Тема уроку: Постійні магніти. Магнітні лінії. Магнітне поле Землі

 Мета уроку: охарактеризувати  основні  властивості  постійних  магнітів, описати  особливості магнітного поля Землі, ознайомити учнів з електромагнітною  взаємодією.

Навчальна: продовжувати формувати в учнів уявлення про  магнітні явища; познайомити  учнів з властивостями постійних магнітів; сформувати наукове уявлення про  магнітне поле; пояснити походження та властивості магнітного поля Землі.

Розвивальна: розвивати в учнів довільну увагу, мислення (уміння аналізувати,порівнювати,  проводити аналогії, робити висновки), пізнавальний інтерес (на основі фізичного   експерименту).

Виховна: Формувати науковий світогляд, збуджувати інтерес до вивчення фізики

Очікувані результати: учні повинні давати означення постійних магнітів, знати їхні основні властивості; називати джерела та особливості магнітного поля; розуміти, як зображують магнітне поле за допомогою силових ліній; доводити, що Земля має магнітне поле; пояснювати зміст магнітних бур і розуміти їхній вплив на самопочуття людини.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань. Наочність і обладнання: підручник, магнітні стрілки, штабові магніти,

невеликі залізні предмети, дугоподібний магніт, металеві ошурки, пластина з оргскла

Демонстрації:- презентація: Постійні магніти. Магнітне поле Землі;-відео:   МагнітнеполеЗемлі ; https://www.youtube.com/watch?v=0HAS0uPzuBU; https://www.youtube.com/watch?v=MsGNMHxBfCE- відео: Постійні магніти https://www.youtube.com/watch? v=7y05tuV9LPQ&t=302s

Хід уроку.

І. Організаційний етап ІІ. Формулювання теми, мети й завдань уроку. Мотивація навчальної діяльності

За багато століть до нашої ери було відомо, що деякі кам'яні породи мають властивість притягувати шматки заліза. Про це згадував у 6

столітті до нашої ери грецький фізик та філософ Фалес. Перше наукове вивчення властивостей магніту було зроблено в 13 столітті вченим Петром Перегріном. 1269 року з'явився його твір «Книга про магніт», де він писав про численні факти явища магнетизму: у магніта є два полюси, які вчений назвав північним та південним; неможливо відокремити полюси один від одного розламуванням. Перегрін згадав і про два види взаємодії полюсів — притягання та відштовхування. До 12—13 століття магнітні компаси вже використовувалися в навігації в Європі, у Китаї та інших країнах світу.1600 року був опублікований твір англійського лікаря Вільяма Гільберта «Про магніт». До вже відомих фактів Гільберт додав важливі спостереження: посилення дії магнітних полюсів за допомогою залізної арматури, втрата магнетизму при нагріванні тощо. 1820 року даньський фізик Ганс Християн Ерстед на лекції спробував продемонструвати своїм студентам відсутність зв'язку між електрикою та магнетизмом, увімкнувши електричний струм поблизу магнітної стрілки. За словами одного з його слухачів, він був буквально «ошелешений», коли побачив, що магнітна стрілка після включення струму почала здійснювати коливання.

ІII. Вивчення нового матеріалуПлан викладання нового матеріалу (за § 1) 1. Постійні магніти, їхні основні властивості. 2. Магнітне поле. 3. Магнітні лінії. 4. Магнітне поле Землі. 5. Магнітні бурі, їхній вплив на самопочуття людини.

6. Вчимося розв’язувати задачі.

У ході пояснення нового матеріалу провеcти досліди: притягання металевих предметів до магніту; взаємодія постійних магнітів однойменними та різнойменними полюсами; відтворення магнітних ліній підковоподібного магніту за допомогою залізних ошурків.

Крім заліза магніт добре притягує до себе чавун, сталь, нікель, кобальт, манган. Деякі  рідини й гази також можуть відчувати на собі магнітну дію (чистий кисень взаємодіє з  магнітом).

Магнітний залізняк — крихкий чорний мінерал, який від природи має магнітні властивості й у присутності якого залізо, сталь, нікель, кобальт також набувають магнітних властивостей. Різні частини магніту притягують до себе залізні предмети по-різному.

Демонстрація 1. У металеві ошурки занурюємо магніт, спостерігаємо, як ошурки прилипають до його полюсів.

Запис у зошит. Ті ділянки магніту, де виявляється найсильніша магнітна дія, називають  полюсами.

Кожний магніт має два полюси — північний (N) і південний (S). Однак можна намагнітити матеріал і так, що він матиме 2, 4, 6 і більше полюсів.

Неможливо одержати магніт тільки з одним полюсом. Якщо його розділити на частини, то кожна із частин магніту   матиме два полюси (правда, слабкіші, ніж у вихідного магніту).

 Магнітна взаємодія — це не завжди притягування!

Демонстрація 2.  Підносячи магнітні стрілки одну до одної, спостерігаємо, що однойменні  полюси відштовхуються, а різнойменні притягуються.

 Магніти взаємодіють між собою на відстані, оскільки навколо будь-якого  магніту   існує магнітне поле.

