Тема урока: Заряженная частица в магнитном поле

ТЕМА УРОКА:  Заряженная частица в магнитном поле

10 класс (углубленный уровень)

Цель урока: изучение физических основ движения заряженных частиц в магнитном поле,  формирование аналитическое мышление и стремления к самостоятельному познанию окружающего мира.

Задачи:

Образовательные: изучить поведение движущихся электрических зарядов в магнитном поле; вывести формулы для описания этого движения

Развивающие: развить умения использовать для выявления свойств физических явлений  величин  и формул,  связывающих  данную физическую величину с другими величинами.  Развить интерес и способность учащихся на основе самостоятельного получения знаний и опыта познавательной деятельности

Воспитательная: создать условия способствующие овладению необходимыми навыками самостоятельной учебной деятельности.

Планируемые результаты урока:

Личностные: Самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений.

Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности. Формирование умений работать в парах. 

Предметные: знания о поведении и взаимодействии заряженных частиц в магнитном поле. Умения пользоваться математическими методами научного исследования.

ХОД УРОКА

Слайд из презентации	Деятельность учителя	Деятельность учеников
1  Этап постановка учебной задачи учащимися – мотивационный этап
Предлагает учащимся ответить на следующие вопросы: 1)вспомнить, вокруг чего можно обнаружить магнитное поле и на что оно  оказывает действие	Ученики отвечают: магнитное поле можно обнаружить вокруг магнита, вокруг проводника с током и вокруг движущегося заряда
2)Как взаимодействуют заряды, магниты, электрические токи	Одноименные магниты и заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Однонаправленные токи притягиваются, разнонаправленные отталкиваются.
	Сложнее определить взаимодействие между токами и магнитами, токами и зарядами, зарядами и магнитами. Учитель предлагает решать  несколько задач на доске. (см слайды)	Ученики решают задачи на месте в тетрадях, по очереди выходят и объясняют у доски. Озвучивая при этом правила левой и правой руки. 1 слайд: левая картинка - по правилу левой руки вектор магнитной индукции направлен влево, ток вниз, тогда сила Ампера от нас. Правая картинка – вектор магнитной индукции вниз ток на нас, сила Ампера вправо(по правилу левой руки). 2 слайд: левая картинка - вектор магнитной индукции вниз, скорость + заряда вправо, тогда сила Лоренца от нас (по правилу левой руки). Правая картинка – Вектор магнитной индукции вправо, скорость отрицательной частицы от нас, сила Лоренца вниз (по правилу левой руки). 3 слайд: левая картинка – вначале по правилу правой руки определяем направление вектора магнитной индукции – на нас, скорость + заряда вниз, сила Лоренца (по правилу левой руки) Правая картина – по правилу левой руки вектор магнитной индукции от нас, скорость отрицательной частицы вниз, сила Лоренца влево. (по правилу левой руки)
	Задает очередной вопрос: по каким траекториям может двигаться частица в магнитном поле? По каким траекториям движутся частицы на слайде	Ученики отвечают: по прямым линиям, окружностям и винтовым линиям По прямой, по окружности
	Предлагает следующее задание, изображенное на слайде.	Ученики выбирают правильный ответ – желтый и объясняют, почему его выбрали: 1 нейтрон, т. к. на него поле не действует; 2 протон т. к. по правилу левой руки сила на него действует вправо; 3 электрон т. к. по правилу левой руки сила на него действует вправо
	Предлагает очередное задание. Предлагает сформулировать цель  урока	Очередная задача на доске вызывает у учеников проблему. Они легко определяют, траекторию электрона (зеленая по правилу левой руки) и нейтрона (красная т. к. в магнитном поле не откланяется) А проблема состоит в том, по правилу левой руки положительные частицы откланяются влево, а вот какая траектория принадлежит протону, а какая альфа частице не могут.   Выдвигают цель: изучить поведение движущихся электрических зарядов в магнитном поле; вывести формулы для описания этого движения
2. Этап работы с новой деятельностной единицей содержания образования данного  урока
	Организует учебную деятельность Предлагает учащимся вывести формулы,  предложенные на доске.	Ученики изучают теоретический материал (можно по учебнику, можно через интернет) выписывают вывод формул в тетрадь
3  этап закрепления
	Организация понимания изученных явлений. Уточнение изученного материала Организует: - фронтальную  работу с тестовыми заданиями, предложенными в презентации - Работу с заданиями на соответствие (приложение 2) Возвращает к сладу с проблемной ситуацией	Ученики отвечают на вопросы, решают предложенные им задания, спрашивают  у учителя по заданиям, вызвавшим у них проблемы. Разрешают проблемную ситуацию, поставленную в середине урока: желтая траектория принадлежит протону, синяя альфа частице.
4 этап контроля и итога урока
	Попробуйте оценить свою работу на уроке по типам задач: 1)Задачи на взаимодействия 2)задачи на определение траектории движения 3)задачи на вывод формул 4)задачи на определение  изменения величин при изменение одной из величины Укажите на оценочном листе № типа задач, которые вызывают затруднения. Проверим, точно ли вы проанализировали свои знания при помощи теста (смотри приложение 3) Проверим (ответы высвечиваются на доске) Сравните еще раз с оценочным листом. Внесите в него уточнения.	Ученики заполняют оценочный лист, выписывают проблемы, которые остались Решают тест (5 заданий, по одному на каждый элемент знаний) (3 минуты) В оценочный лист вносят необходимые дополнения.

