КСП «Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле» по физике, 10 класс

• Вывести формулу силы Лоренца, установив её связь с силой Ампера, и сформулировать правило левой руки для определения направления силы Лоренца.
• Описывать и предсказывать характер движения заряженной частицы в однородном магнитном поле (прямолинейное, по окружности, по винтовой линии) в зависимости от угла между векторами скорости и индукции.
• Применять знания о силе Лоренца для анализа реальной ситуации (работа масс-спектрографа) в рамках задания на естественно-научную грамотность.

Учитель рассказывает историю: «Представь, ты инженер в лаборатории, тестирующей новый ускоритель частиц. Твоя задача — направить пучок протонов точно в мишень с помощью магнитного поля. Ты вспоминаешь закон Ампера: на проводник с током в магнитном поле действует сила. Ты берешь прямой проводник, подключаешь его к источнику тока, помещаешь между полюсами магнита — он отклоняется. Все работает! Затем ты заменяешь проводник на вакуумную камеру, по которой летят те же протоны, но уже без провода, просто как поток зарядов. Ты включаешь такое же магнитное поле, но... пучок почему-то не отклоняется и пролетает мимо мишени. В чем может быть ошибка в моих рассуждениях?»

Вопрос ученику: «Как ты думаешь, что я упустил? Вспомним тему прошлого урока».

Направляющие вопросы, если ученик затрудняется: «Сила Ампера действует на что? (Проводник с током). А ток — это что? (Упорядоченное движение заряженных частиц). Значит, сила, действующая на проводник, — это суммарный эффект сил, действующих на...? (Отдельные движущиеся заряды)». Подводим к мысли: на каждый движущийся заряд в магнитном поле тоже должна действовать сила.

ИИ-инструменты: Использование текстового ИИ (например, ChatGPT) для генерации аналогичного короткого сторителлинга с другой технической ситуацией (например, в медицинском томографе) для создания банка вводных задач.

• Ученик выявляет противоречие в рассказе: магнитное поле действует на проводник с током, но в истории его действие на поток отдельных зарядов ставится под сомнение.
• Ученик корректно вспоминает связь тока с движением заряженных частиц.
• Ученик выдвигает предположение о существовании силы, действующей на отдельный движущийся заряд.