Запис у зошит. Магнітне поле — особливий вид матерії, який відрізняється від речовини та існує навколо намагнічених тіл.

Демонстрація 3.  Дугоподібний магніт підносимо до картонки,спостерігаємо відсутність дії. Під картонку    кладемо дрібні цвяхи й знову підносимо магніт.

Картонка притягується до магніту.Висновок: магнітне поле проникає крізь багато речовин. Є речовини, які послабляють дію магнітного поля, й речовини, що підсилюють її.

Запис у зошит. 

Основні властивості постійних магнітів. 1.Магнітна дія постійного магніту є різною на різнихділянках його поверхні. Ті ділянки поверхні магніту, демагнітна дія виявляється найсильніше, називають полюсамимагніту. 2. Магніт має північний N та південний полюси S .Неможливо одержати магніт тільки з одним полюсом. 3. Однойменні полюси магнітів відштовхуються, арізнойменні — притягуються. 4. У разі нагрівання постійного магніту до певної темпе-ратури його магнітні властивості зникають. Температуру,при досягненні якої постійні магніти втрачають магнітнівластивості, називають точкою Кюрі.

Демонстрація 4. На стіл кладемо штабовий магніт, накриваємо його аркушем паперу й,   обережно струшуючи його, посипаємо ошурками. Ошурки під дією  магніту  намагнічуються й розташовуються вздовж вигнутих ліній —  силових ліній  магнітного поля.

Лініями магнітного поля є лінії, проведені так, що дотичні до них у кожній точці вказують на напрямок поля в цій точці. Лінії магнітного поля або замкнені, або починаються і закінчуються на нескінченності.

МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛІ Для обізнаної людини XXI ст. не становить великої проблеми під час подорожі визначити, у якому напрямку рухатися. Для цього достатньо скористатися супутниковою системою СР5. Але що робити, коли відповідного пристрою немає? Звичайно ж, скористатися компасом — пристроєм, який люди знають з давніх давен .

Рис 1. Компас

Компас — один із найдавніших приладів, відомих людству,— був винайдений у Китаї.

Демонстрація 5. Демонструємо сучасний компас, пояснюючи принцип його дії.  Звідки магнітна стрілка «знає», де перебуває Північний полюс Землі?  Земна куля теж магніт, а отже, в нашої планети є своє власне магнітне поле, яке й впливає   на магнітну стрілку, змушуючи її орієнтуватися певним чином. Чому   ж тоді північний кінець магнітної стрілки вказує на північ? Чи немає тут  протиріччя? (Говоримо про

невідповідність  географічних і магнітних полюсів,     для більшої наочності демонструємо глобус.)

Магнітне поле мають не всі планети Сонячної системи. Так, Меркурій має надзвичайно слабке магнітне поле, а на Місяці компас і зовсім не знадобиться. (Далі говоримо про магнітні  аномалії на Землі.) Людина не може побачити магнітне поле, проте може виявити його існування в просторі за його дією.

Те, що магнітна стрілка біля поверхні Землі завжди орієнтується певним чином, доводить, що планета Земля має магнітне поле. Стрілка встановлюється вздовж магнітних ліній цього поля. Магнітне поле Землі здавна допомагало зорієнтуватись мандрівникам, морякам, військовим і не лише їм. Доведено, що риби, морські ссавці й птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Так само орієнтуються, шукаючи шлях додому, і деякі тварини, наприклад кішки.Перші експерименти з вивчення земного магнетизму провів Вільям Ґільберт . Він виготовив із постійного магніту кулю і переконався, що вона має два полюси: північний і південний. Розташувавши на цій кулі компас, Гільберт з'ясував, що північний полюс магнітної стрілки завжди вказує на    південний полюс кулі. Цой експеримент дозволив ученому припустити, що Земля — це великий магніт і що на півночі нашої планети розташований  південний магнітний полюс. Подальші дослідження повністю підтвердили гіпотезу Ґільберта.Аналізуючи картину ліній магнітного поля Землі (рис. 2), можна зробити декілька висновків.

Рис. 2. Картина ліній магнітного поля Землі.

По-перше, поблизу південного географічного полюса Землі розташований північний магнітний полюс, з якого лінії магнітного поля виходять. І навпаки, біля північного географічного полюса Землі розташований південний магнітний полюс, у який лінії магнітного поля входять. По-друге, магнітний і географічний полюси не збігаються (вони віддалені один від одного приблизно на 2100 км), тому стрілка компаса вказує напрямок на північ і на південь лише приблизно. По-третє, лінії магнітного поля не паралельні поверхні планети. Якщо закріпити магнітну стрілку таким чином, щоб вона могла вільно обертатися як навколо горизонтальної, так і навколо вертикальної осей, то вона встановиться під певним кутом до поверхні Землі (рис.3).

Рис.3. Повертаючася магнітна стрілка.

