Урок 9 кл электромагнитное поле электромагнитные волны. Методическая разработка урока: Электромагнитные волны. ~ электрическое поле

Сценарий проведения урока с использованием современных педагогических технологий.

Тема урока

«Электромагнитные волны»

Цели урока:

Обучающая : Изучить электромагнитные волны, историю их открытия, характеристики и свойства.

Развивающая : развивать умение наблюдать, сравнивать, анализировать

Воспитывающая : формирование научно-практического интереса и мировоззрения

План урока:

Повторение

Ознакомление с историей открытия электромагнитных волн:

1. Закон Фарадея (проведение опыта)

   Гипотеза Максвелла (проведение опыта)

Графическое и математическое представление электромагнитной волны

1. График электромагнитной волны

   Уравнения электромагнитной волны

   Характеристики электромагнитной волны: скорость распространения, частота, период, амплитуда

Экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн.

1. Закрытый колебательный контур

   Открытый колебательный контур. Опыты Герца

Свойства электромагнитных волн

Актуализация знаний

Получение домашнего задания

Оборудование:

Компьютер

Интерактивная доска

Проектор

Катушка индуктивности

Гальванометр

Магнит

Программно-аппаратный цифровой измерительный комплекс лабораторного оборудования «Научные развлечения»

Персональные готовые карточки с графическим представлением электромагнитной волны, основными формулами и домашним заданием (Приложение 1)

Видеоматериал из электронного приложения к комплекту Физика 11 класс (УМК Мякишев Г . Я ., Буховцев Б.Б.)

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ

Информационная карта

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНИКА

Мотивационный этап – Введение в тему урока

Дорогие ребята! Сегодня мы с вами приступим к изучению последнего раздела в большой теме «Колебания и волны» к электромагнитным волнам.

Мы узнаем историю их открытия, познакомимся с учеными, приложившим к этому свои руки. Узнаем как смогли впервые получить электромагнитную волну. Изучим уравнения, график и свойства электромагнитных волн.

Для начала, давайте вспомним, что такое волна и какие виды волн вы знаете?

Волна - это колебания, распространяющиеся во времени. Волны бывают механические и электромагнитные.

Механические волны – разнообразны, они распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, можем ли мы их засечь с помощью наших органов чувств? Приведите примеры.

Да, в твердых средах – это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости- волны на море, в газах - это распространения звуков.

С электромагнитными волнами не все так просто. Мы с вами находимся в классе и совершенно не чувствуем и не осознаем какое количество электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Может кто-то из вас уже может привести примеры волн, которые здесь присутствуют?

Радиоволны

Телевизионные волны

- Wi - Fi

Свет

Излучения мобильных телефонов и оргтехники

К электромагнитным излучениям относятся и радиоволны и свет от Солнца и рентген и радиация и многое другое. Если бы мы визуализировали бы их, то за таким огромным количеством электромагнитных волн не смогли бы увидеть друг друга. Они служат главным носителем информации в современной жизни и в то же время являются мощным отрицательным фактором, воздействующим на наше здоровье.

Организация деятельности учащихся по созданию определения электромагнитной волны

Сегодня мы с вами пройдем по следам великих ученых физиков, открывших и сгенерировавших электромагнитные волны, узнаем, какими уравнениями они описываются, исследуем их свойства и характеристики. Записываем тему урока «Электромагнитные волны»

Мы с вами знаем, что в 1831г. Английский физик Майкл Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции. В чем оно проявляется?

Давайте повторим один из его опытов. Какова формула закона?

Учащимся проводится опыт Фарадея

Изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом контуре.

Да, в замкнутом контуре появляется индукционный ток, который мы регистрируем с помощью гальванометра

Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. При этом, не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами Фарадей не мог подтвердить свои опыты теорией и математическим аппаратом. В этом ему помог другой выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831-1879)

Максвелл дал несколько иную трактовку закону электромагнитной индукции: « Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты»

Итак, даже если проводник не замкнут, изменение магнитного поля вызывает в окружающем пространстве индукционное электрическое поле, которое является вихревым. Каковы свойства вихревого поля?

Свойства вихревого поля:

Его линии напряженности замкнуты

Не имеет источников

Также нужно добавить, что работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна не нулю, а ЭДС индукции

Кроме того Максвелл выдвигает гипотезу о существовании обратного процесса. Как вы думаете, какую?

«Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле»

А как мы можем получить изменяющееся во времени электрическое поле?

Изменяющимся во времени током

Что представляет из себя ток?

Ток- упорядоченно движущиеся заряженные частицы, в металлах- электроны

Тогда как они должны двигаться, чтобы ток был переменным?

С ускорением

Правильно, именно ускоренные движущиеся заряды вызывают переменное электрическое поле. Теперь попробуем зафиксировать изменение магнитного поля с помощью цифрового датчика, поднося его к проводам с переменным током

Ученик проводит эксперимент по наблюдению изменений магнитного поля

На экране компьютера мы наблюдаем, что при поднесении датчика к источнику переменных токов и его фиксации происходит непрерывное колебание магнитного поля, а значит перпендикулярно ему возникает переменное электрическое поле

Таким образом, возникает непрерывная взаимосвязанная последовательность: изменяющееся электрическое поле порождаем переменное магнитное, которое своим явлением снова порождает изменяющееся электрическое поле и т.д.

Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства. Распространяющееся переменное электромагнитное поле и есть электромагнитная волна.

