МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

БИШКЕКСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

«Утвеждаю» Зам. директора по учебной работе ____________Долотов М.М. «___»_________2021г. «Рассмотрено и одобрено»на Методическом совете БТК Протокол №_____ от ____ _______ 2021 Методист БТК, к.ф-м.н, профессор _____Болотбаев К _________

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ФИЗИКА”

Для учащихся 1 курса

по специальностям: 230109 «Программное обеспечение вычислительной техникии автоматизированных систем»,230110«Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей», 150203 «Сварочное производство», 151001 «Технология машиностроения»,140101 ”Тепловые электрические станции”, 140206”Электрические станции и системы“,140210 “Электроснабжение”, 130403”Открытые горные работы”,080110 “Экономика и бухгалтерский учет”

УМК разработан преподавателем БТК: Жумабаевой С. Ж.

Рассмотрено и рекомендованно к публикации на заседании

предметно цикловой комиссии естественно-научных дисциплин

Протокол № _____от “____”_________2020 года

Председатель ПЦК ЕН ____________Жумабаева С.

Бишкек 2021

1. Содержание 2-стр

2. Введение с указанием краткой аннотации изучение 3-стр

дисциплины (из ГОС ССПО КР).

3. Рабочая программа 3-стр

4. Календарно-тематический план 15- стр

5. Методические материалыстр 19- стр

6. Словарь ключевых терминов 155-стр

7. Тесты 161- стр

8. Методические рекомендации для студентов и 178-стр

преподавателей

9. Условия реализации учебной дисциплины 184- стр

2. Введение с указанием краткой аннотации изучение дисциплины (из ГОС ССПО КР).

Учебно-методический комплекс составлен на основе Государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования. План учебного процесса по специальностям 150203 Сварочное производство , 151001 Технология машиностроения, 140101 Тепловые электрические станции, 140206 Электрические станции, сети и системы, 140212 Электроснабжение (по отраслям), 230109 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем, 220206 Автоматизированные системы обработки информации и управления, 230110 Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей, 130403 Открытые горные работы, 080110 Экономика и бухгалтерский учет (по отраслям) включает в себя основные направления в области преподавания фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики, термодинамики, электричества и магнетизма, атомной физики, ядерной физики и физике элементарных частиц; методы измерения физических величин. Применять законы физики для объяснения физических явлений в природе и технике; Решать типовые задачи по основным разделам дисциплины; самостоятельно работать с учебной и справочной литературой; проводить измерения и обработку результатов эксперимента. Владеет: методами решения типовых физических задач; методами проведения физических измерений.

3. Рабочая программа

Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины «Физика» является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ГОС СПО по всех специальностям.

Физика – наука о наиболее общих законах природы. Именно поэтому, как учебный предмет, она вносит огромный вклад в систему знаний об окружающем мире, раскрывая роль науки в развитии общества, одновременно формируя научное мировоззрение.

1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы.

Дисциплина относится к общеобразовательному циклу.

1.3. Цель и задачи учебной дисциплины-

Основными целями изучения физики являются:

освоение знаний о механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях; законах, которым они подчиняются; методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира; знакомство с основами фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, термодинамики, классической электродинамики, специальной теории относительности, элементов квантовой теории; строения и эволюции Вселенной.

Для достижения поставленный цели студент должен:

Знать:

-о механических, электромагнитных и квантовых явлениях, величинах, характеризующих эти явления, законах, которым они подчиняются,

- о методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;

-смысл понятий: Механическое движение. Относительность движения. Путь. Скорость. Ускорение. Движение по окружности. Инерция. Первый закон Ньютона. Взаимодействие тел. Масса. Плотность. Сила. Сложение сил. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Сила тяжести. Свободное падение. Закон всемирного тяготения. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия взаимодействующих тел. Закон сохранения механической энергии. Механические колебания и волны. Звук. Магнитное поле тока. Электромагнит. Взаимодействие магнитов. Магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель. Радиоактивность. Альфа-, бета- и гамма-излучения. Период полураспада. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Состав атомного ядра. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции. Источники энергии Солнца и звезд. Ядерная энергетика. Дозиметрия. Влияние радиоактивных излучений на живые организмы. Экологические проблемы работы атомных электростанций.