При наближенні до магнітного полюса стрілка буде все більше схилятися до вертикалі й на магнітному полюсі встановиться вертикально.кій місцевості не є постійним. Так, установлено, що магнітна стрілка

періодично, щодоби, дещо відхиляється. Спостерігаються також невеликі щорічні зміни магнітного поля Землі. Однак іноді трапляються й дуже різкі його зміни. Сильні збурення магнітного поля Землі, що охоплюють всю планету і тривають від одного до кількох днів, називають магнітними бурями. Помічено, що магнітні бурі спостерігаються одночасно зі зростанням сонячної активності (рис. 4).

Рис.4. Зростання сонячної активності та магнітні бурі.Магнітні бурі практично не відчуваються здоровими людьми, а от у тих, хто страждає на серцево-судинні захворювання та захворювання нервової системи, вони викликають погіршення самопочуття.Під час магнітних бур магнітна стрілка поводиться аномально, тобто не встановлюється в напрямку «північ — південь». Утім, на нашій планеті   є певні ділянки, де магнітна стрілка поводиться аномально завжди: напрямок, що вона вказує, повсякчас не збігається з напрямком ліній магнітного поля Землі. Такі ділянки називають магнітними аномаліями. У місцях магнітних аномалій магнітне поле завжди відхилене від норми. Дослідження деяких магнітних аномалій дозволяють виявляти поклади корисних копалин, у першу чергу залізної руди, а в комплексі з іншими методами — визначати глибину їх залягання та кількість запасів.Планета Земля має магнітне поле, що задає напрямок магнітним стрілкам компасів,— ті встановлюються вздовж ліній магнітного поля Землі. Поблизу південного географічного полюса Землі розташований її північний магнітний полюс; поблизу північного географічного полюса Землі — її південний магнітний полюс.Зазвичай магнітне поле Землі зазнає незначних періодичних змін, однак у період збільшення сонячної активності спостерігаються й різкі зміни магнітного поля. Це явище одержало назву магнітних бур.Ділянки на поверхні Землі, де магнітне поле завжди відхилене від норми, називають магнітними аномаліями.

Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 1. Яким чином можна витягти металеву скріпку з посудини з водою, не опускаючи в неї ніяких предметів? (Можна скористатися магнітом)

Задача 2. Магнітну стрілку розташували біля штабового магніту. Який полюс магніту є південним, а який – північним?

Задача 3. Магніт південним полюсом підносять до підвішеної на нитці залізної кульки. Що в цьому випадку спостерігатиметься: притягування кульки чи відштовхування?Під дією магнітного поля магніту на ближчому до нього боці кульки створиться північний магнітний полюс, кулька притягнеться до магніту.Задача 4. Чому на постійному магніті можна отримати ланцюжок залізних предметів?Кожен залізний предмет у магнітному полі постійного магніту сам стає магнітом і, у свою чергу, притягує інший залізний предмет – створюється ланцюжок.Задача 5. Є дві однакові сталеві пластинки, одна з яких намагнічена. Як, не використовуючи інших предметів, визначити, яка саме пластинка є намагніченою?Припустимо, що пластина 1 заряджена, 2 – ні. Піднесемо пластинку 1 будь-яким кінцем до середини пластинки 2 – відбудеться притягання. Тепер припустимо, що пластина 1 незаряджена, 2 – заряджена. Піднесемо знов пластинку 1 будь-яким кінцем до середина пластинки 2 – притягання не відбудеться.

 III. Закріплення нового матеріалу

Запитання

1.     Які речовини притягуються до магніту?

2.     Що являють собою природні магніти?

3.     Порівняйте речовини, які притягуються до магніту, з речовинами, які притягуються до   наелектризованих тіл.

4.     Як намагнітити тіло?

5.     Що таке магнітні полюси?

6.     Як взаємодіють між собою полюси магнітів?

7.     Який принцип покладений в основу компаса?

8.     Які факти доводять, що географічні й магнітні полюси нашої планети не збігаються?

9.     Що називають магнітним полем?

10.    Де застосовують магніти?

11.   Що являють собою магнітні силові лінії?

12.   Північний полюс магніту підносять до позитивно зарядженої тенісної кульки, що висить на нитці. Що можна спостерігати — притягування чи відштовхування? Як зміниться відповідь, якщо кулька заряджена негативно?

Розв’язок. В обох випадках буде спостерігатися притягування, обумовлене поділом заряджених частинок у нейтральному тілі (магніті) під дією електричного поля. Заміна позитивного заряду кульки на негативний і (чи) північного магнітного полюса на південний ніяк не вплине на результат: магнітне поле взагалі не діє на нерухомі заряджені частинки або тіла.

IV. Домашнє завдання

Опрацювати § 1, Вправа № 1 (1 - 5)

Картка самоконтролю

1. Коли до магнітної стрілки піднесли один із полюсів постійного магніту, то південний полюс стрілки відхилився, який полюс піднесли?

2. На малюнку зображено прямий (штабовий магніт) АВ та його магнітне поле. Який з полюсів північний, а який південний.

3. Північний полюс Землі розташований біля географічного полюсу, а південний біля

А В В

4. Однойменними чи різнойменними полюсами утворено магнітний спектр зображений на малюнку.

5. Чи можна одержати магніт з одним полюсом?Відповіді:1) Південний2) А – S

B – N3) Південного

Північного4) А – N

B – S5) Ні.

ВА