Значит, в 1 моле любого вещества содержится одно и то же

ОГБОУ СПО «Агротехнологический техникум г. Кораблино»
Практические работы по учебной дисциплине
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ (раздел ФИЗИКА)
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
100116.01 парикмахер
г. Кораблино
2014г.
1
ОДОБРЕНО
метод. комиссией
протокол №____ от____
председатель___________
Составлена в соответствии с
требованиями Федерального
государственного
образовательного стандарта СПО
Заместитель директора по УПР
___________________
«___» _____________2014г.
Разработчик: Ванина Наталья Викторовна, преподаватель.
2
Пояснительная записка.
Практические задания разработаны в соответствии с рабочей учебной
программой дисциплины «Естествознание раздел Физика».
Цель выполнения практических работ: формирование предметных и
метапредметных результатов освоения обучающимися основной
образовательной программы базового курса физики.
Характеристика практических заданий:
№
Тема практической
п/п
работы
1. Расчет параметров
равномерного движения.
Раздел
Механика
2.
Определение скорости тела
относительно различных
систем отсчёта.
Механика
3.
Расчет параметров
равноускоренного
движения.
Механика
4.
Определение параметров
Механика
Формируемые умения
метапредметные
предметные
Поиск нужной
Понимание
информации в
физической сущности
справочнике; умение
явлений;
сравнивать; отделение использование
основной информации физической
от второстепенной;
символики; решение
перевод информации
физических задач;
из текста в
владение
математическую
основополагающими
запись
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Поиск нужной
Понимание
информации в
физической сущности
справочнике; умение
явлений;
сравнивать; отделение использование
основной информации физической
от второстепенной;
символики; решение
перевод информации
физических задач;
из текста в
владение
математическую
основополагающими
запись
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Поиск нужной
Понимание
информации в
физической сущности
справочнике; умение
явлений;
сравнивать; отделение использование
основной информации физической
от второстепенной;
символики; решение
перевод информации
физических задач;
из текста в
владение
математическую
основополагающими
запись
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Поиск нужной
Понимание
3
движения при свободном
падении тела.
информации в
справочнике умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись
5.
Расчет параметров движения по Механика
окружности.
Поиск нужной
информации в
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись
6.
Вычисление силы.
Механика
Поиск нужной
информации в
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись.
7.
Определение веса тела,
движущегося с ускорением.
Механика
Поиск нужной
информации в
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись.
8.
Решение задач на закон
Механика
Поиск нужной
4
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
9.
сохранения импульса.
информации в
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись.
Вычисление массы и размера Молекулярная
молекул.
физика.
Термодинамика.
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
10. Агрегатные состояния
вещества.
Молекулярная
физика.
Термодинамика
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
11. Расчет параметров
идеального газа.
Молекулярная
физика.
Термодинамика
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
5
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
12. Трансформация графиков
изопроцессов.
Молекулярная
физика.
Термодинамика
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
13. Виды деформации.
Молекулярная
физика.
Термодинамика
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
14. Расчет внутренней энергии
газов.
Молекулярная
физика.
Поиск нужной
информации в
6
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
15. Способы уменьшения
вредного воздействия
тепловых двигателей.
Альтернативные источники
энергии.
Термодинамика
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись.
Молекулярная
физика.
Термодинамика
Поиск нужной
информации в
справочнике; умение
сравнивать; отделение
основной информации
от второстепенной;
перевод информации
из текста в
математическую
запись.
16. Проводники и диэлектрики в Электродинамика Поиск нужной
электрическом поле.
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
17. Определение связи между
напряженностью и
напряжением.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
7
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики; решение
физических задач;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
18. Применение конденсаторов Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
19. Расчет параметров
электрической цепи.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
8
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
20. Работа и мощность тока.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из в математическую
запись.
21. Магнитные свойства
вещества.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в схему.
22. Цепи переменного тока.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
9
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики и
терминологии;
решение физических
задач; владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
символики и
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
23. Производство,
распределение и
потребление
электроэнергии.
Техника безопасности при
обращении с током.
Электродинамика Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
24. Технические устройства,
основанные на
использовании
фотоэффекта.
Строение атома и Поиск нужной
квантовая
информации по
физика.
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
25. Волновые свойства частиц. Строение атома и Поиск нужной
квантовая
информации по
физика.
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
10
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание роли
физики
в формировании
кругозора и
функциональной
грамотности человека
для решения
практических задач;
формирование умения
применять
полученные знания
для принятия
практических
решений
в повседневной жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
перевод информации
из текста в таблицу.
26. Методы регистрации
заряженных частиц.
Строение атома и Поиск нужной
квантовая
информации по
физика.
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
27. Энергия связи атомных ядер Строение атома и Поиск нужной
квантовая
информации по
физика.
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
28. Применение ядерной
Строение атома и Поиск нужной
11
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
энергетики.
квантовая
физика.
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
29. Видимое движение
небесных тел.
Эволюция
Вселенной.
30. Сравнительная
характеристика планет.
Эволюция
Вселенной.
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
тексте; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из текста в таблицу.
Поиск нужной
информации по
заданной теме в
таблице; умения
сравнивать и
классифицировать;
отделение основной
информации от
второстепенной;
перевод информации
из таблицы в таблицу.
12
физической сущности
явлений;
использование
физической
терминологии;
владение
основополагающими
физическими
понятиями,
закономерностями,
законами; умения
применять
полученные знания
для объяснения
условий протекания
физических явлений в
природе и применения
их в практической
жизни.
Понимание
физической сущности
наблюдаемых во
Вселенной явлений;
использование
физической
символики и
терминологии.
Понимание
физической сущности
наблюдаемых во
Вселенной явлений;
использование
физической
символики и
терминологии.
Оценка результата выполнения практических заданий:
Предъявленные умения
Корректное поведение при выполнении работы
Записи аккуратные, отсутствуют
грамматические ошибки
Содержание информации соответствует
требуемой
Информация представлена чётко, логично,
отсутствуют фактические ошибки
Приведены примеры применения явлений
Работа закончена
13
Базовые
компетенции
эмоциональнопсихологические
регулятивные
«5»
«4»
+
+
+
+
+
социальные
+
+
+
аналитические
+
+
творческие
самосовершенствования
+
+
«3»
Практическая работа № 1.
Расчет параметров равномерного движения.
1. Прочитайте § 10 (Касьянов В. А. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват.
учреждений - М.: Просвещение, 2013), сделайте конспект.
2. Решите задачи:
1. В таблице представлена зависимость модуля υ скорости движения тела от времени
t:
t, с
υ, м/с
0
0
2
10
3
10
4
0
5
0
Найдите путь, пройденный телом за время от момента времени 0 с до момента времени 3с.
1) 10м;
2) 15м;
3) 20м;
4) 25м.
2. Зависимость от времени координат четырех тел, движущихся по оси ОХ,
представлена в таблице.
t, с
0
2
4
6
8
10
х1,м
-2
0
2
4
6
8
х2,м
0
-2
-4
-6
-8
-10
х3,м
2
2
2
2
2
2
х4,м
0
2
8
18
32
50
В отрицательном направлении по оси ОХ двигалось тело
1) 1,
2) 2,
3) 3,
4) 4.
3. Материальная точка движется в плоскости равномерно и прямолинейно по закону
согласно системе координат х = 4+3t; у = 3-4t.
4 . По графику зависимости пройденного пути
от времени, определите скорость велосипедиста в момент времени t = 2 c.
А. 2 м/с.
Б. 6 м/с. В. 3 м/с.
5. На рисунке представлены три графика зависимости пройденного пути от времени.
Какое из тел двигалось
с большей скоростью?
А. 1.
Б. 2. В. 3.
Г. Скорости всех трех тел одинаковы.
S,м
6
4
2
0
Г. 18 м/с.
1
S,м
2
3
t,c
1
2
3
0
t,с
14
6.На графике изображена зависимость проекции скорости тела, движущегося вдоль оси ОХ
от времени. Какой путь прошло тело к моменту времени t = 10с?
А.1м.
Б.6м.
В.7м.
Г.13м.
V,м/с
2
0
-1
-2
1
2 3
4
5
6
7
8
9 10 t,с
7. Движения двух велосипедистов описаны уравнениями x1 = 10t и x2 = 50-5t. Опишите
характер движения каждого велосипедиста, найдите модуль и направление их скоростей,
постройте графики движения, графики скоростей и определите графически место и время
их встречи.
8. Движения двух тел описаны уравнениями x1 = 4t и x2 = 3-2t. Аналитически определите
место и время встречи.
А. 0,5м;2с. Б. 2м; 0,5с.
В. 4м; 2с.
Г.2м; 2с.
9. Поезд длиной 200 м въезжает в тоннель длиной 300 м, двигаясь равномерно со
скоростью 10м/с. Через какое время поезд полностью выйдет из тоннеля?
А. 10 с.
Б. 20 с.
В. 30 с.
Г. 50 с.
15
Практическая работа № 2.
«Определение скорости тела относительно различных систем отсчета».
Этап
1.
Действия учащегося
Учебный материал
Уяснить роль тел в задаче, выполнить Тело, подвижная
краткую запись условия.
2.
Записать
закон
Показать
неподвижная
системы отсчета.
сложения
скоростей, Закон сложения скоростей

v
выразить нужную величину.
3.
и
направления
векторов
2
=

v1
+

v
на
рисунке, согласно условию задачи.
4.
Выполнить действия над векторами.
Знание
правил
сложения
и
вычитания векторов.
5.
Рассматривая
рисунок
как
геометрическую задачу, найти искомую
величину.
6.
Теорема
Пифагора,
тригонометрические функции углов
прямоугольного треугольника.
Вычисления, анализ ответа.
Самолет летит из Москвы в Мурманск. Во время полета дует западный ветер со
скоростью vв = 30 м/с относительно Земли, при этом самолет перемещается точно на
север со скоростью v = 250 м/с относительно Земли. Относительно воздуха скорость
самолета равна ?
1. Дано
Решение
v2 = 250 м/с
Нас интересует движение самолета, самолет – тело;
v = 30 м/с
неподвижна – Земля; подвижен – ветер
v1 - ?
2.
3.
  
v2= v1+ v
=>
  
v1= v2─ v
4.
5.
v1 =
v 22 + v2
6. v1 = 2502 + 302 = 251.8 м/с
16
Ответ: v1 ≈ 252 м/с.
1) Разберите решение задачи № 32 (Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 классы.:
пособие для общеобразоват. учреждений – 17-е изд. - М.: Дрофа, 2013).
а) Запишите кратко условие задачи, где v1 – скорость велосипедиста относительно
воздуха (скорость тела относительно подвижной системы отсчёта), v2 – скорость ветра
(скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной системы отсчёта), v
– скорость велосипедиста относительно земли (скорость тела относительно
неподвижной системы отсчёта).
Дано:
v1 = 36 км/ч = 10 м/с
Решение.
б) Запишите закон сложения скоростей: v1 + v2 = v.
v2 = 4 м/с
в) Перейдите из векторной формы записи в скалярную форму:
если ветер попутный, то v1 + v2 = v;
если ветер встречный, то v1 - v2 = v.
Найти: v - ?
г) Подставьте числовые значения: v = 10 + 4 = 14 м/с – при
попутном ветре;
v = 10 - 4 = 6 м/с – при встречном ветре.
2) Решите задачу:
Скорость лодки относительно воды 2 м/с, а скорость течения – 1,5 м/с. Какова скорость
лодки относительно берега, когда лодка плывет по течению? против течения?
3) Решите задачу:
Скорость движения теплохода относительно берега вниз по реке 20 км/ч, а вверх 18
км/ч. Определить скорость течения и скорость теплохода относительно воды.
17
Практическая работа № 3.
Расчет параметров равноускоренного движения.
1. Запишите в тетрадь.
Этап
1.
2.
Действия учащегося
Учебный материал
Выполнить краткую запись условия
задачи.
Формулы равнопеременного двиВыбрать формулу, в которой искомая
 2  v  v
a


0t
величина будет одной неизвестной жения: s  v t  t ; s 
0
величиной.
2
2
 v 2 v02
s

2a
  
v  v  at
0
3.
На рисунке
изобразить
входящие в формулу.
4.
Выбрав
ось x, определить
знаки
векторных
величин
входящих
в
формулу.
Выразить искомую величину.
Уметь преобразовывать
Перевести величины в систему СИ.
математические выражения.
Вычисления, анализ ответа.
5.
6.
вектора Знать
определение
скорости, ускорения.
перемещения,
7.
2. Разберите решение задачи и запишите ее в тетрадь.
Уклон длиной 100 м лыжник прошел за 20 с, двигаясь с ускорением 0,3 м/с 2. Какова
скорость лыжника в начале и в конце уклона?
Дано
Решение
1. S = 100 м
2. Выбираем формулу:

  at
s v t 
2
2
0
a = 0.3 м/с
2
4. Выбираем знаки; все
проекции положительны.
3.
t = 20 с
v-?
v0 - ?
5. Выразим v0:
at 2
s  v0t 
2
s at ; 7. v0 = 100  0,3  20
v0 = 
20
2
t 2
Выполняем алгоритм ещё раз, считая v0 - известна.
18
= 2м/с.
2. Выбираем формулу:
  
v  v0  at
4. Все проекции положительны
v  v0  at
7. v = 2 + 0.3∙20 = 8 м/с
Ответ: v0 = 2 v/c, v = 8 м/с.
3. Решите задачи.
1. С каким ускорением должен двигаться автомобиль на прямолинейном участке пути
длиной 30м для увеличения скорости с 36 км/ч до 72 км/ч?
1) 0,33м/с2
2) 1,2 м/с2
3) 5 м/с2
4) 10 м/с2
2. Два автомобиля начинают равноускоренное движение из состояния покоя в одном
направлении с ускорением 3 м/с2, первый автомобиль начал движение на 2 с
раньше второго. С какой скоростью движется автомобиль относительно первого
через 3 с после начала движения второго автомобиля?
1) 3 м/с
2) 6 м/с
3) 9 м/с
4) 15 м/с.
3. Автобус движется прямолинейно и равнозамедленное с ускорением а=2м/с2. Он
уменьшил свою скорость с 20 м/с до 14 м/с за время:
1) 1 с
2) 2 с
3) 3 с
4) 5 с.
19
Практическая работа № 4.
«Определение параметров движения при свободном падении тела».
1)
Разберите решение задачи № 209 (Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10 –
11 классы.: пособие для общеобразоват. учреждений – 17-е изд. - М.:
Дрофа, 2013).
а) Запишите кратко условие задачи, где t – время движения стрелы вверх
(равно половине всего времени полёта), конечная скорость v2 стрелы при
подъёме вверх равна 0, h – максимальная высота подъёма.
Дано:
v2 = 0
движении тела
t=3с
Найти: v1, h - ?
Решение.
б) Запишите формулу скорости, учитывая, что при
вверх его скорость уменьшается: v2 = v1 – g . t.
в) Преобразуйте формулу, выразив v1: v1 = v2 + g . t.t = 3 с
г) Подставьте числовые значения: v1 = 0 + 9,8 . 3 = 30.
д) Сделайте действия с наименованиями:
м∗с
м
[v1] = 2 =
с
с
е) Найдите высоту подъёма:
. 2
. 2
h = v1 . t - g t ;
h = 30 . 3 - 9,8 3 = 45
2
2
ж) Сделайте действия с наименованиями:
.
. 2
[h] = м с - м с = м – м = м.
с
с2
Ответ: начальная скорость стрелы 30 м/с, максимальная высота подъёма 45
м.
2) Решите задачу: мяч, брошенный вертикально вверх, упал в исходную
точку через 3 с. С какой начальной скоростью был брошен мяч?
3)
Решите задачу: с какой начальной скоростью нужно бросить тело
вертикально вверх, чтобы через 10 с оно двигалось со скоростью 20 м/с
вниз?
4) Выполните тест:
1.Тело движется вертикально вверх со скоростью V. Как направлено
ускорение
свободного падения, и какому виду подчиняется данное движение?
А. Вверх, равноускоренно. Б. Вниз, равноускоренно.
В. Вверх равнозамедленно.
Г. Вниз равнозамедленно.
20
2.Чему равна скорость свободно падающего тела через 10 секунд?
А. 20 м/с. Б. 40 м/с. В. 80 м/с. Г. 100 м/с.
3.Какой путь пройдет свободно падающее тело за 5 секунд?
А. 25 м.
Б. 30 м.
В. 50м.
Г. 125 м.
4.Какой путь пройдет свободно падающее тело за десятую секунду?
А. 45 м.
Б. 50 м.
В. 95 м.
Г. 100 м.
5.Тело брошено вертикально вверх со скоростью 50 м/с. Чему равна
максимальная
высота подъема?
А. 2 м. Б. 20 м.
В. 100 м.
Г. 125 м.
21
Практическая работа № 5.
Расчет параметров движения по окружности.
1. Прочитайте параграфы 15-16 учебника (Касьянов В. А. Физика. 10 класс: учеб. для
общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Запишите в тетрадь:
При равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается
постоянным.
Если размерами тела, движущегося по окружности, можно пренебречь по
сравнению с радиусом окружности, то его можно рассматривать как материальную точку.
С помощью этой простейшей модели можно описывать вращение Земли вокруг Солнца,
электрона вокруг ядра атома.
Положение частицы в пространстве в произвольный момент времени можно
определить тремя способами.
1. С помощью пути, пройденного частицей от начальной точки до искомой точки.
2. С помощью угла поворота радиус – вектора относительно его начального
положения.
3. С помощью закона движения в координатной форме (зависимость координат
частицы от времени).
Угловой поворот за единицу времени характеризует угловую скорость.
Угловая скорость – физическая величина, равная отношению угла поворота тела к
промежутку времени, в течение которого этот поворот произошел:
ω=α/t
В случае равномерного вращения тела по окружности его угловая скорость постоянна.
Единица угловой скорости – радиан в секунду (рад/с).
Угловая скорость движения Солнца по эклиптике (большому кругу, наклоненному к
экватору под углом 23,50) ω= 1 град/сут.
Период вращения вокруг собственной оси Солнца, ближайших планет Солнечной
системы и Луны.
Небесное тело
Период Т, сут
Солнце
25,4
Меркурий
58,6
Венера
243
Земля
1
Марс
1,03
Сатурн
0,43
22
Луна
27,3
Скорость тела – векторная величина. Любое изменение вектора скорости
во времени означает появление ускорения. Если изменяется только модуль
скорости, то происходит прямолинейное ускоренное движение. Если
изменяется только направление, то возникает равномерное прямолинейное
движение.
Так как вектор ускорения направлен к центру окружности, то это
ускорение
называют
центростремительным.
Если
модуль
центростремительного ускорения постоянен, то тело движется по
окружности.
При равномерном движении частицы по окружности ее ускорение
направлено перпендикулярно скорости, по радиусу к центру окружности и
называется нормальным или центростремительным ускорением.
3.Решите задачи:
1. Самолет на скорости 360 км/ч делает петлю Нестерова радиусом
400м.Определите центростремительное ускорение самолета.(Ответ: 25м/с2)
2.Определите период и частоту вращающегося диска, если он за 10 с делает
40 оборотов?(Ответ: 0,25 с,4 Гц)
3.Найдите период и частоту вращения минутной стрелки часов? ( Ответ: 60 м
,0,0003Гц)
4.
4. Какова период и частота обращения секундной стрелки часов? (Ответ:
60с,0,017Гц)
23
Практическая работа № 6.
Вычисление силы.
1. Запишите в тетрадь.
Этап
1.
2.
Действия учащегося
Сокращенная запись условия задачи.
Выбрать тело, движение
которого
будем рассматривать.
С
какими
телами
данное
тело
взаимодействует, силы изобразить на
рисунке.
Изобразить на рисунке вектор ускорения.
3.
4.
Учебный материал
Знать силы: тяжести, трения,
упругости(реакции
опоры,
натяжения нити),веса тела.
Знать направление ускорения при
ускоренном,
замедленном
прямолинейном движении и при
равномерном
движении
по
окружности.
Выбрать оси координат.
Ось x – по вектору ускорения.
  
Составить уравнение 2 - го закона
ma  F1  F2    
Ньютона.
Спроектировать
уравнение
на Уметь проектировать вектор на ось,
выбранные оси координат.
решать прямоугольные треугольники.
Знать формулы кинематики и
формулы для величины сил.
Если
потребуется,
составить
дополнительные
уравнения
из
кинематики и динамики.
Решить полученную систему уравнений. Умение решать систему уравнений
методом
последовательного
исключения неизвестных.
Проверить
правильность
решения
методом размерностей.
Вычисления с переводом величин в
систему СИ.
Ответ, анализ ответа.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
2. Разберите решение задачи и запишите ее в тетрадь.
Один конец невесомой пружины прикреплен к вертикальной оси ОО 1. К другому
концу пружины прикреплен шарик массой m = 50 г, который может скользить по
стержню без трения. Длина пружины в нерастянутом состоянии L0 = 20 см, её
жесткость k = 40 Н/м. Стержень вращается вокруг оси ОО1 равномерно, делая 2
оборота в секунду. Чему равно при этом удлинение пружины ΔL в см ?
округлите до целого числа.
1. Дано
L0 = 20 см
Решение
2. Будем рассматривать движение шарика прикрепленного
24
Ответ
k = 40 Н/м
ν = 2 об/с
к пружине.
3. На шарик действуют: сила тяжести (направлена верти-
m = 50 г
кально вниз), сила реакции стержня ( перпендикулярно
ΔL - ?
стержню) и сила упругости пружины (против деформации
пружины) см. рис.
4. При равномерном движении по окружности, вектор ускорения
направлен к центру окружности (точка А)
5. В этом направлении выберем и ось Х.
6. Второй закон Ньютона:
7. Проекция на ось Х:
ma  Fупр ∙
∙ ∙ ∙ ∙(1)
a  4 2 2 R ∙ ∙ ∙(2)
Fупр  kL ∙ ∙ ∙(3)
8. Дополнительно:
Где:
 
 
ma  N  mg  Fупр
R = L0 + ΔL - радиус окружности, по которой движется
шарик.
9. Подставим (2) и (3) в формулу (1)
m4 2 2 ( L0  L)  kL
из которой выражаем искомую
величину.
Получим: L 
L0
k
1
2
2
4 m
10. Проверим размерность дроби в знаменателе:
 Н / м Н  с 2 кг  м  с 2




1

 знаменатель
2
2
кг
/
с
кг

м
с

кг

м


имеет, что и ожидалось.
25
размерности
не
11.ΔL =
0,2
= 4.918∙10-2 м = 4,918 см.
40
1
2
4    0,05  2 2
Ответ: ΔL = 5 см.
3. Решите задачи.
1. Два мальчика взялись за руки. Первый толкает второго с силой 120 Н. С
какой силой толкает второй мальчик первого?
1) 0
2) 120 Н
3) 240 Н
4) 80 Н
2. Человек тянет динамометр за один крючок с силой 60Н, другой крючок
динамометра прикреплен к стене. Каковы показания динамометра?
1) 0
2) 30 Н
3) 50 Н
4) 120 Н
3. Автомобиль, масса которого 2160 кг, под действием силы тяги начинает
двигаться с ускорением, которое остается постоянным в течение 30 с. За это
время он проходит 500 м. Чему равна сила, действующая на автомобиль в
течение этого времени?
4.Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело
или находится в состоянии покоя?
A .Тело обязательно находится в состоянии покоя.
Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в состоянии покоя.
B. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно.
Г. Тело движется равноускоренно.
5.На рисунке А представлены направления
векторов скорости V и ускорения а мяча.
Какое из представленных на рисунке Б
направлений имеет вектор равнодействующей
F всех сил, приложенных к мячу?
А.1
Б.2
В.3
Г. F=0
V
рис.А
а
1
3
2
Рис.Б
6. Два мальчика взялись за руки. Первый мальчик толкает второго с силой 120Н. С
какой силой толкает второй мальчик первого?
А.0Н. Б. 60Н. В. 80Н.
Г.120Н.
26
7.На экспериментальной установке, изображенной на рисунке,
установлены два шара массами mх и mэ (mэ=0.1кг)
скрепленные сжатой легкой пружиной. Чему равна масса mх,
если после пережигания нити l 1 = 0,5 м , l 2 = 1 м ?
А. 0,025кг. Б. 0,05кг. В. 0,2кг. Г 0,4кг
8.V,м/с
20
Определить чему равна результирующая сил в
10
интервале 0-2с и 2-3с, если масса тела 2кг?
0
1
2
3
4
t,с
А. 20Н; 0Н;
Б.20Н; 40Н;
В. 0Н; 20Н;
Г.10Н; 0Н;
9. Скорость бегуна изменяется по закону V х ═2t. Найти результирующую силу,
действующую на него, если его масса 70кг.
А.35Н.
Б. 70Н.
В. 140Н.
Г. 210Н.
10. Снаряд массой 1,5кг вылетает из ствола орудия в горизонтальном направлении
со скоростью 1000м/с. Определить силу давления пороховых газов (считая ее
постоянной), если длина ствола 3м.
27
Практическая работа № 7.
Определение веса тела, движущегося с ускорением.
1. Запишите в тетрадь.
Вес тела – суммарная сила упругости тела, действующая при наличии
силы тяжести на все опоры, подвесы.
Вес тела, находящегося в покое или движущегося равномерно и
прямолинейно, равен силе тяжести.
Возрастание веса (перегрузки) космонавты и пилоты реактивных
самолетов особенно остро ощущают при взлете и посадке, когда ускорение
максимально.
Количественно
возрастание
веса
характеризуется
коэффициентом перегрузки, определяемым отношением ускорения тела к
ускорению свободного падения.
Отрицательные физиологические эффекты, связанные с перегрузками,
легче переносятся космонавтом, если его тело располагается
перпендикулярно направлению ускорения. Это позволяет выдерживать даже
десяти – двенадцатикратное увеличение веса. Несмотря на все меры
предосторожности, подобная перегрузка сопровождается болью в груди,
усталостью, частичной потерей периферического зрения.
Физиологические эффекты, связанные с перегрузками.
Ускорение
Р/mg
Физиологический эффект
2g
3
Движение затруднено
3g
4
Ходьба невозможна
4g-6g
5-7
Нарастающая нечеткость зрения, временная
потеря зрения
Перегрузка при движении лифта с постоянным ускорением,
направленным противоположно ускорению свободного падения.
При движении лифта с ускорением, направленным вниз, вес тела меньше
силы тяжести.
Вес тела на экваторе меньше, чем на полюсах Земли, т. к. из-за вращения
Земли вокруг оси тело на экваторе движется с центростремительным
ускорением.
28
При свободном падении α=g. Вес при этом становится равным нулю, т. е.
возникает состояние невесомости.
Невесомость – состояние, при котором тело движется только под
действием силы тяжести.
2. Решите задачи.
1. Космонавт, находясь на Земле, притягивается к ней с силой 700 Н. С
какой силой он будет притягиваться к планете, находясь на ее
поверхности, если радиус этой планеты меньше радиуса Земли в 3
раза, а масса меньше массы Земли в 70 раз?
1) 9 Н
2) 90 Н
3) 180 Н
4) 18 Н
2. У поверхности Земли на космонавта действует гравитационная сила
800 Н. Какая сила со стороны Земли действует на космонавта в
космическом корабле, движущемся по круговой орбите вокруг
Земли на расстоянии, равном трем земным радиусам от ее
поверхности?
1) 200 Н
2) 267 Н
3) 50 Н
4) 25 Н
3. На высоте 2,2 м от поверхности Земли мяч имел скорость 10 м/с. С
какой скоростью будет двигаться мяч у поверхности Земли?
Сопротивлением воздуха пренебречь, ускорение свободного
падения принять равным 10 м/с.
29
Практическая работа № 8.
Решение задач на закон сохранения импульса.
Этап
1.
2.
3.
4.
Действия ученика
Учебный материал
Сокращенная
запись
условия
задачи.
Выделить систему тел, движение
которой будем рассматривать.
Сохраняется ли
импульс
в
условиях данной задачи.
а) система изолирована
б) процесс
мгновенный, когда
Выбрав два состояния системы, импульс измениться не успеет.
написать импульс системы в этих Для
одного в
условии
есть
двух состояниях.
известные величины, во второе
входит
неизвестная величина,
Составить
уравнение
закона которую нужно найти.
сохранения импульса.
Знать закон сохранения импульса
5.
6.
7.
Спроектировать
полученное
выражение на выбранную ось
координат.
Если
потребуется,
написать
дополнительные
уравнения из
кинематики или динамики.
Решить
полученную
систему
уравнений.
8.
9.
10.




m1v01  m2 v02  m1v1  m2 v2
Уметь проектировать вектор на
ось,
решать
прямоугольные
треугольники.
Добиться, чтобы число уравнений
было равно числу неизвестных.
Уметь решать систему уравнений
методом
последовательного
исключения неизвестных.
Проверить полученное выражение
по размерности.
Вычисления с переводом величин
в систему СИ.
Ответ, анализ ответа.
11.
Два неупругих тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со
скоростями 2 м/с каждое. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться
эти тела после удара?
1. Дано
Решение.
m1 = 2 кг
2. Рассмотрим систему, состоящую из двух неупругих
m2 = 6 кг
тел ( тела после столкновения сливаются в одно ).
V01 = 2 м/с
3. Так как процесс столкновения мгновенный, то импульс
30
V02 = 2 м/с
системы измениться не успеет и его можно считать
V - ?
неизменным.
4.
Рассмотрим два состояния:
а) до удара
б) после удара
предположив, что после удара тела будут двигаться в
сторону движения большего тела. Импульс системы:



p1  m1v01  m2 v02
4.


p2  (m1  m2 )v
Так как импульс в задаче сохраняется:



m1v01  m2 v02  (m1  m2 )v
5. И проекции на ось х:  m1v01  m2 v02  (m1  m2 )v
6. Так
как
в
уравнении
одна
неизвестная
величина,
дополнительных уравнений не потребуется.
7. Получаем: v 
m2 v02  m1v01
.
m1  m2
 кг  м / с  кг  м / с

 м / с  . Размерность верна.
кг


8. v = 
9.
v=
62  22
 1м / с .
62
10. Ответ: v = 1 м/с.
31
то
Практическая работа № 9.
«Вычисление массы и размера молекул».
1. Запишите в тетрадь.
В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:
вещество состоит из частиц; эти частицы беспорядочно движутся; частицы
взаимодействуют друг с другом.
Относительно молекулярной (или атомной) массой вещества Мr называют
отношение массы молекулы(или атома) m 0 данного вещества к
1
массы атома
12
углерода m 0 с :
Мr=
m0
1
m0 c
12
В Международной системе единиц количество вещества выражают в молях. Один
моль- это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или
атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.
Значит, в 1 моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или
молекул. Это число атомов обозначают N А и называют постоянной Авогадро в честь
итальянского учёного (ХIХ в.)
Броуновское движение-это тепловое движение взвешенных в жидкости (или
газе) частиц.
2. Разберите решение задач.
зад.№1 Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4 кг?
 -?
 
m (Al)=5,4 кг.
 (Al)=27  10 3
m


5.4кг
кг
27  10
моль
 200 моль
3
кг
моль
ответ:200 моль.
Зад.№2 Какой объем занимает 100 моль ртути?
32
V-?
m
m
(1); 
V= p

 m  
 (Hg)=100 моль
 (Hg)=13.6  10
 (Hg)=201  10
3
3
V=
100 моль * 10
3
13,6 *10
3
кг
м оль
=
кг
м
3
кг
м3
кг
м оль
=1,5 *10 3 м 3
Подставим m=
в фор-лу(1) V=


ответ;1,5*10 3 или 1,5 л.
Зад.№3 Чему равно число молекул в 10 г. кислорода?

N-?
СИ  
(1)
A
m
N
m
m (O 2 )=10 г.
0,01кг.   (2) =>


Na 
Na  m
кг
выразим N; N 
 (O 2 ) =32*10 3
моль

Na=6.02*10 23 моль 1
N=
0,01кг * 6,02 *10 23 моль 1
32 *10
 1,88*10
3
кг
моль
23
Ответ:  1,88*10 23
Зад.№4 На изделие, поверхность которого 50 см 2 , нанесен слой меди толщиной 2 мкм.
Сколько атомов меди содержится в покрытии?
N-?
СИ
h  2 мкм
2 * 10 6 м
N=
5 *10 3 м 2
S=50 cм 2
кг
 (Си)  64 * 10 3
моль
Na=6.02*10 23 моль 1
кг
 (Си)  8,9 *10 3
моль
m
Na , но масса цинка не извеM
стна. Найдём массу цинка через
объём и плотность. m  V ,
объём найдём, зная площадь поверхности и толщину слоя
V=Sh=>m=Sh 
Подставим в начальную формулу
кг
5 *103 м 2 * 2 *10 6 м * 8,9 *103
* 6,02 *1023 моль 1
моль
N=
 8,37 *1020 Ответ:  8,37 *1020
кг
64 *103
моль
Зад.№5 Определите сколько молекул воды в объёме 2л.
N-?
V=2л.
Na=6.02*10 23 моль 1
2*10 3 м3 N=
m
Na , масса воды неизвестна.

Найдём массу воды через объём и
33
 ( H 2O)  103
кг
м3
плотность. m=
V

Na
кг
* 2 *10 3 м3 * 6,02 *1023 моль 1
3
кг
3
м
N=
 6,7 *1025
 ( H 2O)  18 *10
кг
моль
18 *10 3
моль
Ответ:  6,7 *1025
Зад.№6 Находившаяся в стакане воде массой 0,5 кг. полностью испарилась за 30 суток.
Сколько в среднем молекул воды вылетало с её поверхности за 1с ?
103
N-?
N
(1) Чтобы найти число молекул,
t
испаряющихся за 1сек. N 1 , необходимо всё
число молекул разделить на время, за которое
m(H 2 O )=0.5 кг.
N1 =
t=30 суток
t 1 =1с
кг
. они испарились.
моль
m
Na=6.02*10 23 моль 1
N= Na(2) Найти время в секундах. В сутках
 ( H2O) =18*10  3

24 часа, в каждом часе 3600с.
=30*24*3600=2,592*10 6 с.
Подставим(2)  (1) и учтем время в секундах.
m
N1

Na
t

0.5кг * 6,02 *10 23 моль 1
N1 
 4,33 *1019
кг
18 *10 3
* 2,592 *106 с
моль
mNa
 t
Ответ:  4,33 *1019
Зад.№7 В озеро, имеющее среднюю глубину 10м и площадь поверхности 20 км 2 ,
бросили кристаллик поваренной соли массой 0,01г. Сколько молекул этой соли оказалось
бы в наперстке воды объемом 2 см 3 , зачерпнутой из озера, если полагать, что соль,
растворившись, равномерно распределилась во всем объеме воды?
N 1 -?
h=10м
2*10 м
S=20 км 2
10 5 кг
7
2
m=0.01 г.
V 1 =2 см 3
Na=6.02*10 23 моль 1
2*10 6 м3
Чтобы найти N 1 . Необходимо найти
объем озера V, кол-во частиц соли N
m
V=hS(1); N= Na(2)

m
N 1  V1 (3)
V
Подставим (1) и (2) в (3)
m
Na
mNaV1

N1 
V1 
hS
hS
5
10 кг * 6,02 *1023 моль 1 * 2 *106 м3
N1 
 6,02 *104
2 *10 м * 2 *107 м 2
Ответ:6,02*10 4
34
3. Решите задачи.
Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 6,4 кг?
Какой объем занимает 200 моль ртути?
Чему равно число молекул в 20 г. кислорода?
На изделие, поверхность которого 100 см 2 , нанесен слой меди толщиной 3 мкм.
Сколько атомов меди содержится в покрытии?
5. Определите сколько молекул воды в объёме 3л.
6. Находившаяся в стакане воде массой 0,5 кг. полностью испарилась за 20 суток.
Сколько в среднем молекул воды вылетало с её поверхности за 1с ?
7. В озеро, имеющее среднюю глубину 15м и площадь поверхности 25 км 2 , бросили
кристаллик поваренной соли массой 0,02г. Сколько молекул этой соли оказалось
бы в наперстке воды объемом 2 см 3 , зачерпнутой из озера, если полагать, что соль,
растворившись, равномерно распределилась во всем объеме воды?
1.
2.
3.
4.
35
Практическая работа № 10.
«Агрегатные состояния вещества».
Агрегатное состояние – это состояние вещества, обусловленное характером расположения и взаимодействия его молекул.
1. Прочитайте § 61 (Касьянов В. А. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Заполните таблицу:
Агрегатное
состояние
Свойства
вещества
Характер
расположения
молекул
Среднее
расстояние между
молекулами
Твёрдое
Жидкое
Газообразное
36
Характер
движения
молекул
Характер
взаимодействия
молекул
Соотношение
между
потенциальной и
кинетической
энергией молекул
Практическая работа № 11.
Расчет параметров идеального газа.
1. Запишите в тетрадь.
Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами
которого пренебрежимо мало.
p

F 1
 m0 nV 2 .
S 3
Это основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
1
3
p  2 тЕ.
p  pV 2
3
2. Разберите решение задач.
Зад.№1 Каково давление кислорода, если средняя квадратичная скорость его молекул 600
м , а его плотность 1,54 кг 3 ?
с
м
?
V  600 м

1
m0 nV 2 Отразим на произведение m 0 n
3
с
N m
m
  1,54 кг 3 m0 n  m0 *  0   
м
V
V
V
Следовательно, 

1
m0 nV
3
2
1
км
м
*1.54 3 * (600 ) 2  184800 Па
3
м
с
Ответ:1,848*10 5 Па
Зад.№2 Какова средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если имея массу 8
кг, он занимает объем 10 м 3 при давление 250 Кпа ?
1
V-?
СИ
  m0 nV 2 Рассмотрим n -концентрация
3
N
mN m
m=8кг.
n= ; m0 n  0 
Следовательно,
V
V
V
1m 2
V=10 м 3
2,5*10 4 Па  
V Выразим V из этого уравнения
3V
поэтапно:
  250КПа
1. Умножим первую и правую части на 3V
3РV=mV 2
2. Разделим первую и вторую часть на m
3PV
V 2
m
2. Возьмем квадратичный корень из первой и второй части.
3PV
V=
m
37
3 * 2.5 *10 4 Па *10 м 3
 306 м
V=
с
8кг
Ответ: 306 м/с
Зад.№3. Найти концентрацию молекул кислорода, если давление его 0,3 Па, а средняя
квадратичная скорость молекул равна 900 м
с
1
m0 nV 2 (1)
3
5
3*10 Па Выразим n из уравнения (1)
3P
n=
( 2)
m0V 2
n-?
CU
  0,3Па
V=900 м
с
кг
м3
Na=6,02*10 23 моль 1
 (О2 )  32 *10 3

Мы не знаем массу m 0 -массу молекулы
кислорода. Для этого воспользуемся
малярной массой кислорода
3P
3PNa


2

*V 2  *V
Na
5
3 * 3 *10 Па * 6,02 *1023 моль 1
n=
 2,1 *1025 м  3
кг
м
32 *10 3
* (900 ) 2
моль
с
Ответ:  2,1 *1025 м 3
Зад.№4. Найти среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа при
давление 30 Кпа. Концентрация молекул газа при указанном давление 5*10 25 м 3 .
Е к -?
P=30 КПа
Cu
3 * 3 *104 Па
2
Р= nEк E к 
 9 *10 22 Дж
25  3
3
2 * 5 *10 м
3Р
E к
2n
N=5*10 25 м 3 3*10 4 Па
Ответ:9*10 22 Дж
3. Решите задачи.
1.Каково давление кислорода, если средняя квадратичная скорость его молекул 300 м , а
с
его плотность 1,54 кг 3 ?
м
38
2.Какова средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если имея массу 5 кг, он
занимает объем 15 м 3 при давление 250 Кпа ?
3.Найти концентрацию молекул кислорода, если давление его 0,6 Па, а средняя
квадратичная скорость молекул равна 600 м
с.
39
Практическая работа № 12.
Трансформация графиков изопроцессов.
1. Внимательно прочитайте параграф № 54 ( Касьянов В. А.Физика:
Учебник для 10-ого класса средней школы- М.: Просвещение,
2013)
2. Запишите в тетрадь.
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - процесс изменения состояния термодинамической
системы (газ) макроскопических тел при постоянной температуре называют
изотермическим.
В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый
закон, носящий имя закона Бойля-Мариотта. Для газа данной массы произведение
давления газа на его объём постоянно, если температура газа не меняется.
Математическая запись закона выглядит так:
m  const , PV  const , T  const
Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим
образом:
Легко заметить, что изотерме располагающейся выше в осях P,V соответствует большая
абсолютная температура.
ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС - процесс изменения состояния термодинамической системы
(газ) при постоянном давлении называют изобарным.
В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый
закон, носящий имя закона Гей-Люссака. Для газа данной массы отношение объёма к
температуре постоянно, если давление газа не меняется. Математическая запись закона
выглядит так:
m  const ,
V
 const , P  const
T
40
Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим
образом:
Нетрудно определить, что изобаре в осях V,T
имеющей меньший угол наклона к оси
температур соответствует большее давление.
ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС - процесс изменения состояния термодинамической системы
(газ) при постоянном объёме называют изохорным.
В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый
закон, носящий имя закона Шарля. Для газа данной массы отношение давления к
температуре постоянно, если объём газа не меняется. Математическая запись закона
выглядит так:
m  const ,
P
 const , V  const
T
Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим
образом:
Нетрудно определить, что изохоре в осях P,T
имеющей меньший угол наклона к оси
температур соответствует больший объём.
Задания на чтение графиков изменения состояния газа при фазовых переходах.
Алгоритм выполнения
1. Определить фазовые переходы состояния газа (изотермический, изобарный,
изохорный процессы). Записать анализ ниже предложенного графика.
41
2. Установить на каждом переходе изменения макроскопических параметров
(увеличиваются или уменьшаются).
3. Учитывая графики изопроцессов в различных осях координат (см. ранее),
построить графики изменения состояния газа в недостающих координатах.
3. Выполните тесты.
1. На каком из графиков изображён изотермический процесс в идеальном газе?
Выберите правильный ответ.
Р
Р
V
0
V
0
V
0
Т
А.1
Б.2
В.3
2. На каком из графиков изображён изобарный процесс в идеальном газе? Выберите
правильный ответ.
V
V
P
0
T
0
T
0
V
А.1
Б.2
В.3
3. На каком из графиков изображён изохорный процесс в идеальном газе? Выберите
правильный ответ.
Р
0
Р
Т
Р
0
Т
V
42
0
А.1 Б.2
В.3
Практическая работа № 13.
Виды деформации.
1. Запишите в тетрадь.
Все твердые тела подвергаются деформациям. Деформацией называются изменение
формы или объёма тела. Различают упругую и пластическую деформации.
Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил,
называются упругими.
Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил,
называются пластическими.
Виды упругой деформации:
1. Растяжение (сжатие)
характеризуются:
абсолютным удлинением
l  l  l 0
относительным удлинением

l
l0
2. Сдвиг. Характеризуется углом сдвига.
3. Изгиб.
4. Кручение.
Первый и второй виды упругой деформации называются основными, так как изгиб и
кручение представимы в комбинациях основных видов. Например, деформация изгиба
представляет собой в верхних слоях тела растяжение, в нижних - сжатие. Кручение есть
результат деформаций растяжения, сжатия и сдвига.
При
деформациях
Механическим
в
твердых
напряжением
телах
называют
возникает
механическое
отношение
модуля
силы
напряжение.
упругости,
возникающей в теле при действии внешней силы, к площади поперечного сечения тела:

Fупр
S
ЗАКОН ГУКА.
При
малых
деформациях
механическое
напряжение
прямо
пропорционально
относительному удлинению. Коэффициент пропорциональности, входящий в закон Гука
называется модулем упругости или модулем Юнга.
  Е
43
2. Разберите решение задач.
Зад №1 На сколько удлинится медная проволока длиной 3м и диаметром 0,12мм под
действием гири весом 1,5Н? Деформацию считайте упругой.
l  ?
Воспользуемся законом Гука, механическим напряжением и
относительным удлинением.
F
l
d 2
  E  ,  ,   , S 
S
l
4
F  1,5 H
l  3м
d  0,12 мм  1,2 10  4 м
Е  120 ГПа  1,2 1011 Па
l 
Сравним правые части закона Гука и механического
напряжения, учтем при этом относительное удлинение и
площадь, получим:
F
E 
S
l 4 F
E

l
d 2
Выразим из этого выражения искомую величину:
4 Fl
4  1,5H  3 м

 3,3  10 3 м
2
11
Ed
1,2  10 Па  3,14  (1,2  10  4 ) 2
Ответ: 3,3 мм
Зад №2 Рассчитайте силу, необходимую для разрыва медной проволоки из школьного
набора проводов диаметром 0,3мм.
F-?
d  0,3 мм  3 104 м
 п  2,1108 Па
Для решения задачи воспользуемся определением
механического напряжения и
определением площади круга
(проволока в сечении круглая).
F
d 2
п  ,S 
S
4
Выразим силу F из механического напряжения. Подставим в эту
формулу выражение для площади сечения.
F п S 
 пd 2
4
2,1  10 8 Па  3,14  (3  10 4 м) 2

 15H
4
Ответ: 15Н
Зад №3 Какой максимальной высоты может быть кирпичное здание, если допускаемое
напряжение кирпичной кладки  Д  0,9  10 6 Па ?
h?
Созданное весом стен давление равно P   Д  gh , где
  плотность кирпича, h  высота кладки
44
  1,8 103 кг / м3
g  9,8 м / с 2
 Д  0,9 106 Па
Выразим высоту h, получим:
Д
0,9  10 6 Па
h

 50 м
g 1,8  10 3 Кг / м 3  9,8 м / с 2
Ответ: 50 м
3. решите задачи.
1. На сколько удлинится медная проволока длиной 5м и диаметром 0,1мм под действием
гири весом 1,2Н? Деформацию считайте упругой.
2. Рассчитайте силу, необходимую для разрыва медной проволоки из школьного набора
проводов диаметром 0,2мм.
3. Какой максимальной высоты может быть гипсовое здание, если допускаемое
напряжение кирпичной кладки  Д  0,9  10 6 Па ?
45
Практическая работа № 14.
Расчет внутренней энергии газов.
1) Внимательно прочитайте параграф № 55 (Касьянов В. А. Физика: Учебник для 10-ого
класса средней школы- М.: Просвещение, 2013) и дайте характеристику внутренней
энергии идеального газа по следующему плану:
План характеристики физической величины.
1. Определение;
2. Формула;
3. Единицы измерения.
2) Внимательно прочитайте параграф № 56 (Касьянов В. А. Физика: Учебник для 10-ого
класса средней школы- М.: Просвещение, 2013 ) и дайте характеристику I закона
термодинамики по следующему плану:
План характеристики физического закона:
1. Формулировка;
2. Математическая запись;
3. Границы применимости;
4. Пример проявления (использования).
3) Внимательно прочитайте параграф № 57 (Касьянов В. А. Физика: Учебник для 10-ого
класса средней школы- М.: Просвещение, 1999 ) и дайте характеристику необратимого
процесса по следующему плану:
План характеристики физического явления:
1. Определение;
2. Условия протекания;
3. Объяснение.
46
Практическая работа № 15.
Способы уменьшения вредного воздействия тепловых двигателей.
Альтернативные источники энергии.
1) Внимательно прочитайте текст и ответьте на вопросы к тексту.
Тепловые двигатели и охрана природы.
Топки тепловых электростанций, двигатели вн утреннего сгорания
автомобилей непрерывно выбрасывают в атмо сферу вредные для растений,
животных и человека вещества: сернис тые соединения (при сгорании ка менного угля), оксиды азота, угле водороды, оксид углерода (II) СО и др.
Особ ую опасность в этом отношении представляют автомоби ли, число
которых угрожающе рас тет, а очистка отработанных газов затруднена. На
атомных
электро станциях
встает
проблема
захоро нения
опасных
радиоактивных от ходов.
Кроме того, применение тепловых т урбин на электростанциях треб ует
больших площадей под пруды для ох лаждения отработанного пара. С
увеличением мощностей электро станций резко возрастает потреб ность в
воде.
Все это ставит ряд серьезных проблем перед обществом. Наряд у с
важнейшей задачей повышения КПД тепловых двигателей треб уется
проводить ряд мероприят ий по охране окружающей среды. Необхо димо
повышать эффективность со оружений, препятствующих выбросу в
атмосферу вредных веществ, до биваться более полного сгорании топлива в
автомобильных двигателей.
Вопросы к тексту:
1) Какие тепловые двигатели оказывают отрицательное влияние на окружающую среду?
2) К каким последствиям приводит широкое применение тепловых машин в энергетике и
транспорте?
3)Что предпринимается для охраны природы?
2) Внимательно прочитайте текст задачи и её решение. Решите следующую задачу по
образцу.
Образец: За счёт каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, тепловой
двигатель совершает работу 300 Дж. Найти КПД теплового двигателя.
Дано: Q1 = 1000; А = 300 Дж.
Найти: КПД.
Решение: КПД = А / Q1; КПД = 300/1000 = 0,3 = 30%
47
Задача: Тепловой двигатель совершает работу 600 Дж, получая от нагревателя 2000
Дж энергии. Найти КПД теплового двигателя.
2) Запишите в тетрадь:
КПД тепловых двигателей
Двигатель
Паровая машина
Паровоз
Карбюраторный двигатель
Газовая турбина
Паровая турбина
Ракетный двигатель на жидком топливе
КПД, %
1
8
20-30
36
35-46
47
Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их
помощью вырабатывается около 80% электроэнергии. Без тепловых двигателей
невозможно представить себе современный транспорт. В то же время повсеместное
использование тепловых двигателей связано с отрицательным воздействием на
окружающую среду.
Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа,
способного поглощать тепловое инфракрасное излучение поверхности Земли. Рост
концентрации углекислого газа в атмосфере, увеличивая поглощение ИКизлучения, приводит к повышению ее температуры (парниковый эффект).
Чистый воздух, тепло и свет – это альтернативные источники энергии.
Вопросы экологии все сильнее влияют на нашу жизнь. Как известно здоровье
человека на 20% зависит от экологии, это больше, чем от уровня развития медицины.
Современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро-, тепло- и
атомные электростанции. Но они не экологичны. Альтернативная энергетика, построенная
на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной
звездой, которая выведет Россию из продолжительного социально-экономического
кризиса на путь устойчивого развития. Возобновляемые энергоресурсы энергии
распределены относительно равномерно, поэтому лидерство в их использовании скорее
всего завоюют страны с квалифицированной рабочей силой, восприимчивостью к
нововведениям, эффективными финансовыми структурами и стратегическим
предвидением.
Ветроустановки, как и солнечные электростанции, особенно эффективны в
небольших поселениях, для автономных энергопотребителей, отдаленных от
централизованных систем энергоснабжения. Для них энергия ветра и Солнца является
самым экономичным источником электричества. Характерен в этом отношении пример
Дании, разбросанной на многочисленных островах, которые трудно объединить
централизованной энергосистемой. Сегодня здесь насчитывается свыше 4 тысяч
ветроустановок, на которые приходится около 5% всей вырабатываемой в стране
электроэнергии. Заметим, что энергии не только самой экологически чистой, но и
дешевой. Если в начале 1990-х гг. 1 кВт ч ее стоил одну шведскую крону, то теперь — в 4
раза дешевле. Это значительно меньше аналогичного показателя для АЭС и угольных
ТЭС, и даже конкурентоспособной дешевой шведской гидроэнергии. Датские
ветроустановки пользуются большим спросом — свыше половины мирового спроса на
них удовлетворяется датскими фирмами и их лицензиатами. Это явилось результатом
стратегического предвидения государства, восприимчивого к нововведениям и к
стратегическому партнерству с промышленностью, что позволяло Дании занять выгодные
позиции в преддверии новой постиндустриальной эры.
48
Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль
берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со
среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при
среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с. ) Суммарная мощность ветра на Севере
достигает 45 млрд. кВт, Успешно работают ветроэлектростанции на Новой Земле, в
Амдерме, на мысе Уэлен, на островах Врангеля, Шмидта, Командорах (остров Беринга) .
Ветроустановки успешно заменяют на Севере малые дизельные электростанции, для
работы которых необходимо завозить дорогостоящее (иногда импортное) топливо. Только
доставка топлива к дизельным электростанциям, расположенным на Севере Канады,
обходится вдвое дороже его самого.
Геотермальные источники энергии:
Зарубежный опыт показывает, что затраты на строительство геотермальныъ ЭС
сначала получаются больше. Однако поскольку эта энергия "дармовая", предлагаемая нам
самой природой и к тому же возобновляемая, отопление потом становится дешевле в два
раза. Для обеспечения экологической чистоты в технологической схеме ГеоЭС
предусмотрены система закачки конденсата и сепарата обратно в земные пласты, а также
системы снеготаяния и предотвращения выбросов сероводорода в атмосферу. По мнению
российских ученых, большой прогресс по удешевлению и уменьшению эксплуатационных
издержек будет достигнут применением в геотермальных турбинах верхнего выхлопа
отвода пара.
В Японии с помощью геотермальной энергетики растапливают снег на дороге.
Геотермальная энергетика в Японии занимает значительное место – ее доля составляет 21
% . Основным сдерживающим фактором для развития стали экологические движения. Это
связанно с тем, что станции расположены в природных парках и дальнейшее их развитие
затруднено опасностью нанести ущерб охраняемым и заповедным территориям.
49
Практическая работа № 16.
«Проводники и диэлектрики в электрическом поле».
Проводники – это вещества, содержащие свободные заряды, которые могут
перемещаться по всему объёму.
Диэлектрики – это вещества, содержащие только связанные заряды, которые не могут
перемещаться под действием электрического поля независимо друг от друга.
Электростатическая индукция – это явление перераспределения зарядов в проводнике
под действием внешнего электрического поля.
Поляризация диэлектриков – это явление ориентации диполей или появление
ориентированных диполей под действием электрического поля.
Диэлектрик
Диэлектрическая проницаемость – это физическая величина, показывающая во сколько
раз напряжённость электрического поля вещества меньше, чем напряжённость в
вакууме.
ε = Е0/Е
1. Прочитайте § 87,88 учебника (Касьянов В. А. Физика. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Заполните таблицу:
Классификац Строе Приме
Процесс,
Наличие
Наличие
Примене
ия вещества
ние
ры
происходя электричес
электрического
ние
по
вещест вещес
щий под
кого поля в
заряда
проводящим
ва
тв
действием
веществе
на
внутр
свойствам
электричес
поверхно
и
кого поля
сти
вещес
вещества
тва
Проводник
Неполяр
ный
Полярны
й
50
Практическая работа № 17.
«Определение связи между напряженностью и напряжением»
1. Запишите в тетрадь.
Напряженность электрического поля – векторная физическая
величина, равная отношению силы Кулона, с которой поле действует
на пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля,
к этому заряду.
Напряженность поля – силовая характеристика электростатического
поля.
Напряженность электростатического поля в данной точке
пространства числено равна силе Кулона, с которой поле действует на
пробный единичный положительный заряд, помещенный в этой точке.
Единица напряженности – ньютон на кулон (Н/Кл)
Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы
Кулана, действующей на единичный положительный заряд,
помещенный в данную точку поля.
Характерные значения напряженности электростатического
поля
Источник электростатического поля
Фоновое излучение космического пространства
Электропроводка
Радиоволны
Электрические часы
Стереосистема
Гелий – неоновый лазер
Атмосфера (ясная погода)
Брызги воды в душе
Солнечный свет
Гроза
Пробой воздуха
Мембрана клетки
Импульсный лазер
Протон в атоме водорода
Поверхность пульсара
Поверхность ядра урана
51
Напряженность
поля, Н/Кл
3*10-6
10-2
10-1
1,5
10
100
150
800
103
104
3*106
107
5*1011
6*1011
1014
2*1021
Вывод формулы связи между напряженностью и напряжением: А = q
U; A = q E Δd; из сравнения этих формул получаем: U = E Δd ;
Напряженность - силовая характеристика поля, показывает, с какой
силой данное поле действует на единичный ( заряд, массу. ток) ,
помещенный в данную точку поля. Потенциал- энергетическая
характеристика поля. Показывает, какой энергией обладает (заряд,
масса) , в данной точке поля. Потенциал - неопределенная
характеристика поля. Его значение зависит от выбора нулевого уровня
потенциала. Энергетическая и силовая характеристики поля связаны
между собой: E=U/Δd.
Единицу напряженности в СИ устанавливают, используя формулу: Е =
U/Δd; E = [ В/м ].
2. Ответьте на вопросы.
1. Чему равна разность потенциалов между двумя точками
заряженного проводника?
2. Как связана разность потенциалов с напряженностью
электрического поля?
3. Решите задачи.
1. Два заряда q1 = +3·10-7 Кл и q2 = −2·10-7 Кл находятся в вакууме на
расстоянии 0,2 м друг от друга. Определите напряженность поля в
точке С, расположенной на линии, соединяющей заряды, на расстоянии
0,05 м вправо от заряда q2.
3. В некоторой точке поля на заряд 5·10-9 Кл действует сила 3·10-4 Н.
Найти напряженность поля в этой точке и определите величину заряда,
создающего поле, если точка удалена от него на 0,1 м.
52
Практическая работа № 18.
«Применение конденсаторов».
1. Запишите в тетрадь.
Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников,
называемые конденсаторами.
Слово «конденсатор» в переводе на русский язык означает
«сгуститель». В данном случае – «сгуститель электрического заряда».
Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные
слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами
проводников. Проводники в этом случае называются обкладками
конденсатора.
Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых
параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от
друга.
В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное
устройство. Обычный технический бумажный конденсатор состоит из
двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от
металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными
парафином. Полоски и ленты туго свернуты в пакет небольшого
размера.
В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной
электроемкости. Такой конденсатор состоит из двух систем
металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут
входить одна в другую. При этом меняются площади
перекрывающихся
частей
пластин
и,
следовательно,
их
электроемкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.
Конденсаторы позволяют накапливать электрический заряд.
Электроемкость плоского конденсатора пропорциональна площади
пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
Кроме того, оно зависит от свойств диэлектрика между обкладками.
Энергия конденсатора обычно не очень велика – не более сотен
джоулей. К тому же она не сохраняется долго из-за неизбежной утечки
заряда. Поэтому заряженные конденсаторы не могут заменить,
например, аккумуляторы в качестве источников электрической
энергии.
Но это совсем не означает, что конденсаторы как накопители
энергии не получили практического применения. Они имеют одно
важное свойство: конденсаторы могут накапливать энергию более или
менее длительное время, а при разрядке через цепь малого
сопротивления они отдают энергию мгновенно. Именно это свойство
используют широко на практике.
53
Лампа – вспышка, применяемая в фотографии, питается
электрическим
током
разряда
конденсатора,
заряжаемого
предварительно специальной батареей.
Конденсаторы как накопители электрических зарядов и энергии
электрического
поля
широко
применяются
в
различных
радиоэлектронных приборах и электрических устройствах. Они
используются для сглаживания пульсаций в выпрямителях
переменного тока, для разделения постоянной и переменной
составляющих тока, в электрических колебательных контурах
радиопередатчиков и радиоприемников, для накопления больших
запасов электрической энергии при проведении физических
экспериментов в области лазерной техники и управляемого
термоядерного синтеза.
2. Ответьте на вопросы.
1.
2.
3.
4.
Как изменяется емкость конденсатора при наличии диэлектрика?
Какие существуют типы конденсаторов?
Какую роль выполняют конденсаторы в технике?
Перечислите основные применения конденсаторов.
54
Практическая работа № 19.
«Расчет параметров электрической цепи».
1. Прочитайте § 9-10 учебника (Касьянов В. А. Физика. 11 класс: учеб.
для общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Запишите в тетрадь.
Последовательным считают такое сопротивление проводников, при
котором конец первого проводника соединяют с началом второго,
конец второго – с началом третьего и т. д.
Основным недостатком последовательного соединения проводников
является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения
отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп
елочной гирлянды, то погаснут и все другие. Указанный недостаток
может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую
цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь
должна автоматически отключаться. Для этого надо использовать
предохранитель.
Предохранитель – это устройство для предотвращения
недопустимого и опасного действия установки, машины, аппарата,
прибора, оружия и прочего, в результате нарушения нормальных
условий и режимов их работы, аварий, неосторожного обращения и др.
Наиболее распространены плавкие предохранители для защиты
электрических
сетей
от
токов
короткого
замыкания.
Предохранительные клапаны нужны для защиты паровых котлов и
напорных воздушных баков (ресиверов) от чрезмерного повышения
давления, а также предохранитель применяется в ружьях и пистолетах.
Предохранитель плавкий – это устройство для защиты
электрических установок от токов коротких замыканий и перегрузок,
прерывающих цепь в результате расплавления специального
проводника. При возрастании тока в цепи свыше номинального
значения в плавких предохранителях происходит расплавление
плавких вставок и защищаемого плавкого предохранителя проводов,
машин, аппаратов. Различают номинальный ток плавкого
предохранителя, на который рассчитаны его токоведущий и
контактные несменяемые части и номинальный ток сменяемой плавкой
вставки, выполняемой на различные номинальные токи.
Чтобы предотвратить возникновение длительной электрической
дуги, плавкая вставка должна иметь длину больше той, при которой
может гореть дуга под данным напряжением, поэтому на плавких
предохранителях кроме номинального тока, указывается также и
наибольшее допустимое рабочее напряжение установки.
Достоинством плавких предохранителей является простота и
дешевизна; недостатком – необходимость замены плавких вставок, что
особенно затрудняется в условиях высокого напряжения. Кроме того,
55
электрические машины защищают плавкие предохранители только от
токов коротких замыканий.
Параллельным называется такое соединение проводников, при
котором начала всех проводников присоединяются к одной точке
электрической цепи, а их концы – к другой.
Напряжение на концах всего разветвления равно напряжению на
отдельных его ветвях.
При параллельном соединении резисторов сила тока в
неразветвленной цепи равна сумме сил токов в разветвлениях.
Применение параллельного соединения.
В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут быть
включены самые различные потребители электрической энергии. Такая
схема соединения потребителей тока используется, например, в жилых
помещениях.
3. Ответьте на вопросы.
1. Как соединены между собой электрические приборы в вашей
квартире?
2. Какие напряжения используются для бытовых нужд?
3. Почему не рекомендуется включать в одну розетку через тройник
несколько мощных электроприборов?
4. Как изменится сопротивление цепи, если сопротивление одного из
резисторов этой цепи: а) увеличить; б) уменьшить? Зависит ли ответ
от типа соединения проводников?
4. Решите задачи.
1. Как можно использовать одинаковые лампы, рассчитанные на
напряжение 36 В, если напряжение в сети равно 220 В? Нарисуйте
схему цепи.
2. Резисторы с сопротивлением 2 кОм и 8 кОм соединены
последовательно. На каком из них большее напряжение? Во сколько
раз?
3. К резистору сопротивлением 10 Ом подключили параллельно
резистор сопротивлением 1 Ом. Как изменилось общее
сопротивление цепи?
4. Два резистора, сопротивления которых 5 Ом и 10 Ом, подключены
параллельно к батарейке. Сила тока в каком из них больше?
5. Проводники сопротивлением 15 Ом и 20 Ом соединены
параллельно. Вычислите общее сопротивление соединения.
56
Практическая работа № 20.
«Работа и мощность тока».
I) Прочитайте § 84 учебника (Касьянов В. А. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват.
учреждений - М.: Просвещение, 2013).
II) Составьте конспект параграфа 84 по плану:
1. Дайте характеристику физической величины работа тока по плану:

Определение;

Формула;

Единица измерения.
2. Дайте характеристику физической величины мощность тока по плану:

Определение;

Формула;

Единица измерения.
3. Дайте характеристику закона Джоуля - Ленца по плану:

Формулировка;

Математическая запись;

Границы применимости;

Пример проявления (применения).
III) Прочитайте задачу № 802 (Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 классы.:
пособие для общеобразоват. учреждений – 17-е изд. - М.: Дрофа, 2013).
IV) Разберите и перепишите в тетрадь решение первой части задачи № 806:
3, 5 В – это напряжение, под которым работает лампочка от карманного фонарика; 0,28 А
– это сила тока в лампочке.
Дано:
Решение:
U = 3,5 В
U
U
3,5
I = 0,28 А
I=
- закон Ома для участка цепи;
R=
=
= 12,5;
Найти:
R
I
0,28
R, Р - ?
В
[R] =
= Ом
А
Р = I . U = 3,5 . 0,28 = 0,98;
[Р] = В . А = Дж . А = Дж . А = Дж = Вт
Кл
А. с
с
Ответ: Сопротивление лампы 12,5 Ом, мощность лампы 0,98 Вт.
V) Решите вторую часть задачи № 802.
VI) Объясните, почему при одинаковой силе тока сетевая лампа выделяет мощность
больше, чем лампочка от карманного фонарика.
57
Практическая работа № 21.
«Магнитные свойства вещества».
1. Прочитайте § 17 учебника (Касьянов В. А. Физика. 11 класс: учеб. для
общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Составьте конспект по плану.
A.
Дайте характеристику физической величины магнитная проницаемость
 определение,
 формула,
 единица измерения;
3. Зарисуйте схему «Классификация магнетиков»:
Магнетики – это вещества, способные намагничиваться во внешнем магнитном поле (все
вещества).
Магнетики
Слабомагнитные
Диамагнетики
μ<1
(медь, золото, цинк,
вода, стекло и др.)
Сильномагнитные
Парамагнетики Ферромагнетики
μ>1
μ >> 1
(алюминий, платина (железо, никель, кобальт)
кислород и др.)
B.
Дайте определение и приведите примеры ферромагнитных веществ;
C.
Дайте определение и приведите примеры температуры Кюри;
D.
Приведите примеры применения
 сердечников из ферромагнетиков;
 постоянных магнитов;
 ферритов.
58
Практическая работа № 22.
«Цепи переменного тока».
Активное сопротивление – это сопротивление, непрерывно потребляющее энергию от
электромагнитного источника.
Реактивное сопротивление - это сопротивление, которое в среднем за период колебаний
не потребляет энергию от электромагнитного
источника.
Действующее значение тока (напряжения) – это такое значение постоянного тока
(напряжения), при котором выделяется мощность, равная средней мощности переменного
тока.
I = Im ; U = Um
2
2
Прочитайте § 43 учебника (Касьянов В. А. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват.
учреждений - М.: Просвещение, 2013). Заполните таблицу:
Вид цепи
переменного
тока
Условное
обозначени
е
Уравнение
напряжени
я на
зажимах
источника
Уравнени
е тока в
нагрузке
Зако
н
Ома
Формула
реактивного
сопротивления
Цепь с
активным
сопротивление
м
Цепь с
конденсатором
- емкостное
сопротивление
Цепь с
катушкой
- индуктивное
сопротивление
59
Применени
е
Практическая работа № 23.
«Производство, передача и потребление электроэнергии».
«Техника безопасности при обращении с электрическим током».
3. Прочитайте параграфы 48 учебника (Касьянов В. А. Физика. 11 класс: учеб. для
общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
4. Заполните таблицу 1.
Таблица 1 «Производство энергии»:
Вид электростанций
Краткое
обозначение
Тепловые
Гидроэлектростанции
Атомные
Превращения энергии
Какой вид
В какой вид
энергии
превращается
превращается
энергия
Вклад в
производство
электроэнергии
Ядерная
5. Зарисуйте схему «Передача и распределение электроэнергии».
6. Объясните, как уменьшить потери электроэнергии при передаче.
7. Заполните таблицу 2.
Таблица 2 «Использование электроэнергии»:
Потребители электроэнергии
В какие виды энергии превращается электрическая
энергия
60
Практическая работа № 2 4 .
Т е х н ич е с ки е у с т р о йс т ва , о с но ва нн ые на ис по л ь з о ва ни и
ф о т о э ф фе кт а .
1. Запишите в тетрадь.
Атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями- квантами.
Энергия
кванта
Е
прямо
пропорциональна
частоте
излучения.
Коэффициент
пропорциональности называется постоянной Планка. Фотон – квант света, обладающий
массой, импульсом и энергией.
Одним из явлений, подтверждающих квантовую природу света, является внешний
фотоэффект, т. е. процесс вырывания электронов из вещества под действием света.
Квант света с энергией hv, попадая, например, на металл, может выбить из него
электрон. Энергия кванта при этом пойдет на совершение так называемой работы выхода
А и сообщение электрону кинетической энергии mv2/2.
Это утверждение называется законом фотоэффекта и записывается в виде
уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:
hv = A + mv2/2.
При некотором значении частоты v 0 излучения кинетическая энергия электронов
может стать равной нулю и тогда
hvo = A,
где v0 — граничная или минимальная частота, при которой еще возможен
фотоэффект; h — постоянная Планка=6,63*10 -34 Дж*с.
Соответствующее значение λ называется красной границей фотоэффекта:
λ=hc/A.
С помощью квантовой теории удалось объяснить также такие явления, как
давление света и люминесценцию.
1. Разберите решение задач.
1.Определите красноволновую границу фотоэффекта для натрия, если работа выхода
электрона из фотокатода А=2,3 Эв.
Дано:
Решение:
h=6,63*10-34 Дж*с
Запишем уравнение для «красной
с=3*108 м/с
границы» фотоэффекта и вычислим
А=2,3эВ=3,68*10-19 Дж
Найти: λкр?
из него искомую длину волны hν=Авых
или h*с/λ=Авых, откуда
λ=hc/Aвых.
После подстановки – λ=5,4*10-7 м
61
Ответ: 5,4*10-7 м
2.Работа выхода электронов из пластины Авых=6,3 эВ. Определить, произойдет ли
внешний фотоэффект, если на пластину падает свет с частотой ν1=8*1014 Гц,
ν2=3*1016 Гц.
Дано:
Решение:
Авых=6,3 Эв=1*10-18 Дж
внешний фотоэлектрический эффект
14
ν1=8*10
Гц
ν2=3*1016 Гц
произойдет в том случае, если ν>νкр.
уравнение для красной границы
фотоэффекта
найти:
νкр-?
hνкр=Авых (1)
Из (1) определяем νкр=Авых/h.
Вычисления дают νкр=1,5*1015 Гц
При этой частоте фотоэффекта не
произойдет.
Во втором случае вычисления покажут, что фотоэффект произойдет.
3.При облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6*1015 Гц фототок
прекращается при задерживающем напряжении U=4,1 В. Определить А- работу
выхода электрона с поверхности фотокатода, λ- красную границу фотоэффекта.
Дано:
ν=1,6*1015 Гц
U=4,1В
h=6,63*10-34 Дж*с
е=1,6*10-19 Кл
Решение:
Электрон может пролететь через
тормозящее поле, разность потенциалов
которого U, если еU≤m*v2/2 (1),
где m*v2/2 –кинетическая энергия
электронов.
Найти:
Авых-?
уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в
данном случае имеет вид: е*U=Авых +еU
λкр-?
(2),
Откуда А=hv-еU (3) уравнение Эйнштейна
для фотоэффекта имеет вид:
А=hс/λ, откуда λ=hс/А
Вычисления: А=4*10-19 Дж, λ=5*10-7 м.
Ответ: А=4*10-19 Дж, λ=5*10-7 м.
62
2. Решите задачи.
1 уровня сложности
1.
Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для меди 282 нм. Найти
работу выхода электронов из меди.
2.
Найти красную границу для фотоэффекта для калия.
3.
Будет ли иметь место фотоэффект, если на поверхность серебра направить
ультрафиолетовые лучи длиной волны 300 нм? Работа выхода электрона из серебра 7,5 •
10 -19 Дж (4,7 эВ).
4.
Работа выхода цинка 5,6 • 10-19 Дж. Возникает ли фотоэффект под
действием излучения, имеющего длину волны 350 нм?
5.
Определите работу выхода электрона из металла, если фотоэффект
наблюдают при облучении металла светом длиной волны не меньше 400 нм.
6.
Наибольшая длина волны света, при которой может наблюдаться
фотоэффект на цинке, равна 370 нм. Определите работу выхода электрона из цинка.
7.
Определите работу выхода электронов из натрия, если красная граница
фотоэффекта равна 500 нм.
8.
Излучение с длиной волны 300 нм падает на вещество, для которого
граничная частота равна 4,3 • 1014 с
-1
. Чему равна кинетическая энергия
фотоэлектронов?
9.
Определите длину волны света, которым освещается поверхность металла,
если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 • 10
-20
Дж, а работа выхода
электрона из металла 7,6 • 10 -19 Дж.
10.
Каков импульс фотона ультрафиолетового излучения с длиной волны 100 нм?
11.
Каков импульс фотона, энергия которого равна 3 Эв?
12.
Каков импульс фотона, если длина световой волны 5 • 10 -5 см?
13.
Определите энергию кванта, соответствующего длине волны 500 нм.
14.
Каков импульс фотона, если длина соответствующей световой волны равна
500 нм?
15.
Подсчитайте массу фотона видимого света, длина волны которого равна 500
нм.
Задания 2 уровня сложности.
63
1.
При какой минимальной энергии квантов произойдет фотоэффект на цинковой
пластинке?
2.
Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием облучения, имеющего длину волны
450 нм?
3.
Излучение с длиной волны 3*10-7 м падает на вещество, для которого красная граница
фотоэффекта 4,3 *1014 Гц. Чему равна кинетическая энергия фотоэлектронов?
4.
Какую максимальную кинетическую энергию имеют фотоэлектроны при облучении
фотоэлектроны при облучении железа светом с длиной волны 200 нм? Красная граница фотоэффекта
для железа 288 нм.
5.
Определите длину волны света, которым освещается поверхность металла,
если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 • 10 -20 Дж, а работа выхода равна 3,3
* 10 -19 Дж.
6.
Определите скорость фотоэлектронов при освещении калия фиолетовым
светом с длиной волны 420 нм, если работа выхода электронов с поверхности металла
равна 1,92 эВ.
7.
Какой длины волны надо направить свет на поверхность цезия, чтобы максимальная
скорость фотоэлектронов была 2 Мм/с?
8.
Определите энергии фотонов, соответствующих наиболее длинным (X = 760
нм) и наиболее коротким (X = 400 нм) волнам видимой части спектра.
9.
Найти частоту и длину волны излучения, масса фотонов которого равна массе покоя
электрона.
10.
Зная длину волны электромагнитного излучения, найти частоту, энергию фотона,
массу фотона, импульс фотона. ( инфракрасное- 10-5; видимое- 5,5*10-7; ультрафиолетовое – 1,1*10-7
;рентгеновское- 3,1*10-10 ; гамма- 1,2*10-13).
Задания 3 уровня сложности
1.
Фотоэффект
у
данного
металла
начинается
при
частоте
света
6 • 1014 Гц. Определите частоту света, если задерживающий потенциал равен 3 В.
2.
Работа
выхода
электронов
у
золота
равна
4,59
эВ.
Определи
те поверхностный скачок потенциала у золота.
3.
Найти абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с
энергией фотона 4,4*10-19 Дж имеет длину волны 3*10 -7 м.
4.
У металла красная граница фотоэффекта равна 1,47*1015 Гц. Какова частота света,
вырывающего с поверхности металла электроны, полностью задерживающиеся напряжением 2,2 В?
64
5.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов с поверхности металла равна
8,5*10-19 Дж. Красная граница фотоэффекта 234 нм. Во сколько раз длина волны излучения,
вызвавшего фотоэффект, меньше красной границы?
6.
При освещении фотоэлемента светом сначала с длиной волны 600 нм, а затем 400 нм,
обнаружили, что запирающий потенциал изменился в 2 раза. Найти запирающий потенциал в первом
случае.
7.
Лазер имеет мощность 50 мВт. Найти массу фотонов, испущенных им в течении двух
часов работы.
8.
с
Тренированный глаз, длительно находящийся в темноте, воспринимает свет
длиной
волны
500
нм
при
мощности
не
менее
2,1 • 10 -17 Вт. Сколько фотонов в 1 с попадает в этом случае на сетчатку глаза?
9.
При какой скорости электроны будут иметь энергию, равную энергии
фотонов ультрафиолетового света с длиной волны 200 нм?
10.
К какому виду следует отнести лучи, энергия фотонов которых равна 4140
эВ; 2,07 эВ?
65
Практическая работа № 2 5 .
« В о л но в ые с во й с т ва ч а с т и ц» .
1. Прочитайте §75-76, рассмотрите форзацы учебника (Касьянов В.
А. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений - М.:
Просвещение, 2013).
2. Запишите в тетрадь.
Распространение света в виде потока фотонов и квантовый характер
взаимодействия света с веществом подтверждены в многочисленных
экспериментах. Это является убедительным доказательством квантовых
представлений о свойствах света. Но целый ряд оптических явлений
(поляризация, интерференция, дифракция) неопровержимо свидетельствует о
волновых свойствах света.
Классическая физика всегда четко разграничивала объекты, имеющие
волновую природу (например, свет и звук), и объекты, имеющие дискретную
корпускулярную структуру (например, системы материальных точек). Одно
из наиболее значительных достижений современной физики – убеждение в
ошибочности противопоставления волновых и квантовых свойств света.
Рассматривая свет как поток фотонов, а фотоны как кванты
электромагнитного излучения, обладающие одновременно и волновыми и
корпускулярными свойствами, современная физика смогла объединить
непримиримые теории – волновую и корпускулярную. В результате возникло
представление о корпускулярно-волновом дуализме, лежащее в основе всей
современной физики.
Корпускулярно-волновой дуализм – проявление в проведении одного и
того же объекта как корпускулярных, так и волновых свойств.
Квант света – не волна, но и не корпускула в понимании Ньютона.
Фотоны – особые микрочастицы, энергия и импульс которых (в отличие от
обычных материальных точек) выражаются через волновые характеристики –
частоту и длину волны.
Дифракция и интерференция света объясняются наличием волновых
свойств у каждого отдельного фотона. Прямым подтверждением волновых
свойств у каждого отдельного фотона. Прямым подтверждением этого
явились опыты 1909 г. Джофри Тейлора по наблюдению дифракции
поочередно летящих мимо иглы одиночных фотонов. В принципе подобная
дифракция, например на щели, могла наблюдаться еще в 17в. Гримальди и
Гюйгенсом или в начале 18 в. Френелем. Для этого интенсивность света,
падающего на щель, следовало существенно понизить (например, как в
экспериментах Тейлора – с помощью светофильтров).
В 1923 г. французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу, согласно
которой корпускулярно – волновой дуализм является универсальным
свойством любых материальных объектов, а не только света. Фотон – не
66
единственная элементарная частица в микромире. Любая микрочастица
обладает помимо корпускулярных еще волновыми свойствами. Наличие
волновых свойств у микрочастиц означает, что можно наблюдать их
интерференцию и дифракцию. В 1927 г. волновые свойства электронов были
обнаружены английским физиком Джозефом Томсоном в опытах по
дифракции электронов при их прохождении сквозь золотую фольгу. Картина
дифракции электронов на кристаллической решетке золота оказалась
сходной с известной дифракционной картиной рентгеновского излучения .
Волновые свойства частиц не являются их коллективной
характеристикой, а присущи каждой частице в отдельности. В 1949 г.
российские физики В. А. Фабрикант, Л. М. Биберман, Н. Г. Сушкин
Выполнили опыт по дифракции электронного пучка предельно малой
интенсивности. В этом эксперименте электроны следуют друг за другом с
интервалом времени, на четыре порядка превышающим время, за которое
электрон попадает на фотопластинку. Это означает, что каждый электрон
дифрагирует независимо от других (подобно дифракции отдельных
фотонов).
В классической механике всякая частица движется по определенной
траектории, так что в любой момент точно фиксированы ее координаты и
импульс. Зная начальную координату и скорость (импульс) частицы, можно с
помощью законов динамики Ньютона найти ее положение и скорость
(импульс) в произвольный момент времени. Однако в микромире понятие
определенной траектории теряет смысл. Зная начальное состояние электрона,
невозможно предсказать его будущее движение.
Корпускулярно – волновой дуализм частиц означает, что
корпускулярные и волновые свойства неразделимы. Координата частицы
характеризует ее корпускулярные свойства, длина волны де Бройля и
связанный с ней импульс характеризует волновые свойства частицы. Точное
определение координаты означает предпочтение корпускулярных свойств
волновыми. Определенная величина импульса частицы свидетельствует о
приоритете волновых свойств.
Сам процесс измерения физических величин в микромире существенно
отличается от подобного процесса в макромире, или в повседневном опыте.
3. Ответьте на вопросы.
1. Какие объекты согласно представлениям классической физики имеют
волновую природу, а какие корпускулярную?
2. Что называется корпускулярно-волновым дуализмом?
3. В чем состоит гипотеза де Бройля? Чему равна длина волны де Бройля?
4. Какие эксперименты подтверждают наличие волновых свойств у
микрочастиц?
67
Практическая работа № 2 6 .
Методы регистрации заряженных частиц.
1. Внимательно прочитайте текст
Счетчик Гейгера-Мюллера.
Счётчик Гейгера представляет собой, как правило, цилиндрический
катод, вдоль оси, которого натянута проволока - анод. Система заполнена
газовой смесью. При прохождении через счётчик заряженная частица
ионизирует газ. Образующиеся электроны, двигаясь к положительному
электроду - нити, попадая в область сильного электрического поля,
ускоряются и в свою очередь ионизуют молекулы газа, что приводит к
коронному разряду. Амплитуда сигнала достигает нескольких вольт и легко
регистрируется. Счётчик Гейгера регистрирует факт прохождения частицы
через счётчик (подсчитывает количество частиц), но не позволяет измерить
энергию частицы.
Конструктивно счётчик Гейгера представляет собой цилиндрический
конденсатор, заполненный инертным газом. К внутреннему электроду
(тонкой металлической нити) приложен положительный потенциал, к
внешнему – отрицательный. За счёт более высокой разности потенциалов на
электродах работает в таком режиме, когда достаточно появления в объёме
детектора одного электрона, чтобы развился мощный лавинообразный
процесс, обусловленный вторичной ионизацией (газовое усиление), который
способен ионизовать всю область вблизи нити-анода. При этом импульс тока
достигает предельного значения (насыщается) и не зависит от первичной
ионизации. По существу, при попадании в счетчик Гейгера частицы в нём
вспыхивает (зажигается) самостоятельный газовый разряд. При этом
коэффициент газового усиления может достигать 1010, а величина импульса
десятков вольт.
Этот счётчик обладает практически стопроцентной вероятностью
регистрации заряженной частицы, так как для возникновения разряда
достаточно одной электрон-ионной пары. Однако длительность сигнала со
счётчика Гейгера сравнительно велика (10-4 с). Именно такое время
требуется, чтобы медленные положительные ионы, заполнившие
пространство вблизи нити-анода после пролёта частицы и прохождения
электронной лавины, ушли к катоду и восстановилась чувствительность
детектора.
68
Самостоятельно заполните 1 строку в таблице
Наименование
устройства
(прибора)
Схематичное
изображение
устройства
Принцип
действия
Результат (что
позволяет
определить)
3.Внимательно прочитайте текст
Камера Вильсона.
Счетчики позволяют лишь регистрировать факт прохождения через них
частицы и фиксировать некоторые ее характеристики. В камере Вильсона,
созданной в 1912г., быстрая заряженная частица оставляет след, который
можно наблюдать непосредственно или сфотографировать. Этот прибор
можно назвать окном в микромир, т. е. мир элементарных частиц и
состоящих из них систем.
Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного
пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создает вдоль своей
траектории движущаяся заряженная частица.
Камера Вильсона представляет собой герметически закрытый сосуд,
заполненный парами воды и спирта, близкими к насыщению. При резком
опускании поршня, вызванном уменьшением давления под ним, пар в камере
адиаботически расширяется. Вследствие этого происходит охлаждение, и
пар становится перенасыщенным. Это неустойчивое состояние пара: пар
легко конденсируется. Центрами конденсации становятся ионы, которые
образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица. Если частица
проникает в камеру непосредственно перед расширением или сразу после
него, то на ее пути появляются капельки воды. Эти капельки образуют
видимый след пролетевшей частицы – трек. Затем камера возвращается в
исходное состояние и ионы удаляются электрическим полем. В зависимости
от размеров камеры время восстановления рабочего режима колеблется от
нескольких секунд до десятка минут.
Информация, которую дают треки в камере Вильсона, значительно богаче
той, которую могут дать счетчики. По длине трека можно определить
энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека – оценить ее
скорость.
Чем длиннее трек частицы, тем больше ее энергия. А чем больше капелек
воды образуется на единицу длины трека, тем меньше ее скорость. Частицы с
большим зарядом оставляют трек большей толщины.
Советские физики П.Л. Капица и Д.В. Скобельцын предложили помещать
камеру Вильсона в однородное магнитное поле. Магнитное поле действует
69
на движущуюся заряженную частицу с определенной силой (силой Лоренца).
Эта сила искривляет траекторию частицы, не изменяя модуля ее скорости.
Трек имеет тем большую кривизну, чем больше заряд частицы и чем меньше
ее масса. По кривизне трека можно определить отношение заряда частицы к
ее массе. Если известна одна из этих величин, то можно вычислить другую.
4. Самостоятельно заполните 2 строку в таблице
5. Внимательно прочитайте текст
Пузырьковая камера.
В 1952г. американским ученым Д.Глейзером было предложено
использовать для обнаружения треков частиц перегретую жидкость. В такой
жидкости на ионах, образующихся при движении быстрой заряженной
частицы, появляются пузырьки пара, дающие видимый трек. Камеры данного
типа были названы пузырьковыми.
В исходном состоянии жидкость в камере находится под высоким
давлением, предохраняющим ее от заикания, несмотря на то что температура
жидкости выше температуры кипения при атмосферном давлении. При
резком понижении давления жидкость оказывается перегретой и в течение
небольшого времени она будет находиться в неустойчивом состоянии.
Заряженные частицы, пролетающие именно в это время, вызывают
появление треков, состоящих из пузырьков пара. В качестве жидкости
используются главным образом жидкий водород и пропан. Длительность
рабочего цикла пузырьковой камеры невелика – около 0,1с.
Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона
обусловлено большой плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц
вследствие этого оказываются достаточно короткими, и частицы даже
больших энергий застревают в камере. Это позволяет наблюдать серию
последовательных превращений частицы и вызываемые ею реакции.
Треки в камере Вильсона и пузырьковой камере – один из главных
источников информации о проведении и свойствах частиц.
Наблюдение следов элементарных частиц производит сильное
впечатление, создает ощущение непосредственного соприкосновения с
микроскопом.
6. Самостоятельно заполните 2 строку в таблице.
70
Практическая работа № 2 7 .
« Э не р г и я с в яз и а т о м ных яде р » .
1. Запишите в тетрадь:
Атом любого элемента состоит из положительно заряженного ядра, вокруг
которого по различным орбитам вращаются электроны. При этом выполняются
следующие условия:
суммарный заряд всех электронов, входящих в состав атома, равен заряду ядра,
т.е. Q = Ее, где е = 1,6 • 10 -19 Кл — заряд электрона;
в стационарном состоянии атом не излучает. Движение электрона вокруг ядра
возможно только по определенным орбитам, радиусы гп которых удовлетворяют
соотношению (первый постулат Бора):
где те — масса электрона; vn — скорость электрона на n-й орбите; п = 1, 2, 3,... —
порядковый номер орбиты; h = 6,62 * 10 -34 Дж • с — постоянная Планка;
испускание (поглощение) света происходит при переходе атома из одного
стационарного
состояния
в
другое.
Энергия
фотона
равна
разности
энергий
стационарных состояний (второй постулат Бора):
где v — частота излучения; E1, E2 — значения энергии электрона на
соответствующих орбитах.
2. Разберите решение задач.
1.
При переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую энергия
атома водорода уменьшается на ΔЕ=10,2 Эв. Определить длину волны λ и частоту ν
излучаемого кванта. Какой области спектра принадлежит это излучение?
Дано:
Решение:
ΔЕ=10,2 Эв=16,3*10-34 Дж
по второму постулату Бора:
h=6,63*10 Дж*с
hν=Е2-Е1 , где ΔЕ= Е2-Е1
с=3*108 м/с
значит ΔЕ= Е2-Е1
Найти:
частота света(фотона) связана с его
λ, ν-?
скоростью и с длиной волны выражением
ν=с/λ откуда λ=с/ν или λ=сh/ΔЕ.
71
Вычисления: λ=1,2 *10-7 м, ν=2,5*1015 с-1ультрафиолетовые лучи.
Определить длину волны и энергию фотона, испускаемого при переходе
2.
электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на второй.
Дано:
Решение:
длина волны излучения определяется по
n1=3
n2=2
формуле Ридберга
R=1,09*107 м-1
1/λ= R(1/ n22- n21), энергию фотона
H=6,63*10-34 Дж
находим по формуле Е=hс/λ
вычисления: λ=6,7*10-7 м,
Найти: λ, Е?
Е=2,96*10-19 Дж
3.
Определить энергию ионизации атома водорода. Вычислить энергию в джоулях и
электрон-вольтах.
Дано:
Решение:
H=6,63*10-34 Дж*с
Энергия ионизации атома - энергия,
n =1
необходимая для удаления электрона из
R=1,09*107 м-1
атома, находящегося в основном состоянии
Найти:
без сообщения электрону кинетической
Е-?
энергии: Е=hνмах(1)
Частоту определим по формуле Ридберга
