Тема: Електризація тіл. Електричний заряд. Два роди електричних зарядів. Дискретність електричного заряду. Закон збереження електричного заряду. Електрон.

Мета:

навчальна: ознайомлення з поняттям електризації, електричного заряду та його видами, взаємодією заряджених тіл, будовою та функціями електроскопа.

розвиваюча: розвивати логічне мислення та творчі здібності; уяву та пам’ять, пізнавальний інтерес.

виховна: виховувати спостережливість; формувати науковий світогляд та інтерес до вивчення фізики.

Обладнання: папір, ручка, ебонітова паличка, скляна паличка, шовк, хутро.

Тип уроку: повідомлення нового матеріалу.

Структура уроку

I.                    Організаційний етап.

II.                Актуалізація опорних знань.

III.             Мотивація навчальної діяльності. Оголошення теми, мети уроку.

IV.             Повідомлення нового матеріалу

1.       Історія розвитку електрики.

2.       Електризація тіл.

3.       Роди зарядів.

4.       Електроскоп, електрометр.

5.       Дискретність електричного заряду.

6.       Електрон.

7.       Використання статичної електрики в побуті та техніці.

V. Закріплення нового матеріалу.

VI. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

VIІ. Завдання додому.

Хід уроку

І. Організаційний етап

1. Вітання.

2. Фізика — слово дзвінке і разюче;

В ньому — хмаринка і сонце палюче,

Все, що літає, дзвенить і блищить,

Плаває в водах, холоне, кипить.

Все, що навколо, при чому живемо,

Словом «природа» ми за звичкою звемо.

Знати природу і вміти в ній жити

Фізика вчить нас. її нам хвалити.

Так, на голову нашу звалився предмет,

Що має чимало хороших прикмет:

Доступні закони, задачі ясні,

Хоч часом від них, як в жахливому сні.

II. Актуалізація опорних знань

Створити та заповнити таблицю «Фізичні явища».

Фізичні явища	Механічні	Теплові	Електричні	Магнітні	Світлові	Атомні і ядерні
Приклади	Рух тіл	Танення льоду, нагрівання	Взаємодія наелектризованих тіл, блискавка	Взаємодія магнітів	Свічення тіл	Поділ ядер

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Оголошення теми, мети уроку.

Давні греки дуже полюбляли прикраси з бурштину, вони назвали його за колір та блиск «електроном», що означає «сонячний камінь».

Здатність бурштину електризуватися була відома давно. Вперше дослідженням цього явища зайнявся відомий філософ Фалес Мілетський. Як розповідається в легенді, дочка Фалеса пряла вовну бурштиновим веретеном, що було виготовлено фінікійськими майстрами. Одного разу веретено випадково впало у воду, дівчина почала витирати його краєм свого вовняного хітона і помітила, що до веретена пристало кілька шерстинок. Вона по­думала, що вони прилипли до веретена, тому що воно ще вологе, і продовжувала витирати його ще краще. На її подив, шерстинок налипало ще більше. Дівчина звернулася за поясненням до свого батька.

Давайте спробуємо зробити аналогічний експеримент:

Візьміть клаптик паперу, відірвіть від нього невеличкий шматок, а потім порвіть його ще на маленькі шматочки. Тепер візьмемо ручку, потремо її об папір, а потім наблизимо до клаптиків, які ми щойно приготували. Що ви спостерігаєте? Чому? Як це можна пояснити? На сьогоднішньому уроці ми з вами розпочнемо знайомство з явищем електризації тіл.

ІV. Повідомлення нового матеріалу

1. Історія розвитку електростатики

Ще в глибоку давнину було відомо (VI ст. до н.е. грецький учений Фалес Мілетський), що бурштин, потертий об хутро, набуває здатності притягувати легкі предмети. Наприкінці XVI ст. англійський учений У. Гільберт (1544 –1603), вивчаючи це явище, виявив, що аналогічна властивість притаманна й іншим речовинам. Тіла, здатні після натирання притягувати легкі предмети, він назвав наелектризованими, оскільки грецькою мовою бурштин називається електроном. Звідси пішла назва цілої галузі фізики – електрика.

Першу електричну машину в 1650 р. побудував німецький учений Отто Геріке. Спочатку він виготовив із сірки велику кулю. Натираючи рукою кулю, Геріке спостерігав притягання до неї легеньких предметів. За допомогою цієї машини він зробив багато дослідів, але пояснення для спостережуваного не знайшов.

2. Електризація тіл

Під час тертя електризуються обидва тіла. Тіла заряджаються не лише у разі натирання одних тіл іншими, а й під час взаємодії різнорідних тіл та безпосереднього контакту. Але при натиранні контакт між тілами щільніший і вони заряджаються сильніше, що легше виявити під час дослідів.

Усі заряджені тіла притягують до себе інші тіла, які не були зарядженими.

Проведемо дослід: зарядимо натиранням об хутро ебонітову паличку і підвісимо її на нитці. Якщо тепер піднести таку саму заряджену ебонітову паличку, то заряджені палички відштовхуватимуться. Якщо ж піднести скляну паличку, потерту об шовк, то палички будуть притягуватися одна до одної.

Висновок: однаково заряджені тіла відштовхуються, а різнойменно заряджені — притягуються.

3. Роди зарядів

Французький дослідник Шарль Дюфе в 1730 p., вивчаючи взаємодію наелектризованих тіл, помітив, що в одних випадках наелектризовані тіла відштовхуються, а в інших притягуються. Дюфе пояснив це явище тим, що існують два типи зарядів – «скляні» і «смоляні». Більш вдале позначення двох типів зарядів, що збереглося й до наших днів, у 1778 р. дав відомий американський фізик і політичний діяч Бенджамін Франклін. «Скляні» заряди він назвав позитивними, а «смоляні» – негативними.

Домовилися, що тіло позитивно заряджене, якщо воно набуває заряду такого ж виду, як і скло, потерте шовком або шкірою. Якщо ж тіло під час електризації набуває такого ж заряду, як бурштин, натертий об хутро, то кажуть, що воно має негативний заряд. Зрозуміло, що вказана назва заряду умовна і не визначає якоїсь переваги одного заряду над іншим. Позитивні заряди позначають знаком «+», а негативні — «-».

Під час електризації тіл за допомогою тертя завжди заряджаються обидва тіла (наприклад, скло і шовк). Причому одне з них набуває позитивного заряду, а інше – негативного. Якщо до електризації обидва тіла не були заряджені, то після тертя величина позитивного заряду одного тіла є такою самою, як негативний заряд іншого тіла.

Електризація — надання тілу електричного заряду.

Під час електризації заряди не створюються, а тільки розділяються. При цьому електризуються обидва тіла, здобуваючи заряди протилежних знаків.

Електричний заряд — фізична величина, що визначає інтенсивність електричної взаємодії.

Одиницею заряду в СІ є 1 кулон (1 Кл). Це дуже велика величина заряду. Як правило, заряджені тіла мають значно менший заряд. Електричний заряд позначають літерою q.

4. Електроскоп, електрометр

Вивчення заряджених тіл та дослідження їхніх властивостей неможливе без вимірювальних приладів. Одним із перших вимірювальних приладів, що дали змогу якісно вивчати процеси зарядження тіл, є електроскоп (від грецьких слів: електрон і скопео – спостерігати, виявляти). Розгляньте електроскоп. Давайте з'ясуємо, з чого він складається (учні називають, якщо необхідно, вчитель коригує).

Піднесемо до електроскопа заряджене тіло і поспостерігаємо, як він працює. Поясніть принцип роботи електроскопа.

(Учні дають свої відповіді)

Для кількісної оцінки величини електричного заряду застосовують різновид електроскопа – електрометр.

Він відрізняється від електроскопа тим, що замість паперових смужок у ньому знаходиться металева стрілка. Вперше електрометр був побудований 1745 р. російським академіком Г. В. Ріхманом, другом М. В. Ломоносова.

(Продемонструвати дію електроскопа)

Поясніть принцип його роботи.

5. Дискретність електричного заряду

Проведемо дослід. Зарядимо один із електрометрів (або електроскопів), позитивно або негативно, а інший залишимо незарядженим. Відмітимо покази стрілки електрометра. Тепер з'єднаємо стрижні обох електрометрів за допомогою металевого провідника, закріпленого на ручці з діелектрика. Що ви спостерігаєте? Як розділився заряд? Чи всі побачили, що він розділився порівну?

Тепер, роз'єднавши електрометри, торкнемося одного з них рукою. Що ви спостерігаєте? Чому? З'єднаємо знову заряджений електрометр із незарядженим – знову заряд поділиться на дві рівні частини. Так можна й далі поділяти заряди між електрометрами на дрібніші.

6. Електрон

Чи довго можна таким чином ділити електричний заряд? Щоб відповісти на це запитання, видатні учені Роберт Міллікен та А. Ф. Йоффе провели низку дослідів. Йоффе встановив важливу закономірність: заряд порошинок змінювався лише у ціле число разів від якогось найменшого його значення.

На підставі цього він зробив висновок, що в природі існує така частинка, яка має найменший заряд, і цей заряд уже не поділяється. Цю частинку назвали електроном.

Значення заряду електрона визначив Роберт Міллікен. (Цікава інформація: він був відомий своєю балакучістю. Його співробітники жартома запропонували ввести нову одиницю – «кен» для вимірювання балакучості. Її тисячна доля повинна була перевищувати балакучість середньої людини.)

За одиницю електричного заряду прийнятий один Кулон (1 Кл).

Міллікен встановив, що електрон має негативний заряд – 1,6 ∙10^-19 Кл, який є невід'ємною його властивістю. Маса електрона дорівнює 9,1∙10^{-31 кг, що менше від найменшої з усіх молекул – молекули водню – в 3700 разів.}

7. Використання статичної електрики в побуті та техніці

Ø для лікування органів дихання спеціальними електроаерозолями;

Ø для очищення повітря від пилу й сажі за допомогою електростатичних фільтрів;

Ø в електрокопіювальних пристроях (наприклад, у ксероксі);

Ø для фарбування тканин у фарбувальнях;

Ø для копчення риби на спеціалізованих комбінатах.

V. Закріплення нового матеріалу.

Задачі (винахідницького характеру):

1.  Маючи ебонітову паличку й хутро, перевірити, чи заряджені і якими за знаком зарядами дві гільзи з фольги, підвішені на нитці.

2.  Як за допомогою електроскопа визначити знак заряду, отриманого на дерев’яній лінійці, потертій об хутро?

Розрахункова задача

Визначити, як зміниться маса скляної палички, якщо під час електризації вона отримала позитивний заряд 8·10^-5 Кл?

Дано      q=8·10-5 Кл      e=1,6·10-14 Кл      me=9,1·10-31 кг	Розв’язання Визначимо кількість електронів, які втратила паличка, коли отримала позитивний заряд:           Визначимо масу електронів, які втратила паличка, коли набула позитивний заряд: Отже, оскільки скляна паличка під час електризації отримала позитивний заряд, то її маса зменшилася на величину маси втрачених електронів, тобто на 4,6·10-16 кг. Відповідь: маса зменшилася на 4,6·10-16 кг.
m - ?

VI. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

1.     На цьому уроці ми дізналися ...

2.     На цьому уроці ми навчилися ...

3.     На цьому уроці ми найцікавішим було ...

VIІ. Завдання додому.

1.     Опрацювати відповідний параграф підручника.

2.     Розв’язати задачу (винахідницька).

Запропонуйте проект установки, що дозволяє за допомогою електричного поля здійснити уловлювання пилу, диму або економію фарби за нанесення її розпилювачем на металеві поверхні.