Конкурс "Я иду на урок"

Электризация

Урок-эксперимент. 8-й класс

 

Цели урока:

Образовательная: знакомство с физическим явлением; продолжение работы по формированию навыков учащихся: анализа источников информации, экспериментальной работы, работы в группе; закрепление знаний по теме «Электризация» и умения составлять задачи и решать их.

Воспитательная: воспитание мировоззренческих понятий: причинно­следственные связи в окружающем мире; познаваемость окружающего мира и человечества; воспитание любви к природе, чувства товарищеской взаимовыручки, этики групповой работы.

Развивающая: развитие навыков и умений классифицировать и обобщать, составлять схемы, формулировать выводы по изученному материалу; развитие самостоятельности мышления и интеллекта; развитие грамотной устной речи; развитие навыков практической работы.

Оборудование: схемы, фотографии,  видеофильмы или презентация «Электризация», телевизор (мультимедийный проектор) или компьютер с презентацией и видеороликом.

Оформление: на доске написана дата и тема урока, в кабинете вывешены схемы, фотографии, парты расставлены для работы в группах по 3–4 учащихся.

Подготовка к уроку. Учитель объясняет цели и задачи урока. Формируются группы (по желанию), раздаётся рабочий материал. Каждая группа имеет компьютер с выходом в интернет и другие источники информации.  В течение отведённого времени группа готовит тексты мини­докладов, используя библиотечные и мультимедийные ресурсы, электронные учебники, интернет, видеотеку и иллюстрирует их слайдами, схемами, картинками.

 

1. Организационный этап (1–2 мин)

2. Активизация мыслительной деятельности
(5 мин)

Кроссворд (фронтально)

1.?«Маленькая масса». 2. Ки­нетическая, потенциальная, внутренняя…
3. Величина, которую на Руси измеряли в вёрстах в час. 4. Эле­мент таблицы Менделеева. 5. При­бор, с помощью которого можно измерить температуру. 6. Тепловой процесс. 7. Единица 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. ...Цельсия. 9. Масса. 10. ...атомов. 11. Связь. 12. Водород.

Ключевое слово: электричество.

О строении атома (В.Брюсов, 1922)

Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков.
Ещё, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет,
Там всё, что здесь, в объёме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.

О таблице Менделеева

Начальный элемент природы
Называем водородом.
Потом мы твёрдо 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.

3. Экспериментальные задачи. Работа в группах, решение. Общее обсуждение результатов (15 мин)

1-­я группа. Оборудование и материалы: воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.

Ход работы

1. Надуйте 2–3 шарика. Закрепите шарик на штативе. Потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его – он будет свободно висеть.

2.  Потрите второй шарик войлоком или шерстью и поднесите его к первому шарику. Что произойдёт с шариками?

3.  Возьмите три шарика, потрите их войлоком или шерстью и удерживайте на нитях одной рукой. Какую фигуру образуют в результате отталкивающиеся шарики?

4.  Зарисуйте  в таблице результаты опыта и напишите объяснения.

Номер опыта	Рисунок	Объяснение
1
2

                     

2-­я группа.  Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы.

Ход работы

1. Ножницами отрежьте две полоски нейлона и две полоски полиэтилена. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам. Поднимите за край нейлоновые полоски одной рукой. Что заставляет нейлон так себя вести?

2. Поднимите за край полиэтиленовые полоски одной рукой. Что заставляет полиэтилен так себя вести?

3. Зарисуйте  в таблице результаты опыта и напишите объяснения (см. таблицу для 1­й группы. – Ред.)     

3-­я группа. Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы, воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.

Ход работы

1. Надуйте шарик. Закрепите шарик на штативе, потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его – он будет свободно висеть.

2. Ножницами вырежьте полоску нейлона и полоску полиэтилена. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам. Поднесите нейлоновую полоску к шарику. Что произойдёт?

3. Поднесите полиэтиленовую полоску к шарику. Что произойдёт?

4. Зарисуйте  в таблице результаты опыта и напишите объяснения (см. таблицу для 1-­й группы. – Ред.).

4-­я группа. Оборудование и материалы: нейлоновая ткань, полиэтилен, ножницы, воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.

Ход работы

1. Надуйте шарик. Закрепите шарик на штативе. Потрите шарик войлоком или шерстью и отпустите его – он будет свободно висеть.

2. Ножницами отрежьте полоску нейлона и полоску полиэтилена. Проведите несколько раз нейлоновыми полосками по полиэтиленовым полоскам. Поднесите шарик к своей голове (или голове соседа). Что произойдёт?

