности за товарищей, коллективизм.
Тип урока Урок - семинар
Формы работы студентов словесная передача информации и слуховое восприятие информации; наглядная передача информации и зрительное восприятие информации; передача информации с помощью практической деятельности; стимулирование и мотивация; методы контроля и самоконтроля.
Средства обучени я : Презентации; доклады; кроссворды; задания для тестированного опроса;
Оборудование: ПК, ИД, проектор, презентации ppt , видеоурок, ПК- рабочие места студентов, тесты.
Структура и ход урока
Таблица 1.
СТРУКТУРА И ХОД УРОКА
| Этап урока | Название используемых ЭОР (с указанием порядкового номера из Таблицы 2) | Деятельность учителя (с указанием действий с ЭОР, например, демонстрация) | Деятельность ученика | Время (в мин.) |
|
| Организационный момент | Приветствие обучающихся | Приветствуют преподавателя | |||
| Актуализация и коррекция опорных знаний | 1. Огинский «Полонез» | Демонстрирует видеофрагмент. | |||
| Вступительное слово преподавателя | 1,. Презентация, Слайд №1 Слайд №2 | Объявление темы урока Объявление целей и задач | Слушают и записывают | ||
| Повторение | Устная работа с определениями и законами Тестовый опрос –Тест № 20 | Распределяет по рабочим местам Включает электронный журнал для тестов Демонстрирует тест на экран | Работают за ПК и в тетрадях | ||
| Познание новых открытий Выступления студентов 1. Гениальный самоучка Майкл Фарадей. 2. Основатель теории электромагнитного поля Джеймс Максвелл. 3. Великий экспериментатор Генрих Герц. 4. Александр Попов. История радио 5. Просмотр видефильма об А.С.Попове | 1, Презентация, Слайд №4 2. Презентация 3. Презентация 4. Презентация 5. Презентация | Координирует выступление студентов, помогает и оценивает | Слушают выступление студентов, записывают, задают вопросы, Характеризуют выступление | ||
| Рефлексия | 6, Кроссворд | Организует работу на ПК | Решают кроссворд | ||
| Подведение итогов урока | 1, Слайд №10 | Выставляет оценки, подводит итог | Выставляют оценки | ||
| Домашнее задание | 1,Слайд №5 | Разъясняет домашнее задание - Презентация «» | Записывают задание |
Приложение к плану-конспекту урока
по теме « Электромагнитное поле и электромагнитные волны »
Таблица 2.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР
| Название ресурса | Тип, вид ресурса | Форма предъявления информации (иллюстрация, презентация, видеофрагменты, тест, модель и т.д.) | ||
| Огинский «Полонез» | информационный | видеофрагмент |
|
|
| Конспект урока | информационный | презентация | ||
| Доклад «Гениальный самоучка Майкл Фарадей» | информационный | презентация | ||
| Доклад « Основатель теории электромагнитного поля Джеймс Максвелл » | информационный | презентация | ||
| Великий экспериментатор Генрих Герц» | информационный | презентация | ||
| «Александр Попов. История радио» | информационный | Презентация Видеоурок Принцип радиотелефонной связи. Простейший радиоприемник. | Lkvideouroki .net . № 20. |
|
| Фильм «А.С.Попов» | информационный | Интернет-технология | www.youtube.com Изобретение радио, Попов Александр Степанович,Попов. |
|
| Практический | Программа MyTest . | №20 Lkvideouroki .net . |
||
| Кроссворд | Практический | презентация |
Сценарий проведения урока с использованием современных педагогических технологий.
Тема урока
«Электромагнитные волны»
Цели урока:
Обучающая : Изучить электромагнитные волны, историю их открытия, характеристики и свойства.
Развивающая : развивать умение наблюдать, сравнивать, анализировать
Воспитывающая : формирование научно-практического интереса и мировоззрения
План урока:
Повторение
Ознакомление с историей открытия электромагнитных волн:
Закон Фарадея (проведение опыта)
Гипотеза Максвелла (проведение опыта)
График электромагнитной волны
Уравнения электромагнитной волны
Характеристики электромагнитной волны: скорость распространения, частота, период, амплитуда
Закрытый колебательный контур
Открытый колебательный контур. Опыты Герца
Графическое и математическое представление электромагнитной волны
Экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн.
Свойства электромагнитных волн
Актуализация знаний
Получение домашнего задания
Оборудование:
Компьютер
Интерактивная доска
Проектор
Катушка индуктивности
Гальванометр
Магнит
Программно-аппаратный цифровой измерительный комплекс лабораторного оборудования «Научные развлечения»
Персональные готовые карточки с графическим представлением электромагнитной волны, основными формулами и домашним заданием (Приложение 1)
Видеоматериал из электронного приложения к комплекту Физика 11 класс (УМК Мякишев Г . Я ., Буховцев Б.Б.)