Итак, гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе ему удалось вывести систему уравнений, описывающую взаимные превращения магнитного и электрического полей и даже определить их некоторые свойства.

Ребятам раздаются персональные карточки с графиком и формулами

Выкладки Максвелла:

Организация деятельности учащихся на определение скорости электромагнитных волн и других характеристик

ξ-диэлектрическая проницаемость вещества, мы считали емкость конденсатора, - магнитная проницаемость вещества – характеризуем магнитные свойства веществ, показывает будет вещество парамагнетиком, диамагнетиком или ферромагнетиком

Давайте рассчитаем скорость электромагнитной волны в вакууме, тогда ξ = =1

Ребята рассчитывают скорость , после чего проверяем все на проекторе

Длина, частота, циклическая частота и период колебаний волны вычисляются по знакомым нам из механики и электродинамике формулам, напомните мне их пожалуйста.

Ребята записывают на доске формулы λ=υТ, , , проверяем их правильность на слайде

Максвелл также теоретически вывел формулу энергии электромагнитной волны, причем . W эм ~ 4 Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты.

Теория Максвелла вызвала резонанс в физическом обществе, но экспериментально он не успел подтвердить свою теорию, тогда эстафету подхватил германский физик Генрих Герц (1857- 1894). Удивительно, но Герц хотел опровергнуть теорию Максвелла, для этого он придумал простое и гениальное решение по получению электромагнитных волн.

Давайте вспомним, где мы уже наблюдали взаимное превращение электрической и магнитной энергий?

В колебательном контуре.

В закрытом колебательном контуре, из чего он состоит?

Это цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят взаимные электромагнитные колебания

Все верно, только колебания происходили «внутри» цепи и главной задачей ученых стало генерирование этих колебаний в пространство и, естественно, их регистрация.

Мы уже сказали, что энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W эм ~ν 4 . Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. Какой формулой определяется частота в колебательном контуре?

Частота колебаний в закрытом контуре

Что мы можем сделать, чтобы увеличить частоту?

Уменьшить емкость и индуктивность, а значит уменьшить количество витков в катушке и увеличить расстояние меду пластинами конденсатора.

Тогда Герц постепенно «распрямил» колебательный контур, превратив его в стержень, названный им "вибратором".

Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров.

Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.

Индуктор Румкорфа создавал на концах своей вторичной обмотки очень высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, заряжающее сферы зарядами противоположных знаков. В определенный момент напряжение между шарами было больше напряжения пробоя и в искровом промежутке вибратора возникала электрическая искра , происходило излучение электромагнитных волн.

Давайте вспомним явление грозы. Молния – это та же искра. Как появляется молния?

Рисунок на доске:

Если между землей и небом возникает большая разность потенциалов, происходит «замыкание» цепи – возникает молния, ток проводится через воздух, несмотря на то, что он диэлектрик, напряжение снимается.

Таким образом, Герцу удалось сгенерировать э-м волну. Но надо еще её зарегистрировать, для этой цели в качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Переменное электромагнитное поле возбуждало в детекторе переменный ток, если частоты вибратора и приемника совпадали, происходил резонанс и в приемнике также возникала искра, которую визуально можно было зафиксировать.

Своими опытами Герц доказал:

1)существование электромагнитных волн;

2)волны хорошо отражаются от проводников;

3)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме).

Проведем опыт по отражению электромагнитных волн

Показывается опыт по отражению электромагнитных волн: телефон ученика убирается в полностью металлический сосуд и друзья пытаются ему дозвониться.

Сигнал не проходит

Ребята отвечают на вопрос опыта, почему нет сигнала сотовой связи.

Теперь давайте посмотрим видеофрагмент по свойствам электромагнитных волн и запишем их.

Отражение э-м волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения

Поглощение волн: э-м волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик

Преломление волн: э-м волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников (подробнее изучим в оптике)

Дифракция волн – отгибание волнами препятствий

Показывается видеофрагмент « Свойства электромагнитных волн»

Сегодня мы с вами узнали историю электромагнитных волн от теории до эксперимента. Итак, ответьте на вопросы:

Кто открыл закон о возникновении электрического поля при изменении магнитного?

В чем заключалась гипотеза Максвелла о порождении изменяющего магнитного поля?

Что такое электромагнитная волна?

На каких векторах она построена?

Что произойдет с длиной волны, если частоту колебания заряженных частиц увеличить в 2 раза?

Какие свойства электромагнитных волн вы запомнили?

Ответы ребят:

Фарадей – экспериментально открыл закон ЭДС и Максвелл расширил это понятие в теории

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле

Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле

Напряженность, магнитная индукция, скорость

Уменьшится в 2 раза

Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение

Электромагнитные волны имеют различное применение в зависимости от своей частоты или длины волны. Они несут человечеству пользу и вред, поэтому к следующему уроку подготовьте сообщения или презентации на следующие темы:

Как я использую электромагнитные волны

Электромагнитное излучение в космосе

Источники электромагнитного излучения у меня дома, их влияние на здоровье

Воздействие электромагнитного излучения от сотового телефона на физиологию человека

Электромагнитное оружие

А также решите к следующему занятию задачи:

i =0.5 cos 4*10 5 π t

Задачи на карточках.

Спасибо за внимание!

Приложение 1

Электромагнитная волна:

1,25664*10 -6 Гн/м –магнитная постоянная

Задачи:

Частота вещания радиостанции «Маяк» в Московском регионе составляет 67,22Мгц. На какой длине волны работает эта радиостанция.

Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется по закону i =0.5 cos 4*10 5 π t . Найдите длину излучаемой волны.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение -

средняя общеобразовательная школа №6 им. Коновалова В.П.

г. Клинцы Брянской области

Разработал учитель физики первой квалификационной категории:

Свиридова Нина Григорьевна.

Цели и задачи:

Обучающие:

Ввести понятие электромагнитного поля и электромагнитной волны;

Продолжить формирование правильных представлений о физической картине мира;

Изучить процесс образования электромагнитной волны;

Изучить виды электромагнитных излучений их свойства, применение и действие на организм человека;

Познакомить с историей открытия электромагнитных волн

Формировать навыки решения качественных и количественных задач.

Развивающие:

Развитие аналитического и критического мышления (умения анализировать природные явления, результаты эксперимента, умение сравнивать и устанавливать общие и отличительные признаки, умение исследовать табличные данные, умение работать с информацией)

Развитие речи учащихся

Воспитательные

Воспитание познавательного интереса к физике, положительного отношения к знаниям, бережного отношения к здоровью.

Оборудование: презентация; таблица «Шкала электромагнитных волн», рабочий лист-конспект с заданиями для обучающей самостоятельной работы, физическое оборудование.

Демонстрационные эксперименты и физическое оборудование.

1) опыт Эрстеда (источник тока, магнитная стрелка, проводник, соединительные повода, ключ)

2) действие магнитного поля на проводник с током (источник тока, магнит дугообразный, проводник, соединительные повода, ключ)

3)явление электромагнитной индукции (катушка, магнит полосовой, гальванометр демонстрационный)

Меж предметные связи

Математика (решение расчетных задач);

История (немного об открытии и исследовании электромагнитного излучения);

ОБЖ (рациональное и безопасное использование приборов- источников электромагнитного излучения);

Биология (действие излучение на организм человека);

Астрономия (электромагнитное излучение космоса).

1. Мотивационный этап -7мин.

Пресс-конференция «Электричество и магнетизм»

Учитель: Современный мир, окружающий человека наполнен самой разнообразной техникой. Компьютеры и мобильные телефоны, телевизоры стали нашими ближайшими незаменимыми помощниками и даже заменяют нам общение с друзьями.. Многочисленные исследования показывают наши помощники в то же время отбирают у нас самое ценное — наше здоровье. Ваши родители часто задумываются, что наносит больше вреда микроволновая печь или сотовый телефон?

На этот вопрос ответим позже.

Сейчас - пресс конференцию по теме «Электричество и магнетизм».

Учащиеся. Журналист: Известные со времен античности электричество и магнетизм до начала 19 века считались явлениями, не связанными друг с другом, и изучались в разных разделах физики.

Журналист: Внешне электричество и магнетизм проявляют себя совершенно по-разному, но на самом деле они теснейшим образом связаны между собой, и многие ученые видели эту связь. Приведите пример аналогий, или общих свойств электрических и магнитных явлений.

Эксперт - физик.

Например, притягивание и отталкивание. В электростатике разноименных и одноименных зарядов. В магнетизме разноименных и одноименных полюсов.

Журналист:

Развитие физических теорий всегда происходило на основе преодоления противоречий между гипотезой, теорией и экспериментом.

Журналист: В начале XIX столетия французский ученый Франсуа Араго выпустил книгу «Гром и молния». В этой книге содержится несколько любопытнейших записей?

Вот некоторые выдержки из книги «Гром и молния»: «...В июне 1731 года один купец поместил в углу своей комнаты в Уэксфильде большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими предметами, сделанными из железа и стали... Молния проникла в дом именно через угол, в котором стоял ящик, разбила его и разбросала все вещи, которые в нем находились. Все эти вилки и ножи.. оказались сильно намагниченными...»)

Какую гипотезу могли выдвинуть физики, проанализировав, выдержки из этой книги?

Эксперт - физик: Предметы были намагничены в результате удара молнии, в то время было известно молния это электрический ток, но объяснить, почему так происходит ученые теоретически в то время не могли.

Слайд №10

Журналист: Опыты с электрическим током привлекали ученых многих стран.

Эксперимент - критерий истинности гипотезы!

Какие опыты 19 века показывали связь электрических и магнитных явлений?

Эксперт - физик. Демонстрационный эксперимент - опыт Эрстеда.

В 1820 году Эрстед провел следующий опыт (опыт Эрстеда, магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током) В пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле.

При отсутствии оборудования демонстрационный опыт можно заменить ЦОР

Журналист. Эрстед экспериментально доказал, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны. Было ли теоретическое обоснование?

Эксперт - физик.

Французский физик Ампер в 1824 г. Ампер провел ряд опытов и изучил действие магнитного поля на проводники с током.

Демонстрационный эксперимент - действие магнитного поля на проводник с током.

Ампер впервые объединил два разобщенных ранее явления - электричество и магнетизм - одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы

Учитель: возникла проблема: Теория было встречена с недоверием многими учеными!?

Эксперт-физик. Демонстрационный эксперимент - явление электромагнитной индукции (катушка в состоянии покоя, магнит движется).

В 1831 г. английский физик М. Фарадей, открыл явление электромагнитной индукции и выяснили, что магнитное поле само способно порождать электрический ток.

Журналист. Проблема: Мы знаем, что ток может возникнуть при наличии электрического поля!