Уметь:

-описывать и объяснять физические явления:

-представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости:

--выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы;

-приводить примеры практического использования физических знаний о осуществлять самостоятельный поиск информации механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях;

-решать задачи на применение изученных физических законов;

- естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем);

-использовать приобретенные знания и умения на практике и в повседневной жизни для:

обеспечения безопасности в процессе использования транспортных средств, электробытовых приборов, электронной техники;

рационального применения простых механизмов;

оценки безопасности радиационного фона.
-познавать окружающего мира, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважения к творцам науки и техники; отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры;

-развитием познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения интеллектуальных проблем, физических задач и выполнения экспериментальных исследований; способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

- пониманием причины и логики развития физических процессов

Владеть:

- способами решения жизненно-практических задач для обеспечения безопасности

- практическими применениями физических знаний для выявления зависимости тормозного пути автомобиля от его скорости; защиты от опасного воздействия на организм человека радиоактивных излучений; для измерения радиоактивного фона и оценки его безопасности.

Перечень формируемых компетенций

В процессе освоения дисциплины у студентов должны формироваться следующие компетенции

Общенаучные:

Способность научно анализировать проблемы, процессы и явления в области физики, умение использовать на практике базовые знания и методы физических исследований;

Инструментальные:

Способность использовать знания основных физических теорий для решения возникающих фундаментальных и практических задач, самостоятельного приобретения знаний в области физики, для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы компетентности конкретного направлении;

Социально-личностные и общекультурные

Обладать математической и естественнонаучной культурой, в том числе в области физики, как частью общечеловеческой культуры;

Компетенция	Знать	Уметь	Владеть
Обще научные: способность научно анализировать проблемы, процессы и явления в области физики, умение использовать на практике базовые знания и методы физических исследований;	владение методами научного познания мира, проведение наблюдений и опытов, произведение измерений, обработка и объяснение результатов экспериментальных работ;	иметь представление об основных идеях современной астрономии и астрофизики, о природе небесных тел, строении и эволюции демонстрировать глубокое знание всех разделов (модулей) общей физики, уметь использовать их на соответствующем уровне (минимальном, базовом, расширенном;	владение основными понятиями и законами физики, понимание физического смысла понятий и величин, знание о физических явлениях, законах и теориях;
Инстурментальные: способность использовать знания основных физических теорий для решения возникающих фундаментальных и практических задач, самостоятельного приобретения знаний в области физики, для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы компетентности конкретного направления;	знать физический фундамент современной техники и технологий;	уметь формировать суждения о значении и последствиях своей профессиональной деятельности с учетом социальных, правовых, этических и природоохранных аспектов; пользоваться информационными технологиями для получения информации; – производить поиск учебной и справочной литературы в библиотечных и электронных каталогах; – пользоваться учебной и справочной литературой.	демонстрировать активность, умение и способность к применению новых фундаментальных результатов в области физики к созданию новых практических, в том числе технических и технологических, решений объектов;
Социально-личностные и общекультурные обладать математической и естественнонаучной культурой, в том числе в области физики, как частью общечеловеческой культуры;	В результате изучение физических теорий путем наблюдений, экспериментов, решения качественных задач приводит к накоплению опыта и вырабатыванию собственных оценочных суждений.	способность выстраивать и реализовать перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования;	владение социально значимыми представлениями о здоровом образе жизни, способность к письменной и устной коммуникации на родном языке, знание второго языка;

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение рабочей программы учебной дисциплины:

Максимальная учебная нагрузка студентов 140 часов, в том числе

- обязательная аудиторная учебная нагрузка -120 часов;

- самостоятельная работа студента -20 часа.