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ
Информационная карта
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНИКА
Мотивационный этап – Введение в тему урока
Дорогие ребята! Сегодня мы с вами приступим к изучению последнего раздела в большой теме «Колебания и волны» к электромагнитным волнам.
Мы узнаем историю их открытия, познакомимся с учеными, приложившим к этому свои руки. Узнаем как смогли впервые получить электромагнитную волну. Изучим уравнения, график и свойства электромагнитных волн.
Для начала, давайте вспомним, что такое волна и какие виды волн вы знаете?
Волна - это колебания, распространяющиеся во времени. Волны бывают механические и электромагнитные.
Механические волны – разнообразны, они распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, можем ли мы их засечь с помощью наших органов чувств? Приведите примеры.
Да, в твердых средах – это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости- волны на море, в газах - это распространения звуков.
С электромагнитными волнами не все так просто. Мы с вами находимся в классе и совершенно не чувствуем и не осознаем какое количество электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Может кто-то из вас уже может привести примеры волн, которые здесь присутствуют?
Радиоволны
Телевизионные волны
- Wi - Fi
Свет
Излучения мобильных телефонов и оргтехники
К электромагнитным излучениям относятся и радиоволны и свет от Солнца и рентген и радиация и многое другое. Если бы мы визуализировали бы их, то за таким огромным количеством электромагнитных волн не смогли бы увидеть друг друга. Они служат главным носителем информации в современной жизни и в то же время являются мощным отрицательным фактором, воздействующим на наше здоровье.
Организация деятельности учащихся по созданию определения электромагнитной волны
Сегодня мы с вами пройдем по следам великих ученых физиков, открывших и сгенерировавших электромагнитные волны, узнаем, какими уравнениями они описываются, исследуем их свойства и характеристики. Записываем тему урока «Электромагнитные волны»
Мы с вами знаем, что в 1831г. Английский физик Майкл Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции. В чем оно проявляется?
Давайте повторим один из его опытов. Какова формула закона?
Учащимся проводится опыт Фарадея
Изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом контуре.
Да, в замкнутом контуре появляется индукционный ток, который мы регистрируем с помощью гальванометра
Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. При этом, не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами Фарадей не мог подтвердить свои опыты теорией и математическим аппаратом. В этом ему помог другой выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831-1879)
Максвелл дал несколько иную трактовку закону электромагнитной индукции: « Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты»
Итак, даже если проводник не замкнут, изменение магнитного поля вызывает в окружающем пространстве индукционное электрическое поле, которое является вихревым. Каковы свойства вихревого поля?
Свойства вихревого поля:
Его линии напряженности замкнуты
Не имеет источников
Также нужно добавить, что работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна не нулю, а ЭДС индукции
Кроме того Максвелл выдвигает гипотезу о существовании обратного процесса. Как вы думаете, какую?
«Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле»
А как мы можем получить изменяющееся во времени электрическое поле?
Изменяющимся во времени током
Что представляет из себя ток?
Ток- упорядоченно движущиеся заряженные частицы, в металлах- электроны
Тогда как они должны двигаться, чтобы ток был переменным?
С ускорением
Правильно, именно ускоренные движущиеся заряды вызывают переменное электрическое поле. Теперь попробуем зафиксировать изменение магнитного поля с помощью цифрового датчика, поднося его к проводам с переменным током
Ученик проводит эксперимент по наблюдению изменений магнитного поля
На экране компьютера мы наблюдаем, что при поднесении датчика к источнику переменных токов и его фиксации происходит непрерывное колебание магнитного поля, а значит перпендикулярно ему возникает переменное электрическое поле
Таким образом, возникает непрерывная взаимосвязанная последовательность: изменяющееся электрическое поле порождаем переменное магнитное, которое своим явлением снова порождает изменяющееся электрическое поле и т.д.
Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства. Распространяющееся переменное электромагнитное поле и есть электромагнитная волна.
Итак, гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе ему удалось вывести систему уравнений, описывающую взаимные превращения магнитного и электрического полей и даже определить их некоторые свойства.
Ребятам раздаются персональные карточки с графиком и формулами
Выкладки Максвелла:
Организация деятельности учащихся на определение скорости электромагнитных волн и других характеристик
ξ-диэлектрическая проницаемость вещества, мы считали емкость конденсатора, - магнитная проницаемость вещества – характеризуем магнитные свойства веществ, показывает будет вещество парамагнетиком, диамагнетиком или ферромагнетиком
Давайте рассчитаем скорость электромагнитной волны в вакууме, тогда ξ = =1
Ребята рассчитывают скорость , после чего проверяем все на проекторе
Длина, частота, циклическая частота и период колебаний волны вычисляются по знакомым нам из механики и электродинамике формулам, напомните мне их пожалуйста.
