Электризация. Урок – эксперимент. 8 класс.

Цель урока:
1. Образовательная:
А) знакомство с физическим явлением электризация;
Б) продолжение работы по формированию навыков учащихся:
- анализа источников информации;
- экспериментальной работы;
- работы в группе;
В) закрепление знаний и умений:
- по теме «Электризация»;
- умение составлять задачи и решать их.
2. Воспитательная:
А) воспитание мировоззренческих понятий:
- причинноследственные связи в окружающем мире;
- познаваемость окружающего мира и человечества.
Б) нравственное воспитание:
- воспитание любви к природе;
- воспитание чувства товарищеской взаимовыручки;
- воспитание этики групповой работы.
3. Развивающая:
А) развитие навыков и умений:
- классифицировать и обобщать;
- составлять схемы;
- формулировать выводы по изученному материалу.
Б) развитие самостоятельности мышления и интеллекта;
В) развитие грамотной устной речи;
Г) развитие навыков практической работы.

План урока (время урока 45 минут):
1. Организационная часть (1-2 минуты)
2. Активизация мыслительной деятельности. (5 мин)
3. Экспериментальные задачи, решение и обсуждение результатов (до 15 мин)
4. Познавательные страницы (до 1 минуты)
5. Опыты и обсуждение результатов (до 15 мин)
6. Проверка знаний и умений (до 5 мин)
7. Оценивание работы учащихся, обобщение и завершение урока (2-3 мин)

Оборудование урока: 1. Схемы, фотографии
2.Видеофильмы или презентация «Электризация»

Оформление доски и класса:
1. Тема урока. Дата.
2. Схемы, фотографии.
3. В кабинете парты расставлены для работы в группах (по 3-4 учащихся в каждой группе)
4. Телевизор (мультимедийный проектор) или компьютер с презентацией и видеороликом.

Подготовительный этап: Объяснение ученикам целей и задач урока. Формирование групп и раздача рабочего материала. Группы формируются по желанию учащихся. Каждая группа имеет компьютер с выходом в интернет и другие источники информации. В течение отведенного времени группа готовит тексты мини-рассказов (докладов), познавательную информацию. При подготовке используются различные источники информации: библиотечные ресурсы, электронные учебники, интернет, видиотека, мультимедийные источники информации. С помощью проектора мини – рассказы иллюстрируются слайдами, схемами, картинками.

Физический словарик.
Нейтрон от латинского слова neutre- ни то, ни се.
Нуклон от латинского слова nucleus – ядро.
Протон от protos – первый.
Электрон от греческого electron –янтарь, смола.
Электроскоп от слова «электро» и греческого слова skopio – смотрю.
Ион от греческого слова ion –идущий.

Активизация мыслительной деятельности. Кроссворд. Фронтальная работа.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2

Вопросы.
1. «Маленькая масса».
2. Кинетическая, потенциальная, внутренняя…
3. Величина, которую на Руси измеряли в верстах в час.
4. Элемент таблицы Менделеева.
5. Прибор, с помощью которого можно измерить температуру.
6. Тепловой процесс.
7. Единица измерения времени.
8. Температурная шкала.
9. Мера инертности и гравитации.
10. Молекула состоит из…
11. Все элементы друг с другом в веществе имеют …
12. Химический элемент.

Ответы: 1.молекула, 2.энергия, 3.скорость, 4.литий, 5.термометр, 6.кипение, 7.час, 8.Цельсий, 9. Масса, 10.атом, 11.связь, 12.водород.
Ключевое слово: «электричество».

О строение атома. (Брюсов 1922 г)
Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков.
Еще, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет,
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.

О таблице Менделеева.
Начальный элемент природы
Называем водородом.
Потом мы твердо заучили:
Есть гелий, литий и бериллий.
А дальше бор и углерод,
За ним азот и кислород,
Активный фтор, за ним неон.
(наоборот, инертный он)
И натрий, магний, алюминий, кремний,
Фосфор, сера, хлор, аргон.