2. Структура и содержание учебной дисциплины

Семестр	1	2
Лекции, часов	58	42
Практика, часов
Лабораторная, часов	12	8
Самостоятельная работа, часов
Всего, часов	70	50
Формы контроля	зачет	зачет

4. Тематический план и содержание учебной дисциплины

№	Наименование разделов и тем	Количество часов	Лабор	Самост. Работ	Вид заниятии
1	Механика. Основные понятия кинематики. Скорость. Равномерное прямолинейное движение. Свободное падение тел — частный случай РУПД	2
2	Равномерное движение точки по окружности (РДО)	2
3	Динамика. Масса и сила. Законы Ньютона. Решение задач на законы Ньютона	2
4	Силы в механике. Гравитационные силы. Силы упругости. Силы трения	2
5	Закон сохранения импульса (ЗСИ) Реактивное движение	2
6	Работа силы (механическая работа). Закон сохранения энергии в механике	2	2
7	Опредение свободного падения тел с помощью нитяного математический маятник	2
8	Введение. Молекулярная физика. Основы молекулярно-кинетические теории строения вещества. Размеры и масса молекулы. Количество вещества. Броуновское движение	2	2
9	Температура. Основные уравнение МКТ.	2
10	Идеальный газ и ее параметры. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Решения задач.	2	2
11	Взаимное превращение жидкостей и газов. Реальные газы. Уравнение реального газа. Изотерма	2
12	Молекулярное строение твердых тел. Аморфные и кристаллические тела. Механическая свойства твердых тел. Деформация. Виды деформации. Закон Гука.	2	2
13	Основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Первый закон термодинамики	2	2
14	Работа термодинамике. Количество теплоты.	2
15	Второй закон термодинамики. Принцип работы тепловых двигателей. Цикл Карно. КПД. Решение задач.	2	2
16	Поверхностное натяжение жидкости. Коэффициент поверхностное натяжение. Лабораторная работа	2
17	Контрольная работа	2
1-модуль 9-неделя
18	Электродинамика. Электрические заряды. Электризация тел. Закон Кулона. Единица электрического заряда.	2
19	Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поле. Потенциал. Разность потенциалов.	2
20	Электроемкость. Электрическая емкость плоского конденсатора. Конденсатор. Энергия конденсатора	2	2
21	Решение задач. Контрольная работа.	2
22	Работа. Определение электроемкости конденсатора;	2
23	Законы постоянного тока. Электрический ток. Сила тока.Закон Ома для участка цепи.	2
24	Параллельное и последовательное соединение потребителей.	2
24	ЭДС источника тока. Закон Ома для полной цепи	2
25	Лаб. Работа. Определение удельного сопротивление проводника	2
26	Определение электрохимического эквивалента меди	2
27	Исследование законов параллельное и последовательное соединение потребителей	2
28	Работа и мощность электрического тока Решение задач.	2
29	Исследование температурной зависимости сопротивления проводников и полупроводников	2	2
30	Определение температурного коэф. Сопротивления меди
31	Электрический ток в газах и в вакууме.Газовые разряды. Плазма.	2
32	Электрический ток в металлах.Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея	2
2-модуль 16-неделя
33	Электрический ток в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Диод. Транзистор	2	2
34	Контрольная работа	2
Всего	58	12
2-семестр
2.1	Электрический ток в газах и в вакууме.Газовые разряды. Плазма. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея.	2
2.2.	тема для внеаудиторной работы «Применение аккумуляторов и их виды	2
Электрический ток в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Диод. Транзистор.	2
3.	Электромагнетизм
3.1	Магнитное поле тока. Вектор магнитной индукции.	2
3.2	Взаимодействие токов. Закон Ампера.	2
3.3.	Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Явление электро-магнитной индукции. Закон Ленца	2
3.4.	Магнитные материалы Парамагнитные, диамагнитные и ферромагнитные вещества	2
3.5.	Закон самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля	2
3.6.	Электромагнитные колебания. Свободные колебание. Вынужденные колебания	2
3.7	Сопротивление в цепи переменного тока. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока	2
3.8.	Сборка простейшего радиоприемника	2
3.9	Исследование явления электромагнитной индукции	2
3.10.	Электромагнитные волны
3.11.	Переменный ток. Генератор переменного тока. Мощность переменного тока.	2
3.12.	Производство и использование электрической энергии. Передача энергии	2
1 модуль 9-неделя
4.	Раздел 4. Оптика
4.1.	Природа света. Распространение света. Развитие представлений о природе света	2
4.2.	Отражения преломление света. Зеркало. Линзы. Тонкие линзы.	2
4.3.	Оптические приборы для визуальных наблюдений. Глаз как оптический прибор	2
Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы	2
4.4.	Определение показателя преломления стекла	2
4.5.	Наблюдение сплошного и линейчатого спектров	2
4.6.	Интерференция света Дифракция света. Дифракционная решетка	2
4.7	Основы специальной теории относительности. Постулаты СТО	2
4.8.	Квантовая физика. Тепловые излучение тел. Фотоэффект. Фотоны	2
4.9.	Строение атомного ядра. Опыт Резерфорда. Открытие радиоактивности	2
2-модуль 18-неделя
5.1.	Раздел 5. Атомная физика
5.2.	Квантовые постулаты. Бора Состав атомных ядер. Элементарные частицы	2
Контрольная работа	2
Всего	42	8

