Муниципальное учреждение образования "Информационно-методический центр" Городской дистанционный конкурс методических разработок учителей математического и естественного циклов «Педагогическая находка» Работа по теме: " Применение метода аналогии при изучении и повторении тем «Баллистическое движение», «Электростатика», «Магнетизм» в 10 - 11 классах " Учитель физики МОУ СОШ № 4 Стрельцова Оксана Ивановна Оленегорск-2014 Пояснительная записка. Аналогия - один из методов научного познания, который широко применяется при изучении физики. В основе аналогии лежит сравнение. В данной работе рассмотрены следующие аналогии: баллистическое движение, движение заряженной частицы в однородном электрическом и магнитном поле. Выделение общих закономерностей и уравнений при аналогии позволяет показать сходство этих движений, усвоение которых традиционно вызывает затруднения у учащихся. Баллистическое движение изучается в первом полугодии 10 класса, движение заряженной частицы в однородном электрическом поле - во втором полугодии, а пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле - в 11 классе. Алгоритм вопросов при решении: 1.выяснить природу сил и направление, сделать рисунок, 2. описать виды движения по осям координат, 3. выявить дополнительные условия. Таким образом, аналогии позволяют учащимся более глубоко понять известные физические явления, понятия и процессы. Дают возможность повторить темы дистанционно. Изложение и обобщение материала методом аналогии позволяет уделить большее внимание общности физических явлений и процессов, рассмотрению задач повышенного уровня сложности и умению решать комплексные задачи. 1. Баллистическое движение. Снаряд выпущен под углом α к горизонту со скоростью υ0. Определите дальность полета L, время полёта t и максимальную высоту подъёма hmax. 1) Тело движется под действием силы тяжести с ускорением g = 10 м/с2, направленным вертикально вниз. 2) Движение вдоль оси ОХ равномерное, так как gх = 0, υ0х = υ0 cos α, то L = υх t = (υ0 cos α) t Движение вдоль оси ОY равноперемерное : h h0 0 y t g yt 2 2 , где gy = - g, h – h0 = 0, gt 2 2 sin t 0 υ0y = υ0 sin α, тогда 0t sin 2 g 3) В верхней точке траектории вертикальная компонента скорости равна нулю. hmax 0 ( sin ) 2 ( sin ) 2 2g 2g . 2. Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле Электрон, прошедший разность потенциалов U0 = 100 В, влетает в плоский конденсатор вдоль его осевой линии. При каком наименьшем напряжении U между пластинами конденсатора электрон не вылетит из него? Расстояние между пластинами d = 1 см, длина пластин L= 10 см. 1) Электрон движется в электрическом поле конденсатора. На него действует сила F = qE, направлена вниз и сонаправлена с оy. ma F qE q По II закону Ньютона: U mad U d q 2) Движение вдоль ОХ равномерное, так как ax = 0, то L = υ t t Движение вдоль ОY равноперемерное: h h0 y t U а yt 2 2 вертикальная компонента скорости равна нулю υ y= 0, h h0 из 1) и 2) L d d , тогда a 2 2 t mad md 2 md 2 2 q qt 2 qL2 3) Нам неизвестна скорость, с которой электрон влетел в конденсатор. Зная, что он прошел ускоряющую разность потенциалов U0 = 100 В из состояния покоя, найдём работу: А = qU0, m 2 о , приравняем А = Ек2 – Ек1= 2 2qU 0 m 2 qU о 2 , 2 m υ - скорость с которой электрон влетает в конденсатор. md 2 2qU 0 2d 2U 0 md 2 2 U 2B . qL2 qL2 m L2 3. Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле. В однородное магнитное поле с индукцией В влетает протон под углом α к направлению линий индукции. Скорость частицы υ. Определите радиус R и шаг h винтовой линии, по которой будет двигаться протон. 1) В магнитном поле на движущийся протон действует сила Лоренца: Fл = |q|υBsinα = qBυ┴ = qBυy . Так как угол 00 ˂ α ˂ 900 ,то протон будет двигаться по винтовой линии. Протон будет двигаться по перпендикулярной линиям индукции, со скоростью υ┴ окружности = в плоскости, υy= υsinα, одновременно он будет перемещаться вдоль вектора В со скоростью υ║ =. υx = υcosα . 2) Движение вдоль ОХ ↑↑ В равномерное, так как ax = 0, то h = υx T = Tυcosα – шаг. В плоскости, перпендикулярной линиям индукции ( oy) , протон будет двигаться по окружности с центростремительным ускорением aц y2 R . По II закону Ньютона: Fл = maц ; q y B y2 R R m y qB m sin - радиус окружности. qB 3) Чтобы найти шаг винтовой линии, необходимо вычислить период обращения частицы по окружности Т: Шаг h y 2R 2R 2m sin 2m T T sin qB sin qB 2m cos . qB