Эксперт - физик. Гипотеза: Электрическое поле возникает в результате изменения магнитного поля. Но доказательства этой гипотезы в то время не было.

Журналист: К середине 19 века накопилось достаточно много сведений об электрических и магнитных явлениях?

Эти сведения требовали систематизации и сведения в единую теорию, кто же создал эту теорию?

Эксперт-физик. Такая теория была создана выдающимся английским физиком Джеймсом Максвеллом. Теория Максвелла разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории. Ее основные положения были опубликованы в 1864 году в работе «Динамическая теория электромагнитного поля»

Учитель: Ребята, что мы будем изучать на уроке, сформулируйте тему урока.

Учащиеся формулируют тему урока.

Учитель: Запишите тему урока в рабочий лист-конспект, с которым мы будем работать сегодня в течение урока.

Что бы вы хотели узнать на уроке, какие цели поставите перед собой.

Учащиеся формулируют цели урока.

Учитель: Сегодня на уроке мы узнаем, что такое электромагнитное поле, расширим знания об электрическом поле, познакомимся с процессом возникновения электромагнитной волны и некоторыми свойствами электромагнитных волн,

2.Актуализация опорных знаний-3мин.

Фронтальный опрос

1. Что такое магнитное поле?

2. Чем порождается магнитное поле?

3. Как обозначается вектор магнитной индукции? Назовите единицы измерения магнитной индукции.

4.Что такое электрическое поле. Где существует электрическое поле?

5. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

6. Что такое волна? Назовите виды волн? Какая волна называется поперечной?

7. Запишите формулу для расчета длины волны?

3.Операционально-познавательный этап-25 мин

1)Введение понятия электромагнитного поля

Согласно теории Максвелла, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать по отдельности: изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле переменное, а изменяющееся электрическое поле порождает переменное магнитное поле. Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.

Работа с учебником - чтение определения стр. 180

Определение из учебника: Всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.

Работа с планом-конспектом (учащиеся дополняют конспект в процессе изучения нового материала).

1)Порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое …………………(электромагнитное поле)

2) Источники электромагнитного поля -……(электрические) заряды, движущиеся с …………………(ускорением)

Источник электромагнитного поля. Учебник стр. 180

Источниками электромагнитного поля могут быть:

Электрический заряд, движущийся с ускорением, например колеблющийся (создаваемое ими электрическое поле периодически меняется)

(в отличие от заряда, движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).

Качественная задача.

Какое поле возникает вокруг электрона, если:

1)электрон покоится;

2) движется с постоянной скоростью;

3)движется с ускорением?

Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное - в той, относительно которой электрические заряды движутся,

Электромагнитное поле - в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.

2) Объяснение механизм возникновения индукционного тока, е в случае, когда проводник находится в состоянии покоя. (Решение проблемы сформулированной на мотивационном этапе при проведении пресс-конференции)

1)Переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле (вихревое), под действием которого свободные заряды приходили в движение.

2)Электрическое поле существует независимо от проводника.

Проблема: отличается электрическое поле, созданное переменным магнитным полем от поля неподвижного заряда?

3)Ведение понятия напряженности, описание силовых линий электрического поля электростатического и вихревого, выделение отличий. (Решение проблемы сформулированной на мотивационном этапе при проведении пресс-конференции)

Введение понятия напряженности и силовых линий электростатического поля.

Что вы можете сказать о силовых линиях электростатического поля?

Чем отличается электростатическое поле от вихревого электрического поля?

Вихревое поле не связано с зарядом, силовые линии - замкнутые. Электростатическое- связано с зарядом, вихревое -порождается переменным магнитным полем и не связано с зарядом. Общее - электрическое поле.

4)Введение понятия электромагнитной волны. Отличительные свойства электромагнитных волн.

Согласно теории Максвелла переменное магнитное поле порождает переменное электрическое, это в свою очередь порождает поле магнитное, в результате электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде волны.

Ведение 3-х определений, сначало2), затем учащиеся читают определение в учебнике стр. 182, записываем то определение в конспект, которое считаете более легким для запоминания или то, которое понравилось.

3)Электромагнитная волна…………….

1)представляет собой систему порождающих друг друга, и распространяющихся в пространстве, переменных (вихревых) электрического и магнитного полей.

2)это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды.

3)Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной.

Свойства электромагнитных волн.

Чем электромагнитные волны отличаются от механических волн? См. в учебник стр. 181 и дописываем конспект п.4.

4) Электромагнитные волны распространяются не только в веществе, но и в ……(вакууме)

Если распространяется, механическая волна, то колебания передаются от частицы к частице.

Что совершает колебания в электромагнитной волне? Например, в вакууме?

Какие физические величины периодически меняются в ней?

С течением времени изменяется напряженность и магнитная индукция!

Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне?

Волна электромагнитная продольная или поперечная?

5) тип волны………(поперечная)

Анимация «Электромагнитная волна»

Скорость электромагнитных волн в вакууме. Стр. 181 - найдите числовое значение скорости электромагнитных волн.

6) Скорость электромагнитных волн в вакууме обозначается латинской буквой с: с ≈ 300 000 км/с=3*108 м/с;

Что можно сказать о скорости волн электромагнитных в веществе?

Скорость электромагнитных волн в веществе ……(меньше) чем в вакууме.

За время, равное периоду колебаний, волна переместилась на расстояние вдоль оси, равное длине волны.

Для электромагнитных волн справедливы те же соотношения между длиной волны, скоростью, периодом и частотой, что и для механических волн. Скорость обозначается буквой с.

7) длина волны λ= c*T= с/ ν.

Повторим и проверим информацию об электромагнитных волнах. Учащиеся сравнивают записи в рабочих листах и на слайде.

Учитель: Любая теория в физике должны совпадать с экспериментом.

Сообщение уч-ся. Экспериментальное открытие электромагнитных волн.

В 1888г немецкий физик Генрих Герц экспериментально получил и зарегистрировал электромагнитные волны.

В результате опытов Герцем были обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом!

5)Исследование шкалы электромагнитного излучения.

Электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно по частотам) на шесть диапазонов: границы диапазонов весьма условны.

Шкала электромагнитных волн

Низкочастотное излучение.

1.Радиоволны

2.Инфракрасное излучение (тепловое)

3.Видимое излучение (свет)

4.Ультрафиолетовое излучение

5.Рентгеновские лучи

6.γ - излучение

Учитель: Какую информацию можно получить, если исследовать шкалу электромагнитных волн.

Учащиеся: По рисункам можно определить, какие тела являются источниками волн или где применяются электромагнитные волны.

Вывод мы живем в мире электромагнитных волн.

Какие тела являются источниками волн.

Как изменяется длина волны и частота, если идти по шкале от радиоволн к гама -излучению?

Как вы думаете, почему на этой таблице в качестве примеров - космические объекты.

Учащиеся.Астрономические объекты (звезды и т.д.) излучают электромагнитные волны.

Исследование и сравнение информации на шкалах электромагнитных волн.

Сравните 2 шкалы на слайде? Чем они отличаются? Какого излучения нет на второй шкале?

Почему на второй нет низкочастотных колебаний?

Сообщение учащегося.

Максвелл: для создания интенсивной электромагнитной волны, которую можно было бы зарегистрировать прибором на некотором расстоянии от источника необходимо, чтобы колебания векторов напряженности и магнитной индукции происходили достаточно с высокой частотой (порядка 100000 колебаний в секунду и больше). Частота тока используемого в промышленности и быту - 50 Гц.

Приведите примеры тел, излучающих низкочастотные излучения.

Сообщение учащегося.

Влияние низкочастотных электромагнитных излучений на организм человека.

Электромагнитное излучение частотой 50 Гц, которое создается проводами сети переменного тока, при длительном воздействии вызывает

Усталость,

Головные боли,

Раздражительность,

Быструю утомляемость,

Ослабление памяти,

Нарушение сна…

Учитель: Обращаем внимание на то, что ухудшается память, если долго работать с компьютером, или смотреть телевизор, что мешает нам хорошо учиться. Сравним допустимые нормы электромагнитного излучения излучение бытовых приборов, электротранспорта и др. Какие электроприборы оказываются более вредными для здоровья человека? Что более опасно микроволновая печь или сотовый телефон? Зависит ли от мощности от мощности прибора?

Сообщение учащегося. Правила, которые помогут сохранить здоровье.

1)Расстояние между электроприборами должно быть не менее 1,5—2 м. (Чтобы не усиливать действие бытовых электромагнитных излучений)

На такое же расстояние следует удалять от телевизора или от компьютера ваши кровати.

2) находитесь от источников электромагнитных полей как можно дальше и как можно меньше времени.

3) Выключайте из розеток все неработающие приборы.

4) Включайте одновременно как можно меньше приборов.

Исследуем еще 2 шкала электромагнитных волн.

Какое излучение присутствует на второй шкале?

Учащиеся: На второй шкале, есть микроволновое излучение, а на первой нет.

Хотя диапазон частот условный, микроволновые волны относятся к радиоволнам или инфракрасному излучению, если рассматривать шкалу №1?

Учащиеся: Микроволновое излучение - радиоволны.

Где применяются микроволновые волны?

Сообщение учащегося.

Микроволновое излучение называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, так как у него самая большая частота в радиодиапазоне. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн.

Микроволновое излучение играет большую роль в жизни современного человека, ведь не можем отказаться от таких достижений науки мобильная связь, спутниковое телевидение, микроволновые печи или СВЧ-печи, радиолокация, принцип действия которых основан на применение микроволн.

Решение проблемного вопроса, поставленного в начале урока.

Что что общего между микроволновкой и сотовым телефоном?

Учащиеся. Принцип действия основан не применение радиоволн микроволнового диапазона.

Учитель: Интересную информацию об изобретения микроволновой печи можно найти в интернете - домашнее задание.

Учитель: Мы живем в "море" электромагнитных волн, которое излучает солнце(весь спектр электромагнитных волн) и другие космические объекты - звезды, галактики, квазары, мы должны помнить, что любое электромагнитное излучение может, приносит и пользу и вред. Исследование шкал электромагнитных волн показывает нам, насколько велика значимость электромагнитных волн в жизни человека.

6) Тренировочная самостоятельная работа - работа в парах с учебником стр.183-184 и с опорой на жизненный опыт. 5 тестовых вопросов обязательные для всех, 6 задание - расчетная задача.