Для характеристики уровня освоения учебного материала используется следующие обозначения:

ознакомительный ( узнавание ранее изученных объектов, свойств);

репродуктивный ( выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);

продуктивный ( планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач) .

Содержение предмета

Введение

Физика – наука о природе. Физика и техника. Единицы физических величин. Понятие о физической карте мира. Плотность вещества.

Раздел I

Механика

Темы 1.Механическаядвижения. Премещения. Система отчета. Движения по окружности. Ускорения. Свододные подения. Законы механики Ньютона. Законы Всемирного тяготения.

Основы молекулярной физики.

Тема 1.1. Основы молекулярно-кинетической теории. Идеальный газ.

Основные положения МКТ и их опытное обоснование. Броуновское движение. Сила иэнергия межмолекулярного взаимодействия. Агрегатные состояние вещества. Характеристика газообразного состояния вещества. Скорости движения молекул и их измерение. Опыт Штерна. Размеры и массы молекул и атомов. Постоянная Авогадро.

Идеальный газ. Понятие вакуума. Основное уравнение МКТ идеального газа. Температура и ее измерение. Термодинамическая температура.

Уравнение Клайперона-Менделеева. Вывод газовых законов из уравнения состояния идеального газа. Изопроцессы.

Тема 1.2. Основы термодинамики.

Внутренняя энергия идеального газа. Измерение внутренней энергии тела при теплообмене и при совершении механической работы. Работа газа при изопроцессах.

Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс. Применение первого начала термодинамики к различным тепловым процессам. Принцип действия тепловых машин. КПД теплового двигателя.

Тема 1. 3. Агрегатные состояния и фазовые переходы.

Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Кипение. Зависимость кипения от давления. Абсолютная и относительная влажности воздуха.

Характеристика жидкого состояния вещества. Ближний порядок. Поверхностный слой жидкости. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярность. Характеристика твердого состояния вещества. Кристаллы. Дальний порядок. Анизотропия кристаллов. Пространственная решетка идеального кристалла.

Виды деформаций. Механическое напряжение. Закон Гука. Упругость, прочность, пластичность, эластичность и хрупкость.

Линейное и объемное расширение твердых тел. Значение теплового расширения тел в природе и технике. Особенности теплового расширения воды.

Плавление и кристаллизация. Изменение объема и плотности при плавлении и кристаллизации. Зависимость температуры плавления от давления.

Лабораторная работа №3: Определение относительной влажности воздуха.

Лабораторная работа №4: Определение силы поверхностного натяжения воды.

Лабораторная работа №5: Определение модуля упругости резины.

Тема 1.4. Теплообмен.

Удельная теплоемкость. Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления и кристаллизации. Количество теплоты при плавлении. Уравнения теплового баланса при различных процессах.

Раздел II

Основы электродинамики.

Тема 2.1. Электрическое поле.

Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды.

Электростатическое поле. Напряженность. Графическое изображение электрических полей. Однородное электрическое поле.

Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении заряда. Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение. Связь между напряженностью и разностью потенциалов.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Распределение зарядов в проводнике.

Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов в батарею. Энергия электрического поля.

Лабораторная работа №6: Определение электроемкости конденсатора.

Тема 2.2. Законы постоянного тока.

Постоянный электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи. Внешний и внутренний участки цепи участки цепи, напряжение на этих участках. Сопротивление проводника. Зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и материала. Зависимость сопротивления от температуры. Электрические цепи с последовательным и параллельным соединением проводников.

Работа и мощность электрического тока. Тепловое действие электрического тока.

Лабораторная работа №7: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления батареи.

Лабораторная работа №8: Определение температурного коэф. Сопротивления меди.

Лабораторная работа №9: Параллельное и последовательное соединение проводников.

Тема 2.3. Электрический ток в различных средах.

Электрический ток в электролитах. Электропроводность электролитов.

Электролиз. Постоянная Фарадея. Применение электролиза в технике. Электрический ток в вакууме. Электропроводность газов. Несамостоятельный и самостоятельный разряды. Различные типы самостоятельного разряда и их техническое применение. Понятие о плазме.

Электрический ток в вакууме. Вакуумные диод и их применение. Электронно- лучевая трубка.

Электрический ток в полупроводниках. Сравнительная характеристика проводников, диэлектриков и полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор.

Тема 2.4. Магнитное поле.

Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Вихревой характер магнитного поля. Магнитная проницаемость среды. Магнитная проницаемость среды. Магнитная постоянная. Напряженность магнитного поля. Графическое изображение магнитных полей. Магнитное поле прямолинейного тока, кругового тока и соленоида.

Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Рамка с током в магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции. Магнитный поток.

Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля.

Лабораторная работа №10: Определение энергии магнитного поля

Лабораторная работа №11: Определение силы тока и напряжения

Лабораторная работа №12: Определение емкости в цепи тока

Раздел III

Оптика.

Тема 3.1. Природа света. Законы света.

Краткая история развития представления о природе света. Электромагнитная природа света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитного излучения. Диапазон световых волн. Квантовая теория света. Зависимость между энергией кванта (фонона) и частотой электромагнитного излучения. Постоянная Планка. Источники света. Скорость света в различных средах.

Интерференция света. Когерентность. Цвета тонких пленок. Кольца Ньютона. Применение интерференции в природе и технике.

Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Измерение длины световой волны.

Тема 3.2. Геометрическая оптика.

Световые явления на границе раздела двух прозрачных сред. Законы отражения света. Законы преломления света. Полное отражение. Прохождение света через плоскопараллельную пластину и трехгранную призму.

Линза и ее оптические параметры. Виды линз. Оптическая сила линзы. Построение изображения в линзе. Формула тонкой линзы. Линейное увеличение.

Дисперсия света. Разложение белого света призмой. Дисперсионный спектр. Сложение спектральных цветов. Цвета тел. Спектры испускания и поглощения, их виды.

Ультрафиолетовая и инфракрасная части спектра. Роль Ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в природе, их применение в технике.

Рентгеновские лучи, их природа, свойства и применение в технике.

Спектр электромагнитных излучений.

Раздел IV

Квантовая физика.

Тема 4.1. Квантовые свойства света.

Квантовые свойства света. Давление света. Опыты Лебедева. Тепловое действие света. Химическое действие света, его применение в фотографии и некоторых технологических процессах. Понятие о фотосинтезе. Понятие о фотосинтезе. Понятие о корпускулярно-волновой природе света.