Экспериментальные задачи. Работа в группах
1 группа. Опыт № 1.
Оборудование и материалы: воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.
Порядок выполнения работы.
1. Надуйте 2-3 шарика.
2. Закрепите шарик под поверхностью парты.
3. Потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его, он будет свободно висеть.
4. Потрите второй шарик войлоком или шерстью и поднесите его к первому шарику. Что произойдет с шариками?
5. Возьмите три шарика потрите их войлоком или шерстью и удерживайте их на нитях одной рукой. Какую фигуру образуют в результате отталкивающиеся шарики?
6. Зарисуйте в таблице результаты опыта и напишите объяснения.
Номер опыта Рисунок Объяснения опыта
1
2

2 группа. Опыт № 2
Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы.
Порядок выполнения работы.
1. Ножницами вырежете две полоски нейлона и две полоски полиэтилена.
2. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам.
3. Поднимите за край нейлоновые полоски одной рукой. Что заставляет нейлон так себя вести?
4. Поднимите за край полиэтиленовые полоски одной рукой. Что заставляет полиэтилен так себя вести?
5. Зарисуйте в таблице результаты опыта и напишите объяснения.
Номер опыта Рисунок Объяснения опыта
1
2

3 группа. Опыт № 3
Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы, воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.
Порядок выполнения работы.
1. Надуйте шарик.
2. Закрепите шарик под поверхностью парты.
3. Потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его, он будет свободно висеть.
4. Ножницами вырежьте полоску нейлона и полоску полиэтилена.
5. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам.
6. Поднесите нейлоновую полоску к шарику. Что произойдет?
7. Поднесите полиэтиленовую полоску к шарику. Что произойдет?
8. Зарисуйте в таблице результаты опыта и напишите объяснения.
Номер опыта Рисунок Объяснения опыта
1
2

4 группа. Опыт № 4.
Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы, воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.
Порядок выполнения работы.
1. Надуйте шарик.
2. Потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его, он будет свободно висеть.
3. Ножницами вырежьте полоску нейлона и полоску полиэтилена.
4. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам.
5. Поднесите шарик к своей голове (или голове соседа). Что произойдет?
6. Поднесите полиэтиленовую полоску к своей голове. Что произойдет?
7. Поднесите нейлоновую полоску к своей голове. Что произойдет?
8. Зарисуйте в таблице результаты опыта и напишите объяснения.
Номер опыта Рисунок Объяснения опыта
1
2
3

5 группа. Опыт № 5.
Оборудование и материалы: воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.
Порядок выполнения работы.
1. Надуйте шарик.
2. Потрите шарик войлоком или шерстью и поднесите его к сухой стене или потолку, он будет свободно висеть.
3. Заряди шарик еще раз и посмотри, будет ли он так же хорошо удерживаться на деревянной, металлической или стеклянной поверхности.

6 группа. Опыт № 6.
Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, пластиковая расческа, бумага и ножницы, шерсть полиэтилен, нейлон.
Порядок выполнения работы.
1. Сделайте из бумаги кольцо.
2. Заряди линейку, стеклянную и эбонитовую палочку, расческу используя шерсть, полиэтилен и нейлон.
3. Поднеси линейку к бумажному кольцу. Что произойдет?
4. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочкой, расческой.
5. Объясните увиденное.

1-2 группа. Опыт № 7.
Оборудование и материалы: телевизор (электронно-лучевой осциллограф, экран компьютера (с электронно-лучевой трубкой)), листики бумаги, кусочки шерсти.
Порядок выполнения работы.
1. Включите телевизор или электронно-лучевой осциллограф, компьютер (с электронно-лучевой трубкой). Поднесите оголенную руку от кисти до локтя к экрану. Что при этом происходит?
2. Расположите кусочки бумаги и шерсти на экране телевизора. Поднесите к ним свою руку. Как реагируют кусочки бумаги и шерсти?
3. Выключите электрические приборы. Объясните происходящее. Почему на экране телевизора собирается пыль?

3-4 группа. Опыт № 8
Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, пластиковая расческа, шерсть полиэтилен, нейлон.
Порядок выполнения работы.
1. Откройте водопроводный кран так, чтобы поток воды был очень слабым.
2. Заряди линейку, стеклянную и эбонитовую палочку, расческу используя шерсть, полиэтилен и нейлон.
6. Поднеси линейку к водяной струе. Что произойдет?
7. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочкой, расческой.
8. Объясните увиденное.

5-6 группа. Опыт № 9.
Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, пластиковая расческа, теннисный шарик, шерсть полиэтилен, нейлон.
Порядок выполнения работы.
1. Положите мячик для настольного тенниса на плоскую поверхность.
2. Заряди линейку, стеклянную и эбонитовую палочку, расческу используя шерсть, полиэтилен и нейлон.
3. Поднеси линейку к бумажному кольцу. Что произойдет?
4. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочкой, расческой.
5. Объясните увиденное.
Обсуждение обобщение результатов опытов.

Познавательная страничка № 1. Историческая справка.
Природу известного еще древним грекам «рукотворного» электрического явления – электризации трением – удалось установить только в 1969 году. Ленинградский физик М.И. Корнфельд выяснил, что трение здесь играет второстепенную роль – оно необходимо только для более тесного сближения поверхностей диэлектриков.
Окружающие нас тела, как правило, электрически нейтральны, то есть отрицательные и положительные заряды компенсируются с высокой точностью. Вследствие теплового движения и распределения электронов по скоростям внутри тела часть из них обладает кинетической энергией, достаточной для выхода за его пределы. Такая энергия называется термоэлектронной работой выхода и имеет разные значения для различных тел. В итоге у поверхности тела образуется электронный газ. В обычных условиях наступает динамическое равновесие: количества электронов, покидающих тело и входящих в него, примерно равны. При сближении поверхностей тел настолько тесном, что слои электронного газа перекрываются, начинается обмен электронами: они перемещаются от тела с меньшей работой выхода к телу, у которого она большая.
Таким образом, более правильно говорить электризация посредством контакта тел.

Познавательная страничка № 2
У берегов морей воздух приобретает положительный заряд, вследствие того, что здесь происходит разбрызгивание не чистой, а соленой воды. На поверхности морей и океанов разбрызгивание воды начинается при скорости ветра более 10 м/с, когда на волнах появляются гребешки пены. Отношение положительных зарядов к отрицательным зарядам в воздухе над Черным и Азовским морем при бурном море достигает 2.04, при зыби- 1.48.

Познавательная страничка № 3. Электризация тел на производстве.
На производстве многочисленные проявления электризации тел усложняют проведение ряда технологических процессов. Так, в текстильной промышленности электризация нитей приводит к их взаимному отталкиванию, расщеплению, притягиванию к поверхности роликов и веретен. Кроме того, заряженная ткань или пряжа притягивает к себе легкие мелкие предметы и тем самым загрязняется.
Много хлопот доставляет электризация тел в авиации. При полете вследствие трения о воздух или же при полете вблизи грозовых туч и заряженных облаков происходит электризация обшивки самолета, что ведет к нарушению радиосвязи и искажению показаний электроизмерительных приборов. После посадки к самолету нельзя сразу же приставлять металлический трап, так как может произойти электрический разряд.
Очень часто явление электризации используется в технике. Так, явление притяжения легких мелких предметов наэлектризованными телами используется в устройстве электрических фильтров для очистки дыма от мелких частиц пепла. Такие электрофильтры устанавливают в цехах размалывающих цемент и фосфориты, на химических заводах.
Хорошо себя зарекомендовал метод окраски деталей в электрическом поле. При распылении мелкие капельки краски приобретают электрический заряд, движутся под действием электрического поля к детали и равномерно покрывают ее поверхность тонким слоем краски.
На этом же принципе основано изготовление с помощью электрического поля ковров, искусственного меха, замши, декоративных материалов для обивки мебели.
Движение заряженных частиц краски в электрическом поле используется в типографском производстве.

Опыты в группах.
Задания для 1-2 групп
1.Электризация диэлектриков и проводников.
Приборы и материалы: палочки: эбонитовая, из органического стекла, металлическая, кусочки меха, шелка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или на вращающихся насадках.
Примечание. Электризуя трением палочки, наблюдайте за притяжением предметов.

Задания для 3-4 групп
2.Взаимодействие наэлектризованных тел.
Приборы и материалы: палочки: эбонитовая, из органического стекла, металлическая, кусочки меха, шелка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или на вращающихся насадках.
Примечание. Поместите на насадку наэлектризованную палочку из органического стекла и с помощью других наэлектризованных тел определите: притягивается тело или отталкивается.
Название вещества Название вещества Оказанное действие (притяжение или отталкивание)
1.Оргстекло 1.2.3.
2.Эбонитовая палочка 1.2.3.
3.Полиэтилен 1.2.3.