1.Процесс фотосинтеза происходит под действием

Б) видимого излучения-света

2.Кожа человека загорает под действием

А) ультрафиолетового излучения

Б) видимого излучения-света

3.В медицине при флюорографическом обследовании применяются

А) ультрафиолетовое излучение

Б) рентгеновское излучение

4.Для осуществления телевизионной связи используют

А) радиоволны

Б) рентгеновское излучение

5.Чтобы не получить ожог сетчатки от солнечного излучения люди используют стеклянные «солнечные очки», так как стекло поглощает значительную часть

А) ультрафиолетового излучения

Б) видимого излучения-света

6. На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600м? Скорость распространения радиоволн в воздухе равна скорости электромагнитных волн в вакууме 3*108 м/с

4)Рефлексивно-оценочный этап. Итог урока.-4.5 мин

1) Проверка самостоятельной работы с самооценкой.Если выполнены все тестовые задания - оценка «4», если уч-ся успели сделать задачу -«5»

Дано: λ = 600 м, с = 3*108 м/с
Решение: ν = с/λ = 3*10^8 \ 600 = 0,005 * 10^8 = 0,5 * 10^6 Гц== 5 * 10^5 Гц

Ответ: 500 000 Гц = 500кГц = 0,5 МГц

2)Подведение итогов и оценка и самооценка учащихся.

Что такое электромагнитное поле?

Что такое электромагнитная волна?

Что вы теперь знаете про электромагнитные волны?

Какое значение имеет изученный материал в вашей жизни?

Что понравилось на уроке больше всего?

5.Домашнее задание-0.5 мин П. 52,53 упр. 43, упр. 44(1)

История изобретения микроволновки-интернет.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

по теме « Электромагнитное поле и электромагнитные волны»

Цели урока:

- обучающие

повторить и обобщить знания студентов по разделу «Электродинамика»;

- развивающие

способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;

развитие способности к самооценке и самоанализу собственной мыслительной деятельности и ее результатов;

проверить уровень самостоятельности мышления учащихся по применению имеющихся знаний в различных ситуациях.

- воспитательные

побуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям;

воспитание духа соревнования, ответственности за товарищей, коллективизм.

Тип урока Урок - семинар

Формы работы студентов словесная передача информации и слуховое восприятие информации; наглядная передача информации и зрительное восприятие информации; передача информации с помощью практической деятельности; стимулирование и мотивация; методы контроля и самоконтроля.

Средства обучени я : Презентации; доклады; кроссворды; задания для тестированного опроса;

Оборудование: ПК, ИД, проектор, презентации ppt , видеоурок, ПК- рабочие места студентов, тесты.

Структура и ход урока

Таблица 1.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Приложение к плану-конспекту урока

по теме « Электромагнитное поле и электромагнитные волны »

Таблица 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области « Губернский техникум м. р. Кошкинский»

Профессия: 23.01.03 Автомеханик 2 курс

Физика

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

ПО ТЕМЕ: « ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В НАШЕЙ ЖИЗНИ»

Преподаватель Якимова Эльвира Константиновна

Урок- обобщение темы « Электромагнитные волны»

Тема: ВСЁ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛНАХ

Тип: обобщения и систематизация знаний

Вид: семинар

Методическая цель:

Цель:

Показать практическую направленность преподавания физики;

Проверка усвоения знаний по теме.

Задачи:

образовательные:

Обобщить знания об электромагнитных излучениях (полях), встречающихся в быту;

Выяснить положительное и отрицательное воздействие этих полей на организм человека,

Сформировать принципы защиты от вредного воздействия полей, либо уменьшения их вредного воздействия.

развивающие:

Продолжить развитие логического мышления, -способности правильно формулировать свои мысли в процессе обобщения изученного, умения вести учебный диалог;

воспитательные:

Воспитание познавательного интереса к физике, положительного отношения к знаниям, бережного отношения к здоровью.

Воспитывать культуру устной речи, уважение к окружающим.

Методическая оснащённость и оборудование:

мультимедийная техника, бытовые приборы, рабочие листы; справочные материалы (значение

напряженности магнитной индукции электромагнитного поля бытовых приборов)

Методы: объяснительно-иллюстративный, практический.

Урок по теме: " Всё об электромагнитных волнах "

« Кругом нас, в нас самих, всюду и везде,

вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь,

идут излучения разной длины волны…

Лик земли ими меняется,

ими в значительной мере лепится.»

В.И.Вернадский

Что такое электромагнитная волна?

Ответы: Электромагнитная волна - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве и переносящие энергию.

Электромагнитные волны представляют собой возмущения магнитных и электрических полей, распределяющиеся в пространстве.

Электромагнитными волнами называют электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Первым ученым, который вообще предсказал их существование, стал Фарадей. Свою гипотезу он выдвинул в 1832-м году. Построением теории впоследствии занимался Максвелл. К 1865-му году он завершил эту работу. Теория Максвелла нашла свое подтверждение в опытах Герца в 1888-м году.

К эм волнам относятся волны ….

Ответ: К э.м. волнам относятся волны, длины которых колеблются от 10 км (радиоволны) до меньше 5 пм (5 . 10 -12 ) (гамма лучи)

3. Перечислите основные свойства электромагнитных волн.

Ответ:

Преломление.

Отражение.

ЭМ волна является поперечной.

Скорость эм волн в вакууме равна скорости света.

Электромагнитные волны распространяются во всех средах, но скорость будет ниже чем в вакууме.

ЭМ волна несет энергию.

При переходе из одной среды в другую частота волны не меняется.

4. Почему электромагнитное поле влияет на человека?

Человек – антенна, принимающая электромагнитные волны, тело человека – проводник через который эм поле хорошо проходит, следовательно, на естественные электромагнитные колебания организма накладывается дополнительное электромагнитное поле, за счет чего нарушается естественное биополе человека.

