урок физики "Движение электрона в плоскости конденсатора "
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА В ПЛОСКОСТИ КОНДЕНСАТОРА

Одно из направлений использования компьютера на уроках – моделирование физических процессов и явлений. Вашему вниманию предлагается пример использования интерактивной модели из «Открытой Физики» при изучении новой темы, при решении задач на движение электрона внутри заряженного конденсатора. А также на данном уроке используется мультимедийная презентация в начале урока при повторении и в конце урока при закреплении знаний и при подведении итогов.

Тип урока – урок изучения нового материала.

Цель урока: изучить характер движения электрона в плоскости конденсатора, закрепить, обобщение и систематизация знаний по теме «Электрическое поле» на примере решения задачи, требующей анализа физической ситуации, понимания физической закономерности, характеризующей описанное явление, умения использовать материал, изученный в 9 классе в разделах «Кинематика. Динамика»

Задачи урока:

Образовательные – закрепление, обобщение и систематизация знаний полученных на уроках при изучении тем из курса физики 10-го класса – «Электрическое поле» и «Кинематика. Динамика»; пользуясь этими знаниями изучить новую тему, движение электрона в плоскости конденсатора.

Воспитательные – воспитание системы взглядов на мир.

Развивающие – речь, мышление, совершенствование умственной деятельности: Анализа, синтеза, классификации, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки , выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Оборудование:

Компьютер,

Мультимедийный курс «Открытая Физика 2.5. Часть I и II», ФИЗИКОН, 2002;

Мультимедиа проектор, экран.

План урока: 

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Тема сегодняшнего урока – движение заряженной частицы в однородном  электрическом поле, то есть в плоскости конденсатора.  Цель урока – применить ранее полученные знания (знания кинематики и динамики движения тела в гравитационном поле, то есть в поле силы тяжести) для изучения и анализа движения заряженной частицы в однородном электрическом поле.
2. Актуализация знаний. Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте вспомним некоторые разделы «Механики» и  «Электрического поля». (Используем презентацию см. приложение

1. Вопросы:
2.  Какие виды механического движения мы с вами знаем?
3. По виду траектории (прямолинейное и криволинейное);
4.  По характеру движения (равномерное и неравномерное)
5. Назовите основные характеристики движения. (ускорение, скорость, координата, перемещение, путь)
6. В чем отличие равномерного движения от равноускоренного и равнозамедленного. (ускорение)

Движение тела под действием силы тяжести (интерактивная модель «Открытая Физика 2.5. Часть I , модель 1.18»)

Бросим тело под некоторым углом к горизонту и охарактеризуем движение. (Презентация, см. приложение 2)

Вопросы для беседы:

1. Какие силы действуют, куда направлена сила?
2. Если на тело действует сила, то это дело движется как?
3. Рассмотрим движение вдоль горизонтальной и вертикальной оси.(ускорение, скорость, координата)  Приведем здесь некоторые формулы, описывающие движение тела, брошенного под углом α к горизонту: Время полета: 

Дальность полета: 

Максимальная высота подъема: 

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, происходит по параболической траектории. В реальных условиях такое движение может быть в значительной степени искажено из-за сопротивления воздуха, которое может во много раз уменьшить дальность полета тела.

1. Вспомним закон сохранения механической энергии, и какие преобразования энергии здесь происходят.
2. Вспомним однородное электрическое поле. Дайте определение и назовите характеристики электрического поля.
3. Какова связь между работой и перемещением заряда в однородном электрическом поле?

IV.Изучение новой темы.  Итак, мы с вами убедились в том, что на перемещение заряда в однородном электрическом поле влияет величина потенциала данного поля. Давайте с помощью интерактивной модели «Движение заряда в электрическом поле» смоделируем данную ситуацию и рассмотрим траекторию движения заряда, находящегося между обкладками незаряженного и заряженного конденсатора.

Введем необходимые исходные данные для первой ситуации:

Е = 0 В/м, Vx = 4,0·106 м/с, Vу = 0,5·106 м/с. В этом случае электрон продолжает двигаться между обкладками равномерно по инерции, поскольку никакие силы на него не действуют (действием силы тяжести модно пренебречь из-за ничтожно малой массы электрона).  Пронаблюдаем за движением электрона на экране. Можно несколько раз менять исходные данные. Напрмер,  Е = 1500 В/м, Vx = 4,0·106 м/с, Vу = 1,2·106 м/с. При влете электрона в заряженный конденсатор на него начинает действовать постоянная кулоновская сила, направленная в сторону положительной обкладки конденсатора. Под действием этой силы электрон продолжает двигаться равномерно в направлении оси ОХ, одновременно начиная смещаться к положительной обкладке, двигаясь в этом направлении равноускоренно с ускорением а. Проследим за движением электрона с помощью интерактивной модели.

V.Закрепление.Мы с вами только что провели анализ физической ситуации. Предлагаю ознакомиться с текстом задачи.

Задача: Пусть компоненты начальной скорости электрона Vx = 5,0·106 м/с, Vу = 1,2·106  м/с. Напряженность поля в конденсаторе Е = 1500 В/м. Рассчитайте время полета электрона через конденсатор (L = 7,2 см) и смещение электрона по вертикали OY.

Начинаем решение задачи с чертежа.

По существу имеем задачу механики: нужно найти траекторию электрона в поле с кулоновской силой при заданных начальных условиях

Проверим результаты, проведем компьютерный эксперимент с помощью интерактивной модели «Движение заряда в электрическом поле».

.

Задача решена  правильно

Задания повышенного уровня сложности (дополнительное задание.)

Задача. Определить направление скорости электрона после пролета конденсатора.

Задача. Как изменится время полета и дальность полета электрона, если:

 1 вариант - напряженность электрического поля возрастет в 2 раза?

2 вариант – начальная скорость направлена горизонтально оси конденсатора.

3 вариант – поменяйте заряды на обкладках конденсатора.

Найдите теоретически и проверим на интерактивной модели.

Домашнее задание. § 101-103 – повторить, упражнение 18 (2).

Прошу вас обратить внимание, что домашняя задача № 915 аналогична разобранной на уроке.

Приложение.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЕЙ.