11 класс. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля

• Название: Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля
• Анкор: 11 класс
• Дата: 18.04.2023
• Размер: 1.75 Mb.
• Имя файла: 11 класс.docx
• Тип: Урок; #1069838

Технологическая карта урока по учебному предмету «Физика».

Класс, дата:	11 класс, 19 октября 2021 года.
Тема урока:	«Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля»
Тип урока:	Открытие нового знания.
Триединая дидактическая цель.	Формирование у обучающихся представлений о частном случае электромагнитной индукции явлении самоиндукции, навыков делать выводы на основе экспериментальных данных, умений решать текстовые и расчетные задачи. Развитие у обучающихся логического и образного мышления (умения анализировать, выделять главное, сравнивать, строить аналогии, ставить и решать проблему), речи и познавательного интереса школьников к предмету. Воспитание у обучающихся уважения к личности и ее достоинствам, умения вести диалог, чувств вежливости и дисциплинированности.
Планируемые результаты урока (в соответствии с ФГОС).	Личностные: Школьник получит возможность для формирования уважения к личности и ее достоинствам, умений вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения, выраженной устойчивой учебно-познавательной мотивации и интереса к учению; готовности к самообразованию и самовоспитанию. Метапредметные: Школьник научится решать качественные, экспериментальные и расчетные задачи по теме. Школьник получит возможность научиться использовать знания об электромагнитных явлениях в повседневной жизни для обеспечения безопасности при обращении с приборами и техническими устройствами; приемам поиска и формулировки доказательств выдвинутых гипотез, на основе эмпирически установленных фактов. Предметные: Школьник научится распознавать электромагнитное явление – самоиндукция, анализировать и объяснять на основе имеющихся знаний основные свойства и условия протекания этого явления; при объяснении правильно трактовать смысл физических величин индуктивность и энергия магнитного поля тока.
Оборудование	Компьютер, мультимедийный проектор, экран, демонстрационное оборудование: лампа накаливания и энергосберегающая лампа с местом подключения, катушка с сердечником, две низковольтные лампы, неоновая лампа, ползунковый реостат, ключ, провода, выпрямитель электрического тока.
Образовательные ресурсы	http://class-fizika.narod.ru/9_class.htm (DL_RES_669bee84-e921-11dc-95ff-0800200c9a66.zip - Правило Ленца. Самоиндукция)

Характеристика этапов урока
Этап урока	Цель/задача этапа	Планируемое время	Деятельность (Д) и слова (С) учителя	Планируемая деятельность (Д) и слова (С) обучающихся	Запланированный результат этапа (УУД - личностные (Л), регулятивные (Р), коммуникативные (К), познавательные (П))
Организационный этап	Настроить обучающихся на эффективную работу на уроке.	01 мин	(Д). Учитель проверяет готовность обучающихся к уроку и создает эмоциональный настрой на урок. (С). Наукой с Мудростью я очарован был, В их тайны проникал, их образы лепил… Но Мудрость – муторна, Наука – недотрога Как только их познал, обеих невзлюбил. О. Хайям Но мы далеко не все еще познали с вами, поэтому мы продолжаем изучать явление электромагнитной индукции и для начала вспомним, что вам известно на данный момент.	(Д). Приветствуют учителя, отмечают отсутствующих, настраиваются на работу на уроке.	(Л). Готовность и способность к выполнению норм и требований школьной жизни. (Р). Устанавливать целевые приоритеты.
Актуализация знаний	Продолжить формирование умений работать индивидуально и в группах, осуществляя самооценку имеющихся знаний.	07 мин	(Д). Учитель раздает тестовые задания и организует индивидуальную работу, переходящую в групповую, по поверке навыков обучающихся. (С). Вы получили карточки-тесты, выполните задания и отметьте, по вашему мнению, все правильные ответы… (время на выполнение задания). А теперь первый и второй варианты объединитесь вместе, и прочитайте слово, которое у вас получилось… Если вы все выполнили правильно, то у вас получается ответ: САМОИНДУКЦИЯ. Это и будет часть темы сегодняшнего урока. А пока, обменяйтесь вариантами и поставьте отметку знаний, на данный момент, своему товарищу. Нет ошибок – «5», одна ошибка – «4», две или три ошибки – «3».	(Д). Слушают задание учителя, выполняют задание-тест по карточкам, работают в паре по составлению слова, объясняют свой выбор в паре, выставляют друг другу отметки.	(Л). Умение вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения и принятия. (Р). Уметь самостоятельно контролировать свое время и управлять им. (К). Аргументировать свою точку зрения, адекватно использовать речевые средства для решения различных коммуникативных задач. (П). Делать умозаключения.
Постановка задач урока	Подвести обучающихся к самостоятельной постановке задач урока на основе логического мышления.	02 мин	(Д.) Озвучивает полностью тему урока. Побуждает к высказыванию собственного мнения. Уточняет понимание обучающимися поставленных задач урока. (С.) Большинство из вас справилось с заданием, определив тем самым основное направление нашей работы на уроке. Полностью тема звучит: «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля». Давайте подумаем вместе, какова цель нашего урока, или какие задачи сегодня стоят перед нами?	(Д.) Рассуждают, комментирую свои предположения, пытаются сформулировать задачи урока. (С.) – Выяснить, в чем заключается явление самоиндукции. - Разобраться, что такое индуктивность, что она может характеризовать, в каких единицах может измеряться. - Определить формулу для расчета физической величины энергия магнитного поля.	(Л). Доброжелательное отношение к окружающим. (Р). Принимать решение в проблемной ситуации на основе переговоров, планировать пути достижения целей. (П). Строить логическое рассуждение.
Первичное усвоение новых знаний	Формировать у обучающихся понимание и представление явления самоиндукции, навыков делать выводы на основе экспериментальных данных. Развивать у обучающихся логическое и образное мышления (умения анализировать, выделять главное, сравнивать, строить аналогии, ставить и решать проблему), речи и познавательного интереса к предмету. Воспитывать у обучающихся уважение к личности и ее достоинствам, умения вести диалог, чувств вежливости и дисциплинированности.	23 мин	(Д.) Учитель демонстрирует последовательный ряд экспериментов, на основе которых организует эвристическую беседу. Побуждает к высказыванию своего мнения. Отмечает степень вовлечения обучающихся в работу на уроке. ( С.) Обратимся к эксперименту. Что вероятно произойдет при включении ключа? Одинаково ли будут давать свет лампочки или по-разному?.. Внимание эксперимент… Что мы увидели? Как вы думаете, почему лампочки загораются по-разному в момент включения? С каким уже знакомым явлением это может быть связано? Какое явление называют явлением электромагнитной индукции? В каком месте электрической цепи может появиться индукционный ток и почему? Можем ли мы определить направление индукционного тока в момент включения цепь? Вспомните правило, по которому определяется направление индукционного тока (слайд №3 ЭОР). Еще раз повторим этот эксперимент с целью определения направления индукционного тока возникшего в катушке с сердечником. Можете ли вы теперь ответить, почему же лампочки не загорались одновременно? Подведем итоги первого эксперимента. Включая цепь, ток появляется не мгновенно, а следовательно и магнитное поле, порождаемое током появляется не мгновенно, что приводит к изменению магнитного потока, в результате чего появляется индукционный ток одновременно с током от источника тока. Согласно правилу Ленца, эти токи идут навстречу друг другу. И где лампочка загорается медленнее, там индукционный ток больше. Поэтому явление самоиндукции, т.е. возникновение индукционного тока, при изменении силы тока через катушку, есть частный случай явления электромагнитной индукции. Рассмотрим явление самоиндукции при размыкании ключа, для наглядности немного изменим схему. Внимание эксперимент… Почему неоновая лампа дает кратковременную вспышку? Подведем итоги второго эксперимента. Уменьшение тока при размыкании цепи создает настолько мощный индукционный ток, противодействующий уменьшению тока в катушке, что напряжение на ней оказывается достаточным для зажигания лампы. Подводим общий итог. В чем заключается явление самоиндукции? Снова обратимся к последнему эксперименту, только неоновую лампу подключим теперь к ползунковому реостату, ведь он тоже в некоторой степени катушка… Почему же теперь мы не видим такой яркой вспышки неоновой лампы?.. Значит есть физическая величина характеризующая свойства катушки. И эта величина получила название – индуктивность. Вспомним лабораторную работу, которую выполняли на прошлом уроке. Мы выяснили, что магнитный поток (Ф) пропорционален индукции магнитного поля (В), которая в свою очередь пропорциональна силе индукционного тока (I). Следовательно, можно утверждать, что Ф = LI, , где L – коэффициент пропорциональности , который получил название индуктивность.Другими словами, физическая величина, характеризующая способность катушки противодействовать изменению силы тока в ней. Единица измерения генри (Гн), в честь человека, который открыл это явление. Историческая справка ( читает школьник). Явление самоиндукции можно сравнить с известным в механике явлением инерция. А что мы называем инерцией? Проведем аналогию: m --- L, υ --- I, Ек --- Емаг, следовательно ; . Посмотрите внимательно на последнюю формулу и скажите, где максимально сосредоточена энергия магнитного поля?	(Д.) Наблюдают демонстрируемые эксперименты. Анализируют, пытаются определить причины наблюдаемого явления и сформулировать выводы. По ходу отвечают на наводящие вопросы учителя. (С.) – Загорятся лампы… - Предположительно одинаковый, т.к. одинаковые… После эксперимента. - Лампочки полной яркости достигают по-разному, одна сразу, другая через некоторый промежуток времени. - Причина может быть связана с приборами, которые находятся рядом, т.к. в одном случае катушка с сердечником, в другом ползунковый реостат. - С явлением электромагнитной индукции, когда магнитное поле, изменяясь во времени, порождает электрическое поле, которое приводит в движение заряженные частицы, т.е. появляется индукционный ток. - В катушке с сердечником… - По правилу Ленца: ∆Ф 0, , по правилу буравчика направление индукционного тока против направление тока от источника. - Причиной может быть в одной цепи одновременно два тока… - Через неоновую лампу идет ток, который может быть образован из индукционного тока и остаточного тока от источника, согласно правилу Ленца эти токи идут в одном направлении. - Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней. При этом возникающий в ней ток называется током самоиндукции. - Ползунковый реостат создает меньшее магнитное поле, значит, и индукционный ток будет меньший и явление самоиндукции заметить сложнее. - Историческая справка (см. Приложение к уроку). - Инерцией называют явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел. - В электрической цепи энергия магнитного поля в большей степени сосредоточена в катушке.	(Л.) Умение вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения и принятия. Возможность для выраженной устойчивой учебно-познавательной мотивации и интереса к учению. (Р.) Принимать решения в проблемной ситуации на основе переговоров. Осуществлять познавательную рефлексию в отношении действий по решению учебных и познавательных задач. (К.) Адекватно использовать речевые средства для решения различных коммуникативных задач. Вступать в диалог, а также участвовать в коллективном обсуждении проблем. (П). Осуществлять наблюдение и эксперимент под руководством учителя. Строить логичное рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей. Делать умозаключения и выводы на основе аргументации.
Первичная проверка понимания	Воспитывать у обучающихся уважения к личности и ее достоинствам, умение вести диалог. Развивать умения слушать и слышать.	03 мин	(Д.) Учитель формулирует вопросы, осуществляет выборочный контроль, отмечает степень вовлеченности обучающихся в работу на уроке. (С.) Вопросы: В чем заключается явление самоиндукции? Может ли это явление возникнуть в прямом проводнике? Каков физический смысл величины – индуктивность? Что необходимо знать, чтобы рассчитать энергию магнитного поля? Как вы думаете, где в жизни мы очень часто встречаемся с явлением самоиндукции? (Демонстрация включения и выключения лампы накаливания и энергосберегающей лампы).	(Д.) Отвечают на вопросы учителя, слушают ответы одноклассников, при необходимости вносят корректировку понятия. (С.) - Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней. При этом возникающий в ней ток называется током самоиндукции. - Да, но ток самоиндукции крайне мал и не окажет значительного влияния на электрические процессы в цепи. - Способность катушки противодействовать изменению силы тока в ней. - Индуктивность катушки и силу тока идущего в ней.	(Л). Потребность в самовыражении и самореализации, умение вести диалог на основе равноправных отношений. (Р). Адекватно оценивать объективную трудность. (К). Приобретение опыта использования речевых возможностей. (П). Строить логичное рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей при получении информации; структурировать тексты, включая умения выделять главное и второстепенное, главную идею текста, последовательность описываемых событий.
Первичное закрепление	Развивать у обучающихся логическое и образное мышление, познавательный интерес школьников к предмету.	05 мин	(Д.) Организует фронтальную работу по решению качественных и расчетных задач, контролирует выполнение работы. Обсуждение анимации - слайд №5,6 ЭОР (при наличии времени). Решение задач: В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое? Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1 Дж? Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10А возникает магнитный поток 0,5 Вб.	(Д). Отвечают на вопросы учителя, обосновывая выбор своего решения («потому что…», «на основании…»), выполняют расчетные задания, корректируют ответ своих товарищей. (С.) Ответы: 1. Слайд №5,6 – сущность явления самоиндукции в разных условиях. 2. Задачи: 120 Дж; уменьшится в 4 раза. 2 А. 2,5 Дж.
Рефлексия	Формировать у школьников умения анализировать свою деятельность, осуществлять самооценку, выявлять недостатки своей умственной работы.	02 мин	(Д). Учитель побуждает обучающихся анализировать содержание и процесс собственной мыслительной деятельности и определить собственную оценку за урок. (С). Продолжи фразу: Я сегодня на уроке открыл для себя… Я удовлетворен своей работой, потому что… Мне хотелось бы порекомендовать…	(Д). Обучающиеся анализирую и формулируют результат своей деятельности на уроке, дают себе самооценку, объясняют свой выбор, отмечают проблемные моменты.	(Л). Устойчивый познавательный интерес и мотив, формирование адекватной позитивной самооценки. (Р). Учиться адекватно оценивать объективную трудность поступившей информации. (К). Умение выражать свои мысли, оценивать качество своей и общей работы.
Итоги урока и информация о домашнем задании	Предоставить обучающимся возможность в домашних условиях осознать и закрепить изученный материал.	02 мин	(Д). Учитель отмечает результаты работы обучающегося на уроке, дает комментарий к домашнему заданию. (С). Сегодня отметки за урок получают… § 50, вопросы для самоконтроля после параграфа (учебник А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Физика, 9 класс - М.: Дрофа, 2014).	(Д). Обучающиеся слушают учителя, записывают домашнее задание, задают вопросы, если возникли непонятные моменты.	(Л). Готовность и способность к выполнению норм и требований школьной жизни, прав и обязанностей ученика. (Р). Планировать пути достижения целей.

Список использованной литературы.

1. 
   Примерная программа основного общего образования по физике / Физика в школе. - №7. – 2004.
   
2. 
   Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Основная школа / [сост. Е.С. Савинов]. – М.: Просвещение, 2011. – 342с. – (Стандарты второго поколения).
   
3. 
   Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: пособие для общеобразоват. Учреждений / А.П. Рымкевич. – 15-е изд., стериотип. – М.: Дрофа, 2011. – 188, [4] с.: ил. – (задачники «Дрофы»).
   
4. 
   Сборник дидактических заданий по физике: Учебное пособие для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп./ Г.И. Рябоволов, Н.Р. Дадашева, П.И. Самойленко; Под ред. П.И. самойленко – М.: Высшая школа, 1990. 512 с.: ил.
   
5. 
   Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. – 2-е изд., испр. и дополн. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983.
   
6. 
   Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. Уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 19 –е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 399 с., [4] л. ил. – (Классический курс).
   

ПРИЛОЖЕНИЯ к уроку

1. 
   Историческая справка.
   

ГЕНРИ Джозеф (17.XII.1797- 13.V.1878) — американский физик, член Нацио­нальной Академии Наук, ее президент (1866 — 78). Родился в Олбани, где учился в Академии (1819 — 22) и впоследствии работал. В 1832 — 46 — профессор Принстонского колледжа, с 1846 — директор Смитсонианского института.

Работы посвящены электромагнетизму. Первый сконструировал мощные подковообразные электромагниты (1828), применив многослойные обмотки из изолированной проволоки (грузоподъемность их достигала одной тонны), открыл в 1831 принцип элек­тромагнитной индукции (М. Фарадей первый опубликовал открытие индукции). Построил электрический двигатель (1831), обнаружил (1832) явление самоиндукции и экстратоки, установил причины, влияющие на индуктив­ность цепи. Изобрел электромагнитное реле. Построил телеграф, действовавший на тер­ритории Принстонского колледжа, устано­вил в 1842 колебательный характер разряда конденсатора.

Был одним из организаторов Американ­ской ассоциации развития наук (в 1849 — президент) и философского общества в Вашингтоне (с 1871 — президент).

2. 
   Тест «Актуализация».
   

Вариант 1. Чем порождается магнитное поле? К). Заряженными частицами, как движущимися, так и неподвижными. С). Движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными. М). Любыми движущимися частицами. Чем отличается однородное магнитное поле от неоднородного? А). В однородном поле, в любой точке сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению, в неоднородном сила действия и направления различны. Б). В неоднородном поле, в любой точке сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению, в однородном сила действия и направления различны. В). Однородное и неоднородное поля ничем ни отличаются. Используя правило буравчика, определите, какое изображение выполнено неверно. Р). М). П). И спользуя правило левой руки для движущейся в этом поле заряженной частицы, определите, какое изображение выполнено верно. Д). Л). О). От каких величин зависит магнитный поток, в каких единицах его измеряют? И). От вектора магнитной индукции и площади ограниченной контуром, вебер (Вб). К). От силы тока и вектора магнитной индукции через замкнутый контур, тесла (Тл). Л). От длины контура и силы тока в нем, ньютоны (Н). Индукционный ток возникает в любом замкнутом проводящем контуре, если… Выберите правильное утверждение. Г)… контур находится в однородном магнитном поле. Е)… контур движется поступательно в однородном магнитном поле. Н)… изменяется магнитной поток пронизывающий контур.

Вариант 2. Что называют магнитным полем? В). Особое вещество, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Г). Особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими частицами. Д). Особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами Что принимают за направление магнитной линии в какой-либо точке? У). Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенный в эту точку. Э). Направление, которое указывает южный полюс магнитной стрелки, помещенный в эту точку. Я). Магнитные линии не имеют направления. Используя правило буравчика, определите, какое изображение выполнено верно К). Л). М). Н а рисунке изображен проводник с током, расположенный перпендикулярно к плоскости чертежа, между полюсами магнита. В каком направлении должен двигаться проводник? Т). Влево. Ц). Вправо. Ч). От нас. Какую величину называют силовой характеристикой магнитного поля? Каковы ее единицы измерения? А). Сила тока, вебер (Вб). Г). Магнитный поток, ампер (А). И). Индукция магнитного поля, тесла (Тл). Какое из приведенных ниже выражений характеризует понятие электромагнитной индукции? Выберите правильное утверждение. Ю). Явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд. Я). Явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока. Э). Явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.