Приложение 2

1
2
3	б-частица движется по окружности в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца. Как изменится модуль силы Лоренца и период обращения частицы в этом поле, если в нём с той же скоростью по окружности будет двигаться протон? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Модуль силы  Лоренца Период обращения
4	Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R со скоростью υ. Что произойдёт с радиусом орбиты и периодом обращения частицы, если её скорость не изменится, а заряд увеличится?  Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться Радиус орбиты  частицы Период обращения  частицы

5	б-частица движется по окружности в однородном магнитном поле между полюсами магнита под действием силы Лоренца. После замены магнита по таким же траекториям стали двигаться протоны, обладающие той же скоростью. Как изменились индукция магнитного поля и модуль силы Лоренца? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Индукция магнитного поля Модуль силы Лоренца
6	Протон в однородном поле между полюсами магнита движется по окружности радиусом r с частотой обращения ν и центростремительным ускорением ацс. В этом же поле по окружности с таким же радиусом стала двигаться α-частица, обладающая такой же энергией, как и протон. Как изменились частота обращения в магнитном поле и центростремительное ускорение α-частицы по сравнению с протоном? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться Частота обращения Ускорение
7	Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R со скоростью υ. Что произойдёт со скоростью и периодом обращения этой частицы в данном поле при увеличении её кинетической энергии?  Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Скорость частицы Период её обращения

Приложение 3

1 вариант

Если  частица влетает в магнитное поле, то ее траектория движения может быть… А)прямая  Б)окружность  В)винтовая линия Г)и прямая, и окружность, и винтовая линия

Отрицательная частица влетает параллельно силовым линиям магнитного поля. Ее траектория …

Протон  влетает в однородное магнитное  поле, граница которого показана на рисунке пунктиром. Скорость частицы перпендикулярна границе поля. Какая из частиц правильно показывает траекторию движения частицы?

Протон массой m и зарядом q движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля B по окружности с радиусом R. Действием силы тяжести пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ А)Ускорение 1) qυB 2) B2q2R\m2 Б)Скорость движения 3)BqR\m 4) 2πm\qB

б-частица движется по окружности в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца. Как изменится модуль силы Лоренца, если в нём с той же скоростью по окружности будет двигаться протон?

2 вариант

1) Если  частица влетает в магнитное поле под углом к силовым линиям, то ее траектория движения может быть А)прямая  Б)окружность  В)винтовая линия Г)и прямая, и окружность, и винтовая линия

2) Положительная  частица влетает перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Ее траектория …

3) Электрон  влетает в однородное магнитное  поле, граница которого показана на рисунке пунктиром. Скорость частицы перпендикулярна границе поля. Какая из частиц правильно показывает траекторию движения частицы?

4) Заряженная частица массой m, несущая положительный заряд q, движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля B по окружности радиусом R, со скоростью V. Действием силы тяжести пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.  ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ А)сила Лоренца 1) m\qB 2)B2q2R2\2 Б)Кинетическая энергия 3) (BqR)2\2m 4) mV2 \ R

5) Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R со скоростью υ. Что произойдёт с периодом обращения частицы, если её скорость увеличится?