5.От чего зависит биологический эффект действия электромагнитного поля?

Преподаватель: снова берем рабочие листы -

Самостоятельная работа.

СХЕМА 1

Ответы: Биологический эффект зависит от:

-значений Е (напряженности электрического поля);

-значений В (магнитной индукции);

-значений w (частоты), от времени воздействия.

Преподаватель:Биологический эффект может быть положительным (возникновение жизни на Земле, акселерации, методы лечения в медицине) и отрицательным. Медики установили, что длительное пребывание в искусственно созданном электромагнитном поле дает…

(Таблица на доске).

Преподаватель: Ощущали ли вы на себе такие действия электромагнитного поля и когда? Какие бытовые приборы создают электромагнитное поле в вашей квартире?

Самостоятельная работа.

Преподаватель: Все работающие электроприборы (и электропроводка) создают вокруг себя электромагнитное поле, которое вызывает движение заряженных частиц: электронов, протонов, ионов или молекул-диполей. Клетки живого организма состоят из заряженных молекул – белков, фосфолипидов (молекул клеточных мембран), ионов воды – и тоже обладают слабым электромагнитным полем. Под влиянием сильного электромагнитного поля молекулы, обладающие зарядом, совершают колебательные движения. Это даёт начало целому ряду процессов как позитивных (улучшение клеточного метаболизма), так и негативных (например, разрушение клеточных структур).

В нашей стране исследования влияния электромагнитных полей на человека и животных ведутся больше 50 лет. Проведя сотни экспериментов, российские ученые установили, что, все бытовые электроприборы являются источниками электромагнитного излучения, но как именно влияет на нас электромагнитное поле от обычных бытовых приборов и насколько оно вредно для здорового человека – вопрос спорный, поэтому разумно по возможности стараться свести к минимуму его воздействие.

Чтобы сформировать принципы защиты от вредного воздействия электромагнитных излучений, учащимся предлагается поработать со справочными материалами.

(

Приложение № 2

Таблица 1.ПДУ (предельно допустимые уровни).

Досмотрим презентацию (с 11 слайда и до конца)

Подведение итога.

Выводы:

1. Экранирование металлом источников электромагнитного излучения (провода, катушки индуктивности и т.п.) ,

2. Выдерживать безопасное расстояние.

3. Все бытовые электроприборы должны быть исправны и соответствовать ПДУ. (Сертификат качества).

4. Зеленые насаждения активно поглощают электромагнитные волны.

Памятка “Полезно знать” раздается каждому ученику.

Домашнее задание.

Преподаватель: Вместе с родными дома обсудите памятку “Полезно знать” дома, может ваши близкие в нашу памятку добавят что-то полезное и нужное.

Список использованной литературы:

Марон А.Е. контрольные работы по физике: 10 – 11 кл.: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 2003.

Рымкевич А.П. Задачник. 10 – 11 кл.: Пособие для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2003.

Степанова Г.Н. Сборник задач по физике: Для 10 – 11 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2003.

5. ›

"Электромагнитные волны".

Цели урока:

Учебная:

• познакомить учащихся с особенностями распространения электромагнитных волн;
• рассмотреть этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории;

Воспитательная: ознакомить учащихся с интересными эпизодами биографии Г. Герца, М. Фарадея, Максвелла Д. К., Эрстеда Х.К., А.С. Попова;

Развивающая: способствовать развитию интереса к предмету.

Демонстрации : слайды, видеоролик.

ХОД УРОКА

Сегодня мы познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных.

Повторение.

Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:

Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)

Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)

Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина волны равна произведению скорости волны и периода колебаний)

Изучение нового материала.

Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна - результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.

Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна - распространение электромагнитного поля в пространстве.

Рассмотрим график распространения электромагнитной волны.

Схема распространения электромагнитной волны представлена на рисунке. Необходимо запомнить, что вектора напряженности электрического поля, магнитной индукции и скорости распространения волны взаимно перпендикулярны.

Этапы создания теории электромагнитной волны и ее практического подтверждения.

Ханс Кристиан Эрстед (1820 г.) датский физик, непременный секретарь Датского королевского общества (с 1815 года).

С 1806 года - профессор этого университета, с 1829 года одновременно директор Копенгагенской политехнической школы. Работы Эрстеда посвящены электричеству, акустике, молекулярной физике.

В 1820 году он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электромагнетизма. Идея взаимосвязи между различными явлениями природы - характерна для научного творчества Эрстеда; в частности он один из первых высказал мысль, что свет представляет собой электромагнитные явления. В 1822-1823 годах независимо от Ж. Фурье переоткрыл термоэлектрический эффект и построил первый термоэлемент. Экспериментально изучал сжимаемость и упругость жидкостей и газов, изобрел пьезометр (1822). Проводил исследования по акустике, в частности пытался обнаружить возникновение электрических явлений за счет звука. Исследовал отклонения от закона Бойля-Мариотта.

Эрстед был блестящим лектором и популяризатором, организовал в 1824 году Общество по распространению естествознания, создал первую в Дании физическую лабораторию, способствовал улучшению преподавания физики в учебных заведениях страны.

Эрстед почетный член многих академий наук, в частности Петербургской АН (1830).

Майкл Фарадей (1831 г.)

