Разработка урока по физике на тему "Сила Лоренца"

Цель урока:

Формировать научное миропонимание и естественнонаучную картину мира

Задачи урока:

Учить применять теоретические знания в нестандартной практической ситуации

Введение понятия сила Лоренца, правила левой руки для силы Лоренца, применение силы Лоренца.

Продолжать развитие умения самостоятельного поиска знаний в СМИ, научно-популярной литературе

План урока.

1. Введение

2. Понятие «сила Лоренца»

3. Применение силы Лоренца

4. Коллайдер - научное изобретение или надвигающаяся катастрофа, способная уничтожить нашу планету?

Ход урока.

Организационный момент.

Тема нашего сегодняшнего урока «Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца»

Сегодня очень много говорится о теории Большого взрыва, как о начале рождения Вселенной.

Нобелевская премия по физике была присуждена японским ученым за обнаружение в микромире нарушения симметрии, что говорит о том, что в момент Большого взрыва вещества возникло больше, чем антивещества, что и позволило вселенной развиваться дальше, а не аннигилироваться в момент зарождения Вселенной.

Сейчас мы с вами посмотрим отрывок из фильма, созданного нашими обучающимися для конференции в 2006 г

Просмотр фильма.

Самым большим и претенциозным изобретением ученых в последнее время стал большой адронный коллайдер-ускоритель элементарных частиц, в котором они попытаются воссоздать Большой взрыв. 

Большой адронный коллайдер (англ.  Large Hadron Collider, LHC; сокр. БАК) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений.

Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр.  Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. По состоянию на 2008 год БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире.

У вас на столе лежит отрывок из книги Д. Брауна автора нашумевшего рома «Код да Винчи» «Ангелы и демоны».

Прочитайте его и подумав, к концу урока ответьте на вопрос.

Вопрос: « Книга была написана за несколько лет до официального сообщения о работе коллайдера. Как вы думаете, правильно ли описан принцип работы коллайдера с точки зрения науки и возможен ли такой способ получения антивещества?

Что говорят ученые о теории Большого взрыва и можно ли получить новую Вселенную с помощью коллайдера?

Так что же такое БАК? В чем состоит принцип его работы? Сейчас мы попробуем ответить на это вопрос.

История создания большого адронного коллайдера-представляет презентацию

Принцип работы коллайдера- представляет презентацию

Сообщение о коллайдере.

Основным принципом работы коллайдера является движение заряженных частиц в магнитном поле.

Вопрос: Что такое магнитное поле? Какая физическая величина характеризует магнитное поле?

Весь материал - в документе.

Тема урока: «Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца»

Цель урока: Формировать научное миропонимание и естественнонаучную картину мира

Задачи урока:

• Учить применять теоретические знания в нестандартной практической ситуации

• Введение понятия сила Лоренца, правила левой руки для силы Лоренца, применение силы Лоренца .

• Продолжать развитие умения самостоятельного поиска знаний в СМИ, научно-популярной литературе

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Вид урока: урок-беседа

Форма организации учебной деятельности: индивидуальная, коллективная

Комплексно-методическое обеспечение урока: компьютер, телевизор, раздаточный материал.

Методы обучения: словесный, наглядно-демонстрационный, практический

ПЛАН УРОКА

1. Введение

2. Понятие «сила Лоренца»

3. Применение силы Лоренца

4. Коллайдер - научное изобретение или надвигающаяся катастрофа, способная уничтожить нашу планету?

ХОД УРОКА.

1. Организационный момент

Тема нашего сегодняшнего урока «Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца»

2.Сегодня очень много говорится о теории Большого взрыва , как о начале рождения Вселенной.Нобелевская премия по физике была присуждена японским ученым за обнаружение в микромире нарушения симметрии, что говорит о том , что в момент Большого взрыва вещества возникло больше, чем антивещества, что и позволило вселенной развиваться дальше, а не аннигилироваться в момент зарождения Вселенной. Сейчас мы с вами посмотрим отрывок из фильма, созданного нашими обучающимися для конференции в 2006г.

Просмотр фильма.

Самым большим и претенциозным изобретением ученых в последнее время стал большой адронный коллайдер-ускоритель элементарных частиц, в котором они попытаются воссоздать Большой взрыв.

Большой адро́нный колла́йдер (англ. Large Hadron Collider, LHC; сокр. БАК) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. По состоянию на 2008 год БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире.

3.У вас на столе лежит отрывок из книги Д.Брауна

автора нашумевшего рома «Код да Винчи» «Ангелы и демоны».

Прочитайте его и подумав, к концу урока ответьте на вопрос.

Вопрос: « Книга была написана за несколько лет до официального сообщения о работе коллайдера. Как вы думаете, правильно ли описан принцип работы коллайдера с точки зрения науки и возможен ли такой способ получения антивещества? Что говорят ученые о теории Большого взрыва и можно ли получить новую Вселенную с помощью коллайдера?

Так что же такое БАК? В чем состоит принцип его работы? Сейчас мы попробуем ответить на это вопрос.

• История создания большого адронного коллайдера-представляет презентацию

• Принцип работы коллайдера- представляет презентацию

• Сообщение о коллайдере.

4.Основным принципом работы коллайдера является движение заряженных частиц в магнитном поле.

Вопрос: Что такое магнитное поле? Какая физическая величина характеризует магнитное поле?

Действие магнитного поля на проводник с током означает, что магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды.

Вопрос: Какая сила действует на проводник с током в магнитном поле?

Найдем силу, действующую на электрический заряд при его движении в однородном магнитном поле с индукцией В.

Сила тока в проводнике связана с концентрацией молекул свободных заряженных частиц, скоростью их упорядоченного движения и площадью поперечного сечения проводника следующим выражением:I=qnvS, где q-заряд отдельной частицы.

Подставляя это выражение в формулу для определения силы Ампера F=IBlsin α

Вопрос: По какой формуле рассчитываетя сила Ампера? F=IBlsin α получаем F=qnvSlBsinα

Так как произведение равно числу свободных заряженных частиц в проводнике длиной l N=nSl , то сила, действующая со стороны магнитного поля на одну заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле со скоростью v под углом α к вектору В индукции, равна

F=qvBsin α.

Эту силу называют силой Лоренца.

Для определения направления силы Лоренца используют правило левой руки: если расположить левую руку так, что вектор магнитной индукции входит в ладонь, а четыре вытянутых пальца направлены по направлению вектора скорости положительной частицы, то отогнутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Лоренца.

Итак, сила Лоренца-это сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Она рассчитывается по формуле F=qBvsinα, и ее направление определяется по правилу левой руки.

Вопрос: Что такое линии магнитной индукции, как они направлены?

По какой траектории может двигаться заряженная частица , если она влетает в магнитное поле

а) вдоль линий магнитной индукции

б) перпендикулярно линиям магнитной индукции?

Обучающиеся совещаются между собой и выдвигают гипотезу, пытаясь ее обосновать.

Ученик, давший правильный ответ выходит к доске и зарисовывает направление движения частицы в каждом случае.

Правильный ответ: если частица движется в магнитном поле параллельно линиям магнитной индукции, то она движется по прямой линии равномерно. В однородном магнитном поле на заряженную частицу, движущуюся перпендикулярно линиям индукции магнитного поля, действует сила Лоренца , под действием которой частица приобретает центростремительное ускорение и движется по окружности.

Радиус окружности, по которой движется частица, определяется:

1. Сила Лоренца равна силе, определяемой по 2 закону Ньютона:

2.Центростремительное ускорение рассчитывается по формуле:

Подставляя ускорение в равенство сил, получаем:

Таким образом, частица, движущаяся в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, движется с центростремительным ускорением по окружности.

Этот факт используется в новом современном изобретении -большом адронном коллайдере.

6.А теперь вернемся к нашему отрывку из книги и попробуем ответить на поставленный в начале урока вопрос.

Обсуждение ребятами поставленных вопросов.

Вывод: да, принцип работы коллайдера был предсказан Д.Брауном правильно. Что касается возможности получения вещества и антивещества, создания модели Большого взрыва или возникновения черной дыры тут слово за ученными.

7. Домашнее задание: Еще раз подумать об отрывке из книги Д. Брауна, предложить новые идеи по заданному вопросу, создать презентацию о теории Большого взрыва. Подумать, какую пользу может принести человечеству получение энергии таким способом? Поможет ли эта энергия решить энергетический кризис планеты?§22

8. Подведение итогов урока.

Сегодня на уроке мы изучили силу Лоренца, действующую на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, определили ее направление и применение.

Вопросы:

• Что такое сила Лоренца?

• Как определить ее направление?

• По какой траектории движется заряженная частица в магнитном поле?

На следующем уроке мы будем решать задачи на применение силы Лоренца.