она будет максимальной при n2 -› ∞ , νмах= R/ n2, n=1,
νмах= R(2)
подставим (2) в (1) получим Е=h* R,
вычисления: Е=2,18*10-18 Дж, в Эв Е=13,6 Эв.
3.Решите задачи.
Задания 1 уровня сложности
1.
Определить энергию Е, испускаемую при переходе электрона в атоме
водорода с пятой орбиты на вторую.
72
2.
При испускании атомом водорода фотона энергия этого атома изменилась
на 3,31 эВ. Найти длину волны испускаемого света.
3.
Определите длину волны , соответствующую четвертой спектральной линии
в видимой области спектра атома водорода.
4.
Определите скорость а-частиц, энергия которых равна 100 эВ.
5.
Определите энергию, испускаемую при переходе электрона в атоме
водорода с третьей орбиты на первую.
6.
При переходе атома водорода из четвертого энергетического состояния во
второе излучаются фотоны с энергией 2,55 эВ (зеленая линия водородного спектра).
Определить длину волны этой линии спектра.
1.
Задания 2 уровня сложности
Определите длину волны света, испускаемого атомом водорода при его
переходе из стационарного состояния с энергией –0,85 эВ(к=4) в состояние с энергией –
3,4 эВ(n=2).
2.
Найти наибольшую длину волны в ультрафиолетовом спектре водорода.
3.
Какой длины волны надо направить свет на водород, чтобы ионизировать
атомы?
4.
При переходе атомов ртути из первого возбужденного в основное состояние
излучаются фотоны с энергией 4,9 эВ. Какую длину волны имеет эта линия спектра?
5.
Определите
частоту
и
период
обращения
электрона
в
атоме
водорода для второй стационарной орбиты.
6.
Атом водорода переведен из нормального состояния в возбужденное,
характеризуемое главным квантовым числом 2. Определите энергию возбужденного
атома.
7.
Насколько
изменилась
энергия
электрона
в
атоме
водорода
при испускании атомом фотона с длиной волны 2,43 • 10~7 м?
8.
Для ионизации атома азота необходима энергия 14,53 эВ. Найти длину
волны излучения, которое вызовет ионизацию.
Задания 3 уровня сложности
1.
Радиус n-й орбиты электрона в атоме водорода равен 2,12 • 10 -10 м. Фотоны
какой длины X волны могут вызвать ионизацию этого атома? (Определите энергию Е
ионизации атома водорода.).
2.
Какую минимальную скорость должны иметь электроны, чтобы перевести
ударом атом водорода из первого энергетического состояния в пятое?
73
3.
Вычислите радиус первой круговой орбиты электрона атома водорода, если
относительная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1.
4.
Какую минимальную энергию необходимо сообщить атому водорода,
находящемуся в нормальном состоянии, чтобы он, поглотив ее, ионизировался? Энергия
атома водорода в нормальном состоянии минус 13,53 эВ.
5.
Наименьший радиус орбиты электрона в атоме водорода, когда он
находится в нормальном состоянии, равен 0,528 • 10~10 м. Определите радиус орбиты
электрона и его линейную скорость, когда атом водорода находится на третьем
энергетическом уровне.
6.
Во сколько раз линейная скорость движения электрона по первой
боровской орбите атома водорода (R = 5,29 • 10~п м) больше скорости движения
реактивного самолета (v = 1000 км/ч)?
74
Практическая работа № 2 8 .
« П р им е не н ие яд е р но й э не р г е т и к и» .
1. Прочитайте §86-87, рассмотрите форзацы учебника (Касьянов В. А.
Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений - М.: Просвещение, 2013).
2. Запишите в тетрадь.
Управляемые цепные реакции деления ядер осуществляются в ядерных
реакторах.
Ядерный реактор – устройство, в котором выделяется тепловая энергия в
результате управляемой цепной реакции деления ядер.
Впервые управляемая цепная реакция деления ядер урана была
осуществлена в 1942 г. в США под руководством итальянского физика
Ферми. В настоящее время в мире работает около тысячи ядерных реакторов
различного типа и назначения.
Ядерный реактор является основным элементом атомной электростанции
(АЭС), преобразующей тепловую ядерную энергию в электрическую. В
результате деления ядер в реакторе выделяется тепловая энергия. Эта
энергия преобразуется в энергию пара, вращающего паровую турбину.
Паровая турбина в свою очередь вращает ротор генератора,
вырабатывающего электрический ток.
Учитывая значительную величину тепловой энергии, выделяемой в
ядерном реакторе АЭС, решение проблем контроля и ядерной безопасности
оказывается жизненно необходимым.
В 1986 г. в реакторе третьего энергоблока Чернобыльской АЭС
избыточное (по сравнению с необходимым) число регулирующихся стержней
было удалено из активной зоны реактора. Мощность реактора при этом за 4 с
выросла с 1 % от нормы в 100 раз по сравнению с нормальной. Взрыв пара
разгерметизировал трубу системы охлаждения и повредил бетонную плиту
радиационной защиты. Графитовый замедлитель от избыточного
тепловыделения сгорел за несколько дней. Радиоактивное заражение
обширных территорий Украины, Белоруссии и России будет сказываться еще
в течение многих лет.
В результате работы АЭС возникают ядерные отходы Радиоактивность
отработавших ТВЭЛов остается высокой, представляя опасность для людей
спустя 25000 лет. Отработавшие ТВЭЛы хранят в жидком виде в цистернах
из нержавеющей стали, окруженных бетоном. Наиболее активные отходы
остекловывают и хранят в глубоких шахтах под землей.
Изучение воздействия радиоактивного излучения на живые организмы
становится актуальной задачей современной цивилизации. Использование
положительных полезных аспектов этого воздействия и возможное
своевременное
прогнозирование
предотвращения
его
негативных
последствий представляет в настоящее время практический интерес.
75
В любом месте на поверхности Земли, под землей, в водоемах, в
атмосфере и в космическом пространстве существует ионизирующее
излучение, или естественный радиационный фон. Среднее значение
эквивалентной дозы поглощенного излучения, обусловленной естественным
радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год.
Наиболее значительный вклад в естественный радиационный фон вносит
радиоактивный радон и продукты его распада, попадающие в организм
человека при дыхании. Образуясь в почве, инертный газ радон выходит в
атмосферу.
Его
концентрация
особенно
велика
в
закрытых
непроветриваемых помещениях.
Кроме внешнего излучения, каждый организм подвергается внутреннему
облучению, составляющему 11 % естественного радиационного фона. Оно
обусловлено естественной радиоактивностью химических элементов,
попадающих в организм с пищей, водой и воздухом (углерод, калий, уран,
радон).
Дополнительный вклад (около 18 %) в естественный радиационный фон
вносят искусственные источники радиации, используемые в развитых
странах (ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские
установки).
Наличие естественного радиационного фона – необходимое условие
эволюции жизни на Земле. Обязательным условием эволюции является
изменчивость как следствие мутации генов. Одним из факторов,
вызывающих мутации, является естественный фон ионизирующей радиации.
В отсутствие естественного радиационного фона, вероятно, не было бы и
жизни на Земле в ее настоящем виде.
Значительные эквивалентные дозы поглощенного излучения могут
вызывать в живом организме острое поражение, проявляющееся в
нарушении функции деления клетки, образовании новых клеток. Острое
поражение организма взрослого человека обнаруживается, начиная с
пороговой эквивалентной дозы 0,5 Зв.
Повышенная чувствительность к облучению быстро размножающихся
клеток обуславливает использование радиоактивного излучения для
разрушения клеток злокачественных опухолей.
3. Напишите эссе на тему: «Польза радиации».
76
Практическая работа № 2 9 .
« В ид им о е д в и же н ие н е б е с ных т е л » .
1. Прочитайте §5-6 учебника (Б.А. Воронцов – Вельяминов, Е.К. Страут
Астрономия. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений - М.: Дрофа,
2013).
2. Ответьте на вопросы.
1. В каких точках небесный экватор пересекается с линией
горизонта?
2. Как располагается ось мира относительно оси вращения Земли?
3. Какой круг небесной сферы все светила пересекают дважды в
сутки?
3. Запишите в тетрадь.
Еще итальянский философ Дж. Бруно (1548 – 1600),
отождествляя физическую природу Солнца и звезд, утверждал, что
все они движутся в беспредельном пространстве. Вследствие этого
движения видимые положения звезд на небе постепенно
изменяются. Однако из-за колоссального удаления звезд эти
изменения настолько малы, что даже у наиболее близких звезд
могут быть обнаружены невооруженным глазом лишь через тысячи
и десятки тысяч лет. Но такими возможностями ни один человек не
обладает. Поэтому единственный способ обнаружения смещения
звезд на небе – это сравнение их видимых положений, разделенных
большими интервалами времени.
Впервые такое сравнение положений ярких звезд провел в 1718г.
английский астроном Галлей по двум звездным каталогам (спискам
звезд). Первый каталог был составлен еще во второй половине ΙΙ в.
до н. э. выдающимся древнегреческим астрономом Гиппархом
Родосским.
В настоящее время собственные движения звезд изучаются по
фотографиям звездного неба, полученным с интервалом времени в
несколько десятков лет, начало и конец которого именуются
эпохами наблюдений. Полученные негативы совмещают, т. е.
накладывают друг на друга, и тогда на них сразу выявляются
сместившиеся звезды.
К настоящему времени собственные движения определены
примерно у 1 мил. Звезд, причем около 20000 измерений выполнено
астрономами Пулковской и Ташкентской обсерваторий.
Изучив собственные движения звезд какого-либо созвездия,
можно представить себе его вид в далеком прошлом и в не менее
близком будущем.
77
Изучение собственных движений звезд помогло обнаружить
движение Солнечной системы в пространстве. Впервые эту задачу
решил Гершель в 1783 году, использовав собственные движения
всего лишь 7 звезд, а несколько позже – 13 звезд. Он нашел, что
Солнце вместе со всем множеством тел, обращающихся вокруг него,
движется в направлении к звезде λ Геркулеса. Точку неба, в
направлении которой происходит движение, Гершель назвал
солнечным апексом.
В дальнейшем астрономы неоднократно определяли положение
солнечного апекса по большому числу звезд с известными
собственными движениями. При этом они основывались на том, что
если бы Солнечная система покоилась в пространстве, то
собственные движения звезд во всех областях неба имели бы самые
разные направления.
В 20-х годах 19 столетия началось массовое вычисление лучевых
скоростей звезд относительно Солнца. Это дало возможность не
только определить положение апекса, но и узнать скорость
движения Солнечной системы в пространстве. Крупные
исследования в этом направлении были проведены в 1923 – 1936 гг.
в астрономических обсерваториях нескольких стран. Исследования
показали, что у большинства звезд, расположенных вблизи
солнечного апекса, лучевая скорость близка к -20 км/с, т. е. эти
звезды приближаются к Солнцу, а звезды, находящиеся в
противоположной области неба, удаляются от Солнца со скоростью
около +20 км/с. Совершенно очевидно, что эта скорость свойственна
самой Солнечной системе.
78
Практическая работа № 30.
«Сравнительная характеристика планет».
По данным таблицы 1 заполните таблицу 2.
0,24
0,61
0,206
0,007
47,9
35,0
2440
6 050
0,38
0,95
Земля
Марс
Юпитер
1,00
1,52
5,20
1,00
1,88
11,86
0,017
0,093
0,048
29,8
24,1
13,1
6 371
3 397
69 900
Сатурн
9,54
29,46
0,054
9,6
Уран
19,19
84,02
0,046
Нептун
30,07
164,78
Плутон
39,52
247,7
в радиусах
Земли
Период
вращения
Орбитальная
скорость, км/с
Эксцентриситет орбиты
в км
R
Масса в массах Земли
0,39
0,72
Средний радиус
Ускорение
свободного падения,
м/с2
Сидерический период,
годы
Меркурий
Венера
Название
планеты
Средняя
плотность, г/см3
Среднее расстояние
от Солнца, а. е.
Таблица 1. Основные сведения о планетах.
Число
спутников
Наличие
атмосферы
—
Следы
Очень
плотная
Плотная
Разреженная
Очень
плотная
Очень
плотная
Очень
плотная
Очень
плотная
Обнаружена
в 1988 г.
5,5
5,2
3,7
8,9
0,06
0,82
1,00
0,53
11,2
58,7д
243,1д
23Ч56М4С
24Ч37М22С
9Ч 50М
5,5
3,9
1,3
9,8
3,7
25,8
1,0
0,11
318
1
2
16
58 000
9,5
10 Ч 14М
0,7
11,3
95,2
23
6,8
25 400
3,9
10 Ч 49м
1,4
9,0
14,6
15
0,008
5,4
24 300
3,9
15ч48м
1,6
11,6
17,2
8
0,253
4,7
1 140
0,2
6,4 д
2,0
0,6?
0,002
1
79
—
Таблица 2. Сравнительная характеристика планет земной группы и планет- гигантов.
Название группы
Объекты
Среднее
Средний радиус,
Масса в массах
Средняя
расстояние от
радиусах Земли
Земли
плотность,
г/см3
Солнца, а.е.
Планеты земной
группы
Планеты гиганты
80
Период вращения
Число
спутников
Наличие колец