Гениальный ученый Майкл Фарадей был самоучкой. В школе получил только начальное образование, а затем в силу жизненных проблем работал и попутно изучал научно-популярную литературу по физике и химии. Позже Фарадей стал лаборантом у известного в то время химики, затем превзошел своего учителя и сделал много важного для развития таких наук, как физика и химия. В 1821 году Майкл Фарадей узнал об открытии Эрстеда, которое заключалось в том, что электрическое поле создает магнитное поле. После обдумывания этого явления, Фарадей задался целью получить из магнитного поля электрическое поле и в качестве постоянного напоминания он носил в кармане магнит. Через десять лет он претворил свой девиз в жизнь. Превратил магнетизм в электричество: магнитное поле создает - электрический ток

Ученый-теоретик вывел уравнения, которые носят его имя. Эти уравнения говорили о том, что переменные магнитное и электрическое поля создают друг друга. Из этих уравнений следует, что переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле, а оно создает переменное магнитное поле. Кроме того, в его уравнениях была постоянная величина - это скорость света в вакууме. Т.е. из этой теории следовало, что электромагнитная волна распространяется в пространстве со скоростью света в вакууме. Поистине гениальная работа была оценена многими учеными того времени, а А. Эйнштейн говорил, что самым увлекательным во время его учения была теория Максвелла.

Генрих Герц (1887 г.)

Генрих Герц родился болезненным ребенком, но стал очень сообразительным учеником. Ему нравились все предметы, которые изучал. Будущий ученый любил писать стихи, работать на токарном станке. После окончания гимназии Герц поступил в высшее техническое училище, но не пожелал быть узким специалистом и поступил в Берлинский университет, чтобы стать ученым. После поступления в университет Генрих Герц стремиться заниматься в физической лаборатории, но для этого необходимо было заниматься решением конкурсных задач. И он взялся за решение следующей задачи: обладает ли электрический ток кинетической энергией? Эта работа была рассчитана на 9 месяцев, но будущий ученый решил ее через три месяца. Правда, отрицательный результат, с современной точки зрения неверен. Точность измерения необходимо было увеличить в тысячи раз, что тогда не представлялось возможным.

Еще будучи студентом, Герц защитил докторскую диссертацию на "отлично" и получил звание доктора. Ему было 22 года. Ученый успешно занялся теоретическими исследованиями. Изучая теорию Максвелла, он показал высокие экспериментальные навыки, создал прибор, который называется сегодня антенной и с помощью передающей и приемной антенн осуществил создание и прием электромагнитной волны и изучил все свойства этих волн. Он понял, что скорость распространения этих волн конечна и равна скорости распространения света в вакууме. После изучения свойств электромагнитных волн он доказал, что они аналогичны свойствам света. К сожалению, эта робота окончательно подорвала здоровье ученого. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре он скончался.

Генрих Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические формулы, а Герц превратил математические образы в видимые и слышимые электромагнитные волны. Слушая радио, просматривая телевизионные передачи, мы должны помнить об этом человеке. Не случайно единица частоты колебаний названа в честь Герца, и совсем не случайно первыми словами, переданными русским физиком А.С. Поповым с помощью беспроводной связи, были "Генрих Герц", зашифрованные азбукой Морзе.

Попов Александр Сергеевич (1895 г.)

Попов совершенствовал приемную и передающую антенну и вначале была осуществлена связь на расстоянии 250 м, затем на 600 м. И в 1899 году ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 - на 150 км. В 1900 году радиосвязь помогла провести спасательные работы в Финском заливе. В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан.

Посмотрим видеофрагмент, где рассмотрены некоторые свойства электромагнитной волны. После просмотра ответим на вопросы.

Почему лампочка в приемной антенне изменяет свой накал при внесении металлического стержня?

Почему этого не происходит при замене металлического стержня на стеклянный?

Закрепление.

Ответьте на вопросы:

Что такое электромагнитная волна?

Кто создал теорию электромагнитной волны?

Кто изучил свойства электромагнитных волн?

Заполните таблицу ответов в тетради, помечая номер вопроса.

Как зависит длина волны от частоты колебания?

(Ответ: Обратно пропорционально)

Что произойдет с длиной волны, если период колебания частиц увеличится в 2 раза?

(Ответ: Увеличится в 2 раза)

Как изменится частота колебания излучения при переходе волны в более плотную среду?

(Ответ: Не изменится)

Что является причиной излучения электромагнитной волны?

(Ответ: Заряженные частицы, движущиеся с ускорением)

Где используются электромагнитные волны?

(Ответ: сотовый телефон, микроволновая печь, телевидение, радиовещание и т.д.)

(Ответы к вопросам)

Домашнее задание.

Необходимо подготовить сообщения о различных видах электромагнитного излучения, перечислив их особенности и рассказать об их применении в жизни человека. Сообщение по длительности должно составлять пять минут.

1. Виды электромагнитных волн:
2. Волны звуковой частоты
3. Радиоволны
4. СВЧ излучение
5. Инфракрасное излучение
6. Видимый свет
7. Ультрафиолетовое излучение
8. Рентгеновское излучение
9. Гамма излучение

Подведение итогов.

Литература.

1. Касьянов В.А. Физика 11 класс. - М.: Дрофа, 2007
2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. - М.: Провсещение, 2004.
3. Марон А.Е., Марон Е.А.Физика 11 класс. Дидактические материалы. - М.: Дрофа, 2004.
4. Томилин А.Н. Мир электричества. - М.: Дрофа, 2004.
5. Энциклопедия для детей. Физика. - М.: Аванта+, 2002.
6. Ю. А. Храмов Физики. Биографический справочник, - М., 1983