Задания для 5-6 групп
3.Устройство и действие электрометра.
Приборы и материалы: электрометры демонстрационные, палочки для электризации, кусочки резины и меха.
Примечание. Изучите строение электрометра. Наэлектризуйте палочки и поднесите к электрометрам. Определите, какая палочка обладает большим зарядом?

Опыты для способных школьников. Индивидуальная работа или работа в парах. (по С.М.Новиков «Опыты по физике с простым оборудованием»)
Опыт 1 (демонстрационный). Электризация тела ударом
Для демонстрации опыта собирается установка из двух штативов, в лапках которых зажимается демонстрационная метровая линейка (см. рис. 1).








Рис. 1.



На один из концов линейки наматывается несколько витков провода, подсоединенного к электрометру. Провод может быть как с изолированной оплеткой, так и без нее. По свободной части линейки наносятся несколько ударов мехом или плотной тряпкой. Отмечается отклонение стрелки электрометра, что свидетельствует об электризации деревянной линейки при ударе.
Учащимся можно напомнить о том, что в этом опыте налицо два самых главных факта, необходимых для электризации тел: первый – приведение в соприкосновение двух тел из разных материалов, второй – последующее разделение этих тел.

Опыт 2 (демонстрационный). Электрофор
Электрофор состоит (см. рис. 2) из диэлектрической пластины А, например из оргстекла, и металлического диска В, укрепленного на изолирующей ручке С. Данный прибор позволяет снимать с проводника неограниченное количество положительных или отрицательных электрических зарядов.
Это удается сделать на основе использования явления электростатической индукции. Диэлектрическая пластина, расположенная на столе, электризуется трением (можно мехом, бумагой или отрезком плотной ткани). На поверхности наэлектризованного диэлектрика создастся связанный заряд. На пластину кладется металлический диск. Вследствие явления электростатической индукции в металлическом диске произойдет перераспределение зарядов: если диэлектрик имел отрицательный заряд, то на нижней поверхности диска сосредоточится положительный заряд (будет недостаток электронов), а на верхней поверхности – отрицательный заряд. Затем нужно кратковременно заземлить верхнюю поверхность металлического диска. Отрицательный заряд с диска “уйдет в землю”, а положительный на диске будет сохранен. При удалении диска от диэлектрика совершается механическая работа против сил электрического поля. Наличие этой работы объясняет существование в устройстве электрической энергии. Свободный заряд с диска может быть полностью передан другим телам, а металлический диск вновь может быть заряжен тем же способом.
Наличие на проводящем диске электрического заряда можно проверить простым действием. Если поднести к диску, снятого с диэлектрика, палец, то между ними проскакивает сильная искра. Искра хорошо заметна в затемненном помещении. Можно воспользоваться и неоновой лампой, которая ярко вспыхивает, если один из ее выводов держать в руке, а другим коснуться заряженного металлического диска.
Доказать, что на диске остался заряд, противоположный по знаку заряду диэлектрика, можно с помощью электрометра или электроскопа.
Примечание: при объяснении принципа действия электрофора встречается следующее предложение по “удалению” заряда с верхней части металлического диска. “Не снимая диска, касаются рукой его верхней поверхности и тем самым нейтрализуют одноименный заряд”. Это не совсем так. При касании верхней поверхности диска пальцем экспериментатор значительную часть заряда с него берет себе. Дело в том, что электроемкость человеческого тела во много раз больше электроемкости металлического диска. Поэтому заряд перераспределяется так, что его большая часть остается на теле человека. Нейтрализация заряда при данном действии была бы возможной, если бы человек был достаточно хорошо заземлен.
Действия, описанные выше при рассмотрении работы электрофора, используются на практике для зарядки проводников. Чтобы подобным образом зарядить, например, электрометр с шаром, нужно к шару приблизить заряженный предмет, скажем эбонитовую палочку, несущую отрицательный заряд. Затем, не убирая палочки, коснуться шара электроскопа пальцем и отнять его. Далее уже можно убрать заряженную палочку. Теперь электроскоп заряжен положительным по знаку зарядом.


С

В
- - - - - - -
+ + + + + + + А

Рис. 2.

Рис. 3.




Опыты 3-4 (демонстрационные). Электризация через влияние (наблюдение электростатической индукции)
В а р и а н т 1. Известные способы демонстрации электростатической индукции имеют существенный недостаток: электростатический заряд, противоположный по знаку индущирующему, не обнаруживается электрометрами (в опыте как с одним, так и с двумя электрометрами), потому что этот заряд возникает на шаре электрометра, к которому приближают наэлектризованное тело. Этот недостаток легко устранить следующим образом.
Корпус одного из двух размещенных рядом электрометров… изолируют от земли, поставив его, например, на пластину из органического стекла…
Соединяем шары электрометров “мостиком” с изолирующей ручкой. Наэлектризованной палочкой заряжаем изолированный корпус электрометра… На его стержне индуцируется заряд, разноименный с зарядом корпуса, а на стержне электрометра… [неизолированного] – одноименный с ним, и стрелки обоих электрометров отклоняются.
Далее разряжаем корпус [первого] электрометра…, коснувшись пальцем. Стрелки обоих электрометров “падают”, что свидетельствует о том, что заряды их были разноименны и нейтрализовались.
Вновь заряжаем корпус прибора и убираем “мостик”. Электрометры остаются заряженными. С помощью пробного шарика, заряженного той же палочкой, что и корпус электрометра, исследуем заряд обоих электрометров и устанавливаем, что стержень [первого] электрометра… имеет заряд, разноименный с зарядом палочки, а стержень электрометра [второго]…- одноименный с ним заряд (т.е. с индуцирующим зарядом корпуса электрометра).
Еще раз заряжаем корпус [первого] электрометра…, соединив предварительно шары электрометров “мостиком”. Коснувшись пальцем шара [второго] прибора…, мы показываем, что его стержень теряет свой заряд, а стержень [первого] прибора…- сохраняет. Вводим понятия о свободном и связанном зарядах и подчеркиваем, что при наличии индуцирующего заряда связанный заряд отвести нельзя.
Интересно показать, что индуцирующий заряд также является связанным. Для демонстрации этого утверждения, сняв “мостик”, соединяем им корпус [первого] электрометра… и шар [второго] электрометра… Стрелка последнего при этом не отклоняется, так как размещенный на корпусе заряд притягивается к связанному с ним индуцированному разноименному заряду.
Соединив “мостиком” корпус [первого] электрометра… с его шаром, демонстрируем нейтрализацию связанного и индуцирующего зарядов (стрелка электрометра “падает”). В а р и а н т 2. При электростатической индукции в проводнике происходит перераспределение зарядов, значит, в нем возникает кратковременный электрический ток. Попробуем экспериментально доказать это, воспользовавшись неоновой лампочкой… Основные преимущества ее заключаются в том, что она компактна и что даже очень слабый ток (порядка нескольких микроампер) вызывает заметное свечение газа в лампе. Идея прибора… очевидна: проводник, в котором происходит перераспределение зарядов, нужно разорвать посередине и в его разрыв включить неоновую лампочку… типа ВМН-1 или ВМН-2, электроды которых равноправны, т.е. в равной степени каждый из них может быть как анодом, так и катодом. На рисунке 3 [приведен один] из возможных вариантов прибора. Проводник образован двумя металлическими стержнями. Между ними в эбонитовом корпусе с окном расположена неоновая лампочка…, касающаяся своими электродами торцов стержней. На конце верхнего стержня закреплен дюралевый диск, повышающий чувствительность прибора. Диск снабжен полиэтиленовой крышкой, предотвращающей искровой разряд между ним и заряженным телом.
…Если вы хотите только пронаблюдать явление, то легко догадаетесь, как в течение получаса сделать прибор из подручных материалов, скажем медной проволоки диаметром 1,5-3 мм, полихлорвиниловой трубки, припоя и т.п.
Теперь о самом эксперименте. Наэлектризуйте трением эбонитовую палочку, пластмассовую расческу или полоску оргстекла. Прибор закрепите на изолированной подставке или возьмите в руку за нижний стержень. При приближении заряженной палочки к диску вы заметите свечение лампочки; следовательно, по проводнику идет ток, обусловленный перераспределением зарядов. Как только палочка окажется неподвижной относительно диска, свечение прекратится: заряды в проводнике перераспределились и вновь находятся в равновесии. При удалении палочки от диска лампочка опять загорается. Чем больше скорость движения палочки, тем ярче свечение лампочки, так как тем значительнее проходящий по проводнику ток.
Заметим, что опыт лучше всего проводить в полумраке, так как яркость свечения неоновой лампочки невелика.
В заключении предлагаем несколько вопросов для размышления.
1. Объясните, почему диск на конце проводника увеличивает чувствительность прибора.
2. Не кажется ли вам удивительным, что в описанном опыте электрический ток проходит по незамкнутой цепи? Сформулируйте условия, при которых такое явление действительно может существовать.
1. Проведите еще один опыт – рядом с прибором получите искровой разряд, например, с помощью электрофорной машины. Не возникло ли у вас ощущение, что все наблюдаемые явления имеют некоторое отношение к радиосвязи…?

Опыт 5 (демонстрационный). Колесо Франклина
Предлагаемая … конструкция прибора настолько проста, что он может быть изготовлен за час-другой работы. Для этого из алюминиевой фольги (или тонкой жести) толщиной 0,2 – 0,3 мм вырезают развертку конуса, на боковой поверхности которого имеются ответвления в форме спирали ( один из вариантов развертки дан на рисунке 48).
Развертку скрепляют по линиям ОА и ОА1
А1 с помощью тонкой проволоки. Получившийся
А
О конус (его устойчивость достигается тем, что
центр тяжести расположен ниже точки опоры –
вершины конуса О) надевают сверху на винт с
Рис. 4. заостренным концом, а винт, в свою очередь,



с помощью гайки и провода присоединяют к одному из электродов электрофорной машины или высоковольтного индуктора.

При вращении рукоятки машины (или включении индуктора) колесо тут же приходит во вращательное движение.

Опыт 6 (демонстрационный). “Стекание” зарядов с острия















Рис. 5.

Иглу из набора по электростатике вставляют в боковое гнездо полого шара из этого же набора. Шар размещают на изолирующем штативе. Проводником шар соединяют с одним из кондукторов электрофорной машины. Рядом с острием помещают зажженную свечу (рис. 5).
При вращении ручки электрофорной машины наблюдается отклонение пламени свечи от острия иглы. Происходит это потому, что возле острия в воздухе получаются большие градиенты потенциалов, т.е. напряженности поля. Молекулы воздуха вблизи острия ионизируются вследствие ударной ионизации. Создаются благоприятные условия для возникновения большого числа электронов и ионов. Заряд острия притягивает заряды противоположного знака из воздуха, которые “сидят” на различных частичках, взвешенных в воздухе. Прикоснувшись к острию, частички тут же перезаряжаются и, обретя заряд того же знака, что и на острие, улетают прочь от него. Эти частички “сталкиваются с молекулами воздуха и вследствие внутреннего трения создают поток воздуха. Этим объясняется “электрический ветер” от острия. Вместе с тем острие получает количество движения, равное количеству движения “электрического ветра”. В этом состоит причина вращения колеса Франклина.
Если острие поместить в вакуум, то в безвоздушном пространстве описанные процессы не могут происходить и “стекание” зарядов не наблюдается. Колесо Франклина в вакууме не вращается.
В темноте вблизи острия иглы, соединенной с работающей электрофорной машиной, видно свечение и слышно характерное шипение. В этом месте происходит электрический разряд в воздухе.

Опыт 7 (демонстрационный).
Демонстрация принципа действия электрофильтра
Для этой демонстрации необходимо иметь высоковольтный преобразователь напряжения и стеклянный цилиндр (трубку) с внутренним диаметром, чуть меньшим диаметра шаровых кондукторов преобразователя, а длиной немного меньшей расстояния между ними (такой цилиндр можно сделать из пробирки). Стеклянный цилиндр заполняют дымом и устанавливают между кондукторами. При этом шары кондуктора плотно закрывают отверстия цилиндра. Включают высоковольтный преобразователь напряжения – дым почти мгновенно пропадает. (Если в школе нет высоковольтного преобразователя, опыт можно провести с электрофорной машиной.).

Проверка знаний и умений. Работа в группах
Задачи для 1 группы
По произведению И. В. Гете «Фауст»
1.И молния сбегает змеем,
И дали застилает дым…

Объясните возникновение молнии. При каких условиях возникает молния?
(Воздух в обычных условиях - диэлектрик. При больших значениях электрических полей происходит пробой диэлектрика (ионизация молекул воздуха), то есть воздух становится проводником.)