Ребята записывают на доске формулы λ=υТ, , , проверяем их правильность на слайде
Максвелл также теоретически вывел формулу энергии электромагнитной волны, причем . W эм ~ 4 Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты.
Теория Максвелла вызвала резонанс в физическом обществе, но экспериментально он не успел подтвердить свою теорию, тогда эстафету подхватил германский физик Генрих Герц (1857- 1894). Удивительно, но Герц хотел опровергнуть теорию Максвелла, для этого он придумал простое и гениальное решение по получению электромагнитных волн.
Давайте вспомним, где мы уже наблюдали взаимное превращение электрической и магнитной энергий?
В колебательном контуре.
В закрытом колебательном контуре, из чего он состоит?
Это цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят взаимные электромагнитные колебания
Все верно, только колебания происходили «внутри» цепи и главной задачей ученых стало генерирование этих колебаний в пространство и, естественно, их регистрация.
Мы уже сказали, что энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W эм ~ν 4 . Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. Какой формулой определяется частота в колебательном контуре?
Частота колебаний в закрытом контуре
Что мы можем сделать, чтобы увеличить частоту?
Уменьшить емкость и индуктивность, а значит уменьшить количество витков в катушке и увеличить расстояние меду пластинами конденсатора.
Тогда Герц постепенно «распрямил» колебательный контур, превратив его в стержень, названный им "вибратором".
Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров.
Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.
Индуктор Румкорфа создавал на концах своей вторичной обмотки очень высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, заряжающее сферы зарядами противоположных знаков. В определенный момент напряжение между шарами было больше напряжения пробоя и в искровом промежутке вибратора возникала электрическая искра , происходило излучение электромагнитных волн.
Давайте вспомним явление грозы. Молния – это та же искра. Как появляется молния?
Рисунок на доске:
Если между землей и небом возникает большая разность потенциалов, происходит «замыкание» цепи – возникает молния, ток проводится через воздух, несмотря на то, что он диэлектрик, напряжение снимается.
Таким образом, Герцу удалось сгенерировать э-м волну. Но надо еще её зарегистрировать, для этой цели в качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Переменное электромагнитное поле возбуждало в детекторе переменный ток, если частоты вибратора и приемника совпадали, происходил резонанс и в приемнике также возникала искра, которую визуально можно было зафиксировать.
Своими опытами Герц доказал:
1)существование электромагнитных волн;
2)волны хорошо отражаются от проводников;
3)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме).
Проведем опыт по отражению электромагнитных волн
Показывается опыт по отражению электромагнитных волн: телефон ученика убирается в полностью металлический сосуд и друзья пытаются ему дозвониться.
Сигнал не проходит
Ребята отвечают на вопрос опыта, почему нет сигнала сотовой связи.
Теперь давайте посмотрим видеофрагмент по свойствам электромагнитных волн и запишем их.
Отражение э-м волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения
Поглощение волн: э-м волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик
Преломление волн: э-м волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик
Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников (подробнее изучим в оптике)
Дифракция волн – отгибание волнами препятствий
Показывается видеофрагмент « Свойства электромагнитных волн»
Сегодня мы с вами узнали историю электромагнитных волн от теории до эксперимента. Итак, ответьте на вопросы:
Кто открыл закон о возникновении электрического поля при изменении магнитного?
В чем заключалась гипотеза Максвелла о порождении изменяющего магнитного поля?
Что такое электромагнитная волна?
На каких векторах она построена?
Что произойдет с длиной волны, если частоту колебания заряженных частиц увеличить в 2 раза?
Какие свойства электромагнитных волн вы запомнили?
Ответы ребят:
Фарадей – экспериментально открыл закон ЭДС и Максвелл расширил это понятие в теории
Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле
Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле
Напряженность, магнитная индукция, скорость
Уменьшится в 2 раза
Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение
Электромагнитные волны имеют различное применение в зависимости от своей частоты или длины волны. Они несут человечеству пользу и вред, поэтому к следующему уроку подготовьте сообщения или презентации на следующие темы:
Как я использую электромагнитные волны
Электромагнитное излучение в космосе
Источники электромагнитного излучения у меня дома, их влияние на здоровье
Воздействие электромагнитного излучения от сотового телефона на физиологию человека
Электромагнитное оружие
А также решите к следующему занятию задачи:
i =0.5 cos 4*10 5 π t
Задачи на карточках.
Спасибо за внимание!
Приложение 1
Электромагнитная волна:
1,25664*10 -6 Гн/м –магнитная постоянная
Задачи:
Частота вещания радиостанции «Маяк» в Московском регионе составляет 67,22Мгц. На какой длине волны работает эта радиостанция.
Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется по закону i =0.5 cos 4*10 5 π t . Найдите длину излучаемой волны.
