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:
| № | Этап урока |
Методы и приемы | время |
| 1 | Орг. момент | Объявление темы и цели урока | 1 мин |
| 2 | Актуализация необходимых знаний | Презентация, фронтальная беседа, использование интерактивной модели «Движение тела под действием силы тяжести». | 7 мин |
| 3 | Изучение новой темы | Компьютерное моделирование и анализ ситуации движение заряженной частицы в однородном электрическом поле. | 10 мин |
| 4 | Закрепление знаний | Решение комплексных задач, использование интерактивной модели | 12 мин |
| 5 | Домашнее задание | Запись на доске и в тетрадях | 1 мин |
| 6 | Подведение итогов | Фронтальная беседа, использование презентации | 10 |
ХОД УРОКА
-
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.
Актуализация знаний. Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте вспомним некоторые разделы «Механики» и «Электрического поля». (Используем презентацию см. приложение
Вопросы:
Какие виды механического движения мы с вами знаем?
По виду траектории (прямолинейное и криволинейное);
По характеру движения (равномерное и неравномерное)
Назовите основные характеристики движения. (ускорение, скорость, координата, перемещение, путь)
В чем отличие равномерного движения от равноускоренного и равнозамедленного. (ускорение)
 |
| Модель. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. |
Бросим тело под некоторым углом к горизонту и охарактеризуем движение. (Презентация, см. приложение 2)
Вопросы для беседы:
Какие силы действуют, куда направлена сила?
Если на тело действует сила, то это дело движется как?
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:
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.
Вспомним закон сохранения механической энергии, и какие преобразования энергии здесь происходят.
Вспомним однородное электрическое поле. Дайте определение и назовите характеристики электрического поля.
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
| Дано: Vx = 5,0·106 м/с Vу = 1,2·106 м/с Е = 1500 В/м L = 7,2 см | Решение: Выберем оси координат, совместив начало системы отсчета с точкой (0, 0) – влета электрона. Второй закон Ньютона имеет вид:  , где  .Следовательно  . Рассмотрим второй закон Ньютона в проекциях на оси: ОХ: max = 0, т.к.  перпендикулярен оси ОХ, движение вдоль оси ОХ равномерное.
OY: may = –(eE)y, ay = –  .
Уравнение скорости движения электрона имеет вид: |
| Найти: t, Δy  |
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.
|
Дано: | Решение: Выберем оси координат, совместив начало системы отсчета с точкой (0, 0) – влета электрона. Второй закон Ньютона имеет вид: , где .Следовательно . Рассмотрим второй закон Ньютона в проекциях на оси: ОХ: max = 0, т.к. перпендикулярен оси ОХ, движение вдоль оси ОХ равномерное.OY: may = –(eE)y, ay = – .Для того, чтобы найти tg α необходимо определить Vx и Vy в момент вылета электрона из конденсатора:  .Уравнение скорости движения электрона имеет вид:  Проекции на оси ОХ и OY: ОХ: Vx=V0x OY: Vy=V0y+ayt, тогда tg α =  |
| Найти: tg α |
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.