Из пословиц и поговорок.
2.За молнией следует гром, за громом дождь.(Китайская)

Есть ли ошибка в этой пословице?
(Так как скорость света гораздо больше, чем скорость звука, то сначала мы видим молнию, а затем слышим гром. Значит, в данной пословице ошибки нет.)

3.От грозы в воде не спрячешься .
А почему вода не поможет во время грозы?
( Вода хороший проводник электричества.)

Задачи для 2 группы
4.Гроза застала в поле – садись на землю.
Почему?
( Обычно гроза ударяет в одиноко стоящие предметы.)

5.Молния ударяет в высокое дерево.
Можно ли прятаться во время грозы под одиноко стоящими деревьями?
(Нельзя, так как может поразить электрическим током.)

По произведению А. С. Пушкина « Руслан и Людмила».
6….Вдруг
Гром грянул, свет блеснул в тумане,
Лампада гаснет, дым бежит…
Это явление очень похоже на молнию. А что сначала: мы слышим гром или видим молнию? Почему?

По произведению В. Набокова «Подвиг».
Задачи для 3 группы
7….Не полагается студенту ходить по улице в шляпе и в пальто, как бы холодно ни было; нельзя ни здороваться за руку, ни желать доброго утра, и следует всякого знакомого, будь он сам Томпсон, объявивший войну атому, приветствовать широкой улыбкой …
Какую войну объявил Томсон атому?
(В 1906 году Дж.Томсон предложил модель атома, согласно которой атом представляет из себя положительно заряженный шар, в котором находятся электроны так, что в целом атом остается нейтральным. Часто в шутку эту модель называют « булочка с изюмом».)

По загадкам.
8.К дальним селам, городам
Кто идет по проводам?
Светлое величество!
Это …
( электричество)
От какого слова произошло слово электричество?
(От греческого слова « электрон», что означает янтарь.)

По пословицам и поговоркам.
9.Сколь кошку не гладь, все искры летят.
Почему, когда мы поглаживаем кошку, мы можем наблюдать искры?
(Это объясняется явлением электризации.)

Задачи для 4 группы
10.Пряжа с искорками, да вон повыскакали.
Объясните эту поговорку.
(Пряжа при работе электризуется и, из нее выскакивают электрические искры.)

11.Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта. Эффект электризации наблюдается не только у водопадов на открытой местности, но и в пещерах. Заряд воздуху у водопадов сообщают микроскопические капельки воды и молекулярные комплексы, которые при дроблении открываются от водной поверхности и уносятся в окружающую среду. Наиболее значительный эффект электризации воздуха наблюдается у самых больших водопадов мира – у водопада Игуассу на границе Бразилии и Аргентины (высота падения воды 190 м, ширина потока 1500 м) и у водопада Виктория на реке Замбези в Африке (Высота падения воды 133 м, ширина потока 1600 м). У водопада Виктория за счет дробления воды возникает электрическое поле напряженностью 25 кВ/м. При дроблении пресной воды в воздух переходит отрицательный заряд. Поэтому в воздухе у водопадов количество отрицательных ионов превышает количество положительных. У небольшого водопада Учан-Су в Крыму отношение отрицательных ионов к количеству положительных равно 6.2.
Будет ли наблюдаться движение заряженных ионов около водопада? Как они будут перемещаться? Определите силу, действующую на один ион.


12. Покоритель Джомолунгмы Н,Тенсинг в 1953 году в районе Южного Седла этой горной вершины на высоте 7.9 км над уровнем моря при температуре –30 Си сухом ветре до 25 м/с наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено многочисленными электрическими искрами.
Объясните причину электризации палаток? Почему наблюдались искры между ними?

Задачи для 5 группы
13. Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми. Обычно световые явления наблюдаются у лавин, которые движутся по снежной поверхности, и не наблюдаются у лавин, проносящихся по скалам. На озерах Антарктики во время полярной ночи иногда возникает свечение при разламывании крупных масс озерного льда.
Объясните причину этого свечения? Как называется такой разряд?

14.Грозы возникают тогда, когда теплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево-дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики и капельки воды находятся в вихревом движении. Приходя во взаимодействие друг с другом, они получают слабый электрический заряд. Постепенно эти заряды увеличиваются, пока не произойдет гигантский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землей, и обратно. Этот яркий разряд называется молнией.
Длительность отдельных импульсов разрядов молнии 50 – 100 мкс. Количество электричества, протекающего по каналу молнии (типичное значение), около 20 Кл. Определите силу тока молнии.