3. Поднесите полиэтиленовую полоску к своей голове. Что произойдёт?

4. Поднесите нейлоновую полоску к своей голове. Что произойдёт?

5. Зарисуйте  в таблице результаты опыта и напишите объяснения (см. таблицу для 1-­й группы. – Ред.)

5-­я группа.  Оборудование и материалы: воздушные шарики, шерстяные нити, кусок шерсти или войлока, липкая двухсторонняя лента.

Ход работы

1. Надуйте шарик. Потрите шарик войлоком или шерстью и поднесите его к сухой стене или потолку – он будет свободно висеть.

2. Зарядите шарик ещё раз и посмотрите, будет ли он так же хорошо удерживаться на деревянной, металлической или стеклянной поверхности.

 6-­я группа.  Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, пластиковая расчёска, бумага и ножницы, шерсть, полиэтилен, нейлон.

Ход работы

1. Сделайте из бумаги кольцо. Зарядите линейку, стеклянную и эбонитовую палочки, расчёску, используя шерсть, полиэтилен и нейлон. Поднесите линейку к бумажному кольцу. Что произойдёт?

2. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочками, расчёской.

3. Объясните увиденное.

1-­я и -2­я группы. Оборудование и материалы: телевизор (электронно­лучевой осциллограф, компьютер с электронно­лучевой трубкой), кусочки бумаги, кусочки шерсти.

Ход работы

1. Включите телевизор или электронно­лучевой осциллограф, компьютер (с ЭЛТ­дисплеем). Поднесите оголённую 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-­я и -4­я группы. Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная и эбонитовая палочки, пластиковая расчёска, шерсть, полиэтилен, нейлон.

Ход работы

1. Откройте водопроводный кран так, чтобы поток воды был очень слабым. Зарядите линейку, стеклянную и эбонитовую палочки, расчёску, используя шерсть, полиэтилен и нейлон.

2. Поднесите линейку к водяной струе. Что произойдёт?

3. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочками, расчёской.

4. Объясните увиденное.

5-­я и -6­я группы. Оборудование и материалы: пластиковая линейка, стеклянная и эбонитовая палочки, пластиковая расчёска, теннисный шарик, шерсть, полиэтилен, нейлон.

Ход работы

1. Положите мячик для настольного тенниса на плоскую поверхность. Зарядите линейку, стеклянную и эбонитовую палочки, расчёску, используя шерсть, полиэтилен и нейлон.

2. Поднесите линейку к бумажному кольцу. Что произойдёт?

3. Повторите опыт со стеклянной и эбонитовой палочками, расчёской.

5. Объясните увиденное.

Обсуждение обобщение  результатов опытов

4. Познавательные странички (до 1 мин)

• Природу известного ещё древним грекам «рукотворного» электрического явления – электризации трением – удалось установить только в 1969 г. 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, т.е. 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 об электризации посредством контакта тел.

• У берегов морей воздух приобретает положительный заряд вследствие того, что здесь происходит разбрызгивание не чистой, а солёной 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 Чёрным и Азовским морями при бурном море достигает 2,04, при зыби 1,48.

• На производстве многочисленные проявления электризации тел усложняют ряд технологических процессов. Так, в текстильной промышленности электризация нитей приводит к их взаимному отталкиванию, расщеплению, притягиванию к поверхности роликов и веретён. Кроме того, заряженная ткань или пряжа притягивает к себе лёгкие мелкие предметы и тем самым загрязняется.

Много хлопот доставляет электризация тел в авиации. При полёте вследствие трения о воздух, а также при полёте вблизи грозовых туч и заряженных облаков происходит электризация обшивки самолёта, что ведёт к нарушению радиосвязи и искажению показаний электроизмерительных приборов. После посадки к самолёту нельзя сразу же приставлять металлический трап, т.к. может произойти электрический разряд.

Очень часто явление электризации используется в технике. Так, явление притяжения лёгких мелких предметов наэлектризованными телами используется в устройстве электрических фильтров для очистки дыма от мелких частиц пепла. Такие электрофильтры устанавливают в цехах размола цемента и фосфоритов, 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 её поверхность тонким слоем краски.

На этом же принципе основано применение электрического поля при изготовлении ковров, искусственного меха, замши, декоративных материалов для обивки мебели. Движение заряженных частиц краски в электрическом поле используется в типографском производстве.

5. Опыты в группах. Общее обсуждение (до 15 мин)

1-­я и -2­я группы: электризация диэлектриков и проводников. Приборы и материалы: палочки (эбонитовая, из органического стекла, металлическая), кусочки меха, шёлка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или закреплённые на вращающихся насадках.

Задание. Электризуя трением палочки, наблюдайте за притяжением предметов.

3-­я и -4­я группы: взаимодействие наэлектризованных тел. Приборы и материалы: палочки (эбонитовая, из органического стекла, металлическая), кусочки меха, шёлка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или закреплённые на вращающихся насадках.

Задание. 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

5-­я и -6­я группы: устройство и действие электрометра. Приборы и материалы: электрометры демонстрационные, палочки для электризации, кусочки резины и меха.

Задание. Изучите строение электрометра. Электризуйте палочки и подносите к электрометру. Определите, какая палочка обладает бо1льшим зарядом.

Опыты для способных школьников. Индивидуальная работа или работа в парах (по пособию С.М.Новикова «Опыты по физике с простым оборудованием»).

Опыт 1 (демонстрационный): электризация тела ударом. Собирают установку из двух штативов, в лапках которых зажимают демонстрационную метровую деревянную линейку.

На один конец линейки наматывают несколько витков провода, подсоединённого к электрометру. Провод может быть как с изолирующей оплёткой, так и без неё. По свободной части линейки наносят несколько ударов мехом или плотной тряпкой. Отмечают 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 из ди­электрической пластины А, например, из оргстекла, и металлического диска В, укреплённого на изолирующей ручке С. Прибор позволяет снимать с проводника неограниченное количество положительных или отрицательных электрических зарядов.

Это удаётся сделать благодаря явлению электростатической индукции. Диэлектрическую пластину на столе электризуют трением (мехом, бумагой или отрезком плотной ткани). На поверхности наэлектризованного диэлектрика создаётся связанный заряд. Затем на пластину кладут металлический диск. Вследствие явления электростатической индукции в диске происходит перераспределение зарядов: если диэлектрик имел отрицательный заряд, то на нижней поверхности диска сосредоточится положительный заряд (будет недостаток электронов), а на его верхней поверхности – отрицательный заряд. После этого кратковременно заземляют верхнюю поверхность металлического диска. Отрицательный заряд с диска  уходит в землю, а положительный на диске сохраняется. 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 можно полностью передать другим телам, а  диск вновь зарядить тем же способом.

Наличие на проводящем диске электрического заряда проверить просто: если поднести к диску, снятому с диэлектрика, палец, то проскочит сильная искра, хорошо заметная в затемнённом помещении. Можно воспользоваться и неоновой лампой, которая ярко вспыхивает, если один из её 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. В литературе встречается такое предложение по «удалению» заряда с верхней части металлического диска: «Не снимая диска, касаются рукой его верхней поверхности и тем самым нейтрализуют одноимённый заряд». Это не совсем так. При касании пальцем экспериментатор забирает значительную часть заряда, ведь электроёмкость человеческого тела во много раз больше электроёмкости металлического диска. Чтобы нейтрализовать заряд, человеку необходимо хорошо заземлиться.

Действия, описанные выше, используются на практике для зарядки проводников. Чтобы, например, зарядить 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.

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 индуцирующему, 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 размещённых рядом электрометров изолируют от земли, поставив его, например, на пластину из органического стекла. Соединяют шары электрометров «мостиком» с изолирующей ручкой. Наэлектризованной палочкой заряжают изолированный корпус электрометра. На его стержне индуцируется заряд, противоположный заряду корпуса, а на стержне неизолированного электрометра – одноимённый заряду корпуса, и стрелки обоих электрометров отклоняются.

Далее разряжают корпус первого электрометра, коснувшись пальцем. Стрелки обоих электрометров «падают», что свидетельствует о том, что заряды их были разноимённы и нейтрализовались.

Вновь заряжают корпус прибора и убирают «мостик». Электрометры остаются заряженными. С помощью пробного шарика, заряженного той же палочкой, что и корпус электрометра, исследуют заряд обоих электрометров и устанавливают, что стержень первого электрометра имеет заряд, разноимённый с зарядом палочки, а стержень второго электрометра – одноимённый с ним (т.е. с индуцирующим зарядом корпуса электрометра).

Ещё раз заряжают корпус первого электрометра, соединив предварительно шары электрометров «мостиком». Коснувшись пальцем шара прибора, показывают, что его стержень теряет свой заряд, а стержень первого – сохраняет. Вводят понятия о свободном и связанном зарядах и подчеркивают, что при наличии индуцирующего заряда связанный заряд отвести нельзя.

Интересно показать, что индуцирующий заряд также является связанным. Для демонстрации этого утверждения, сняв «мостик», соединяют им корпус первого электрометра и шар второго электрометра. Стрелка последнего при этом не отклоняется, т.к. размещённый на корпусе заряд притягивается к связанному с ним индуцированному р азноимённому заряду.

Соединив «мостиком» корпус первого электрометра с его шаром, демонстрируют 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 нём возникает кратковременный электрический ток. Попробуем экспериментально доказать это, воспользовавшись неоновой лампочкой (она компактна и даже очень слабый ток – несколько микроампер – вызывает заметное свечение). Идея прибора очевидна: проводник, в котором происходит перераспределение зарядов, нужно разорвать посередине и в его разрыв включить неоновую лампочку типа ВМН­1 или ВМН­2, каждый из электродов которой может быть как анодом, так и катодом. На рисунке приведён один из вариантов прибора. Проводник образован двумя металлическими стержнями, между которыми в эбонитовом корпусе с окном расположена неоновая лампочка, касающаяся своими электродами торцов стержней. На конце верхнего стержня закреплён дюралевый диск, повышающий чувствительность прибора. Диск снабжён 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 расчёску 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 идёт 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, т.к. тем значительнее проходящий по проводнику ток. Заметим, что опыт лучше всего проводить в полумраке, т.к. яркость свечения неоновой лампочки невелика.

В заключение предлагаем несколько вопросов для размышления: Почему диск на конце проводника увеличивает чувствительность прибора? Не кажется ли вам удивительным, что в описанном опыте электрический ток проходит по незамкнутой цепи? Сформулируйте условия, при которых такое явление действительно может существовать. Получите искровой разряд рядом с прибором, 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 час­другой работы. Для этого из алюминиевой фольги (или тонкой жести) толщиной 0,2–0,3 мм вырезают развёртку конуса, на боковой поверхности которого имеются ответвления в форме спирали.

Развёртку скрепляют по линиям ОА и ОА₁ тонкой проволокой. Получившийся конус устойчив, т.к. его центр тяжести расположен ниже точки опоры – вершины О. Его надевают сверху на винт с заострённым концом, а винт, в свою очередь, с помощью гайки и провода подсоединяют к одному из электродов электрофорной машины или высоковольтного индуктора.  При вращении рукоятки машины (или включении индуктора) колесо тут же приходит во вращение.

Опыт 6 (демонстрационный): «стекание» зарядов с острия. 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 остриём помещают зажжённую свечу.

При вращении ручки электрофорной машины наблюдается отклонение пламени свечи от острия, потому что возле острия в воздухе получается большой градиент потенциала, т.е. напряжённости поля. Молекулы воздуха ионизуются 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 остриё получает количество движения, равное количеству движения «электрического ветра». В этом  причина вращения колеса Франклина.

Если остриё поместить в вакуум, то в безвоздушном пространстве описанные процессы не могут происходить и стекания зарядов не наблюдается. Колесо Франклина в вакууме не вращается.

В темноте вблизи острия иглы, соединённой с работающей электрофорной машиной, видно свечение и слышно характерное шипение. В этом месте происходит электрический разряд в воздухе.

Опыт 7 (демонстрационный): принцип действия электрофильтра. Для этой демонстрации необходимы высоковольтный преобразователь напряжения и стеклянный цилиндр (трубка) внутренним диаметром чуть меньше диаметра шаровых кондукторов преобразователя и чуть короче 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.

6. Проверка знаний и умений. Работа в группах (до 5 мин)

1-­я группа

•  И молния сбегает змеем,//И дали застилает дым… И.Гёте. Фауст.

? Объясните возникновение молнии. При каких условиях  возникает молния?

(Ответ. Воздух в обычных условиях –  диэлектрик. В больших электрических полях происходит пробой  диэлектрика, т.е. ионизация молекул воздуха, и  воздух становится проводником.)

• За молнией следует гром, за громом – дождь. (Китайская пословица.)

? Есть ли ошибка в этой пословице?

(Ответ. Нет.)

• От грозы в воде не спрячешься.

   ? А почему?

  (Ответ. Вода хорошо проводит электричество.)

 2-­я группа

• Гроза застала в поле – садись на землю.

? Почему?

(Ответ. Обычно гроза ударяет в проводящие предметы, тем более если они выcокие.)

• Молния ударяет в высокое дерево.

? Можно ли прятаться во время грозы под одиноко стоящими деревьями?

(Ответ. Нельзя, т.к. может поразить электрическим током.)

• …Вдруг//Гром грянул, свет блеснул в тумане,//    Лампада гаснет, дым бежит…

А.С.Пушкин. Руслан и Людмила.

? Это явление очень похоже на молнию. А что сначала: мы слышим  гром или видим молнию? Почему?

•  3-­я группа

…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 Томсон, объявивший войну атому, приветствовать широкой улыбкой…

В.Набоков. Подвиг.

  ? Какую войну объявил Томсон атому?

(Ответ. В 1903 г. Дж.Томсон предложил модель атома, согласно которой атом представляет из себя положительно  заряженный шар, в котором находятся электроны так, что в целом атом остаётся нейтральным. Часто в шутку эту модель называют «булочка с изюмом».)

• К дальним селам, городам кто идёт по проводам?      Светлое величество – это…  (электричество).

? От какого слова произошло слово электричество?

(Ответ. От греч. слова  h3lektron – янтарь, смола.)

• Сколь кошку ни гладь, всё искры летят.

? Почему, когда поглаживаешь кошку, можно увидеть искры?

(Ответ. Вследствие явления электризации.)

4-­я группа

• Пряжа с искорками, да все повыскакивали.

? Объясните эту поговорку.

(Ответ. Пряжа при работе электризуется, и из неё выскакивают электрические искры.)

• Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов Швейцарии в 1786 г. С 1913 г. 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 отрываются от водной поверхности и уносятся в окружающую среду. Наиболее значительный эффект электризации воздуха наблюдается у самых больших водопадов мира – Игуассу на границе Бразилии и Аргентины (высота падения воды 190 м, ширина потока 1500 м) и Виктория на реке Замбези в Африке (высота 133 м, ширина 1600 м). У  Виктории напряжённость электрического поля достигает 25 кВ/м. При дроблении пресной воды в воздух переходит отрицательный заряд. Поэтому в воздухе у водопадов отрицательных ионов больше, чем  положительных. У небольшого водопада Учан­Су в Крыму соотношение отрицательных и положительных ионов 6,2.

? Будет ли наблюдаться движение заряженных ионов около водопада? Как они будут перемещаться? Определите силу, действующую на один ион.

• Покоритель Джомолунгмы Н.Тенсинг в 1953 г. в районе Южного Седла этой горной вершины на высоте 7,9 км над уровнем моря при температуре –30 °С и сухом ветре до 25 м/с наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено множеством электрических искр.

?  Почему наблюдались искры?

5-­я группа

• Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато­жёлтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми. Обычно световые явления наблюдаются, если лавины, которые движутся по снежной поверхности, и не наблюдаются, если лавины проносятся по скалам. На озёрах Антарктики во время полярной ночи иногда возникает свечение при разламывании крупных масс озёрного льда.

? Почему происходит свечение? Как называется такой разряд?

• Грозы возникают тогда, когда тёплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево­дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики и капельки воды находятся в вихревом движении. Взаимодействуя друг с другом, они получают слабый электрический заряд. Постепенно эти заряды увеличиваются, пока не произойдёт гигант­ский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землёй, и обратно. Этот яркий разряд называется молнией.

? Длительность отдельных импульсов разрядов молнии 50–100 мкс. Количество электричества, протекающего по каналу молнии, около 20 Кл. Определите силу тока в молнии.

• Молния выбирает самый короткий путь к земле, поэтому попадает в здания или в деревья. Высокие здания оборудуют заземлёнными металлическими полосами (прутьями), по которым электрический разряд уходит в землю. Это «громоотвод» (правильнее – молниеотвод). Грозовой разряд идёт на землю и обратно по одному и тому же пути. Это происходит с такой скоростью, что наш глаз видит только одну вспышку. На своём пути молния раскаляет воздух, который, быстро расширяясь, создаёт 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 достигает 4 ГВ, средняя длина молнии между облаком и землёй  2–3 км, а между двумя облаками 15–20 км. Определите напряжённость электрического поля в этих случаях, а также энергию электрического поля.

6-­я группа

• Какой африканской стране принадлежит мрачный рекорд, связанный с небесным электричеством?

(Ответ. Зимбабве, где во время влажного сезона от ударов молнии погибает более ста жителей.)

• Как разряды молний влияют на планету?