15.Молния выбирает самый короткий путь к земле, поэтому попадает в здания или в деревья. Высокие здания оборудуют металлическими полосами (прутьями), по которым электрический разряд уходит в землю. Это громоотвод. Грозовой разряд идет на землю и обратно по одному и тому же пути. Это происходит с такой скоростью, что наш глаз видит только одну вспышку. На своем пути молния раскаляет воздух, который, быстро расширяясь, создает звуковую волну. Это вызывает громовые раскаты, гром. Раскаты грома и вспышка молнии происходят одновременно, но мы слышим раскаты грома после того, как увидим молнию. Это объясняется тем, что звук распространяется значительно медленнее, чем свет.
Разность потенциалов при возникновении молнии до 4 ГВ, средняя длина молнии, между облаком и Землей 2-3 км, а между двумя облаками 15 – 20 км. Определите напряженность электрического поля в этих случаях, а также энергию электрического поля.

Задачи для 6 группы
16.Какой африканской стране принадлежит «мрачный рекорд», связанный с « небесным электричеством»?
(В Зимбабве во время влажного сезона от ударов молнии погибает более ста жителей.)

17.Как разряды молний влияют на планету?
(Молнии помогают Земле избавится от огромных запасов электроэнергии. Каждую секунду по всему миру в землю ударяют до 100 молний. Чаще это происходит в тропиках. Молнии удобряют почву. При ударе молнии воздух разогревается, и содержащийся в нем кислород и азот соединяются, образуя оксиды азота, которые, с дождевой водой попадая в землю, подкармливают растения. Ежегодно молнии дают до 15 миллионов тонн азотистых удобрений – четверть образующегося в природе.)

18. В один из грозовых дней 1983 года группа полисменов из Суиндоу (Англия) внезапно окуталась жутким сиянием. Как можно объяснить увиденное явление?
(Это атмосферный электрический разряд, называемый огнем святого Эльма в честь покровителя средиземноморских моряков (такой свет часто бывал виден вокруг колокольни его церкви). Сам по себе он безвреден, но может «притянуть» к себе молнию. Его причина – притягивание тучей электрических зарядов с земли. Обычно они стремятся в небо с высоких предметов – шпилей или корабельных мачт. Если этот ток встретится с нисходящим из тучи, вспыхнет молния.)

Проверка знаний и умений. Качественные задачи. Фронтальная работа

1.Объясните строение атома.
2.Какие виды зарядов существуют в природе?
3.Назовите 5 видов зарядов.
4.Какой заряд несет протон? Нейтрон? Электрон? Ядро?
5.Какими свойствами обладают заряды? Назовите единицы измерения электрического заряда?
6.Каким зарядом обладают шарики?


7.Объясните действие электрического поля на тела.

Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.

1.1.Что можно сказать о заряде шариков? 2.Что произойдет, если к телу поднести положительно заряженную палочку?3.В нейтральном атоме 4 электрона. Сколько протонов в ядре этого атома? 21.Что произойдет, если к ватке поднести отрицательно заряженную палочку?2.Атом потерял при электризации электрон. Чему равен заряд этого атома? Как можно назвать такой атом?2. Что можно сказать о зарядах шариков?
31.Какой заряд имеет второй шарик? Почему? 2.К нейтральному атому присоединился при электризации электрон. Как изменился заряд атома? Как можно назвать такой атом?3.К ватке поднесли наэлектризованное тело? Каков заряд этого тела? 41.Может ли какая-либо частица иметь заряд равный 1.5 зарядам электрона? А 20 зарядам электрона? Почему?2.Какой заряд имеет второй шарик? Почему? 3.Какой химический элемент изображен на рисунке? Чему равен заряд этого атома?


Мы подводим итоги нашего урока. За 45 минут сложно изучить тему «Электризация», но нами сделана попытка, объяснить некоторые аспекты этого явления. Впереди Вас ждут новые открытия. А для тех, кто хочет узнать еще больше, я предлагаю обратиться к литературе:
Литература.
1. Енохович А.С. Справочник по физике. М. Просвещение. 1990 г.
2. Энциклопедии для детей. Аванта +. «Техника», «Астрономия», «Биология», «Человек».
3. Энциклопедии «Я познаю мир» М. Астрель 2003, 2004 гг.