(Ответ. Молнии помогают Земле избавиться от огромных запасов электроэнергии. Каждую секунду по всему миру в землю ударяют до 100 молний. Чаще это происходит в тропиках. Молнии удобряют почву: воздух разогревается, и содержащийся в нём кислород и азот соединяются, образуя оксиды азота, которые, с дождевой водой попадая в землю, подкармливают растения. Ежегодно молнии дают до
15 млн т азотных удобрений – четверть образующихся в природе.)

•  В один из грозовых дней 1983 г. группа полисменов из Суиндоу (Англия) внезапно окуталась жутким сиянием. Как объяснить увиденное явление?

(Ответ. Это атмосферный электрический разряд, называемый огнём святого Эльма в честь покровителя средиземноморских моряков, – такой свет часто бывал виден вокруг шпиля колокольни его церкви. Сам по себе он безвреден, но может «притянуть» к себе молнию. 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.)

Качественные задачи (фронтально)

Объясните строение атома. Какие виды зарядов существуют в природе? Какой заряд несёт протон? нейтрон? электрон? ядро? Какими свойствами обладают заряды? Назовите единицы электрического заряда.

Каким зарядом обладает неподвижный шарик?         

 

Объясните действие электрического поля на тела.

[Нам непонятно, как ответить на вопросы в, г. – Ред.]

         

7. Оценивание работы на уроке. Обобщение, задание на дом (2–3 мин)

1. Что можно сказать о заряде шариков? 2. Что произойдёт, если к телу поднести положительно заряженную палочку? 3. В нейтральном атоме 4 электрона. Сколько протонов в ядре этого атома?	1. Что произойдёт, если к ватке поднести отрицательно заряженную палочку? 2. Атом потерял при электризации электрон. Чему равен заряд этого атома? Как назвать такой атом? 3. Что можно сказать о зарядах шариков?
1. Какой заряд имеет левый шарик? Почему?   2. К нейтральному атому присоединился при электризации электрон. Как изменился заряд атома? Как назвать такой атом? 3. К ватке поднесли наэлектризованное тело? Каков заряд этого тела	1. Может ли какая-либо частица иметь заряд, равный 1,5 зарядам электрона? 20 зарядам электрона? Почему? 2. Какой заряд имеет пра- вый шарик? Почему? 3. Какой химический элемент изображён на рисунке? Чему равен заряд этого атома?

Подводим итоги нашего урока. За 45 минут сложно изучить тему «Электризация», но мы попытались объяснить некоторые аспекты этого явления. Впереди вас ждут новые открытия. А для тех, кто хочет узнать ещё больше, предлагаю обратиться к литературе:
1) Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1990; 2) энциклопедии для детей: «Техника», «Астрономия», «Биология», «Человек». – М.: Аванта+; 3) энциклопедии «Я познаю мир». – М.: Астрель, 2003 (2004).

«Хочу сообщить Вам о новом, ужасном опыте, который не советую Вам ни в коем случае повторять самому… я проводил опыт по силе электричества. Для этой цели я повесил на двух голубых шёлковых шнурах железный ствол, получивший сообщаемое ему электричество от стеклянного шара, который быстро вращался вокруг оси, прижимая к нему руки и тем самым потирая его; с другого конца свисала латунная проволока, конец которой был погружён в круглый стеклянный сосуд, частично заполненный водой, который я держал правой рукой, а другой рукой я попытался извлечь искры из электрического железного ствола; вдруг моя правая рука была поражена с такой силой, что всё мое тело содрогнулось, как от удара молнии! Сосуд, даже если он сделан из тонкого стекла, обычно не разбивается, а рука нисколько не смещается от такого сотрясения; но на руку и на всё тело это оказывает такое ужасное воздействие, что я даже не могу это выразить: одним словом, я думал, что мне конец», – так писал нидерландский физик Питер Ван Мушенбрук (1692–1761) из города Лейдена французскому учёному Рене Антуану де Реомюру (1683–1757) об опыте, который он провёл в начале 1745 г. Явление электрического удара ранее было неизвестно, и потому эксперимент Мушенбрука произвёл огромное впечатление на современников.

Стенка шара из тонкого прозрачного стекла – диэлектрик. Ладонь экспериментатора, касавшаяся сосуда, и вода – обкладки. Металлический проводник, опущенный в сосуд и погружённый в воду, послужил выводом внутренней обкладки. Таким образом, всё устройство в целом представляло собой самый первый в истории техники электрический конденсатор, названный лейденской банкой.

Из архива А.И.Сёмке