Тема 4.2. Фотоэффект.

Внешний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта. Фотоны. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Внутренний фотоэффект, его особенности. Применение фотоэффекта в технике.

Раздел V

Атомная физика.

Тема 5.1. Физика атома.

Строение атома. Постулаты Бора. Уровни энергии в атоме. Излучение и поглощение энергии атомами. Линейчатые спектры. Квантовые генераторы и их применение в технике.

Тема 5.2. Физика атомного ядра.

Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц. Радиоактивность. Альфа-.бета- и гамма-излучения. Закон радиоактивного распада. Биологическое действие радиоактивных излучений. Состав атомных ядер. Изотопы. Искусственное превращение атомных ядер. Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи атомных ядер. Открытие позитрона и нейтрона. Общие сведения об элементарных частицах. Античастицы.

Деление тяжелых атомных ядер. Цепная реакция. Ядерный реактор. Получение радиоактивных изотопов и их применение.

4.Календарно-тематический план за 1-полугодие

№	Наименование разделов и тем	Количество часов	Лабора.	Самост. работа	Вид заниятии
1	Механика. Основные понятия кинематики. Скорость. Равномерное прямолинейное движение. Свободное падение тел — частный случай РУПД	2	2
2	Равномерное движение точки по окружности (РДО)	2
3	Динамика. Масса и сила. Законы Ньютона. Решение задач на законы Ньютона	2	2
4	Силы в механике. Гравитационные силы. Силы упругости. Силы трения	2
5	Закон сохранения импульса (ЗСИ) Реактивное движение	2	2
6	Работа силы (механическая работа). Закон сохранения энергии в механике	2	2
7	Лабор. Работа. Свободного падения тел. Математический маятник	2
8	Введение. Молекулярная физика. Основы молекулярно-кинетические теории строения вещества. Размеры и масса молекулы. Количество вещества. Броуновское движение	2	2
9	Температура. Основные уравнение МКТ.	2
10	Идеальный газ и ее параметры. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Решения задач.	2
11	Взаимное превращение жидкостей и газов. Реальные газы. Уравнение реального газа. Изотерма	2
12	Молекулярное строение твердых тел. Аморфные и кристаллические тела. Механическая свойства твердых тел. Деформация. Виды деформации. Закон Гука.	2	2
13	Основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Первый закон термодинамики	2	2
14	Работа термодинамике. Количество теплоты.	2
15	Второй закон термодинамики. Принцип работы тепловых двигателей. Цикл Карно. КПД. Решение задач.	2	2
16	Поверхностное натяжение жидкости. Коэффициент поверхностное натяжение. Лабораторная работа №1	2
17	Контрольная работа	2
модуль 9 неделя
18	Электродинамика. Электрические заряды. Электризация тел. Закон Кулона. Единица электрического заряда.	2	2
19	Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поле. Потенциал. Разность потенциалов.	2	2
20	Электроемкость. Электрическая емкость плоского конденсатора. Конденсатор. Энергия конденсатора	2
21	Решение задач. Контрольная работа.	2
22	Лаб. Работа. Определение электроемкости конденсатора;	2
23	Законы постоянного тока. Электрический ток. Сила тока.Закон Ома для участка цепи.	2
24	Параллельное и последовательное соединение потребителей. ЭДС источника тока. Закон Ома для полной цепи	4	2
25	Лаб. Работа. Определение удельного сопротивление проводника	2
26	Лаб. Работа. Исследование законов параллельное и последовательное соединение потребителей	2
27	Определение ЭДС и внутреннего сопротивления батареи.	2
28	Работа и мощность электрического тока Решение задач.	2
29	Определение мощности электрического тока	2
30	Определение температурного коэф. сопротивления меди	2
31	Электрический ток в газах и в вакууме.Газовые разряды. Плазма.	2	2
32	Электрический ток в металлах.Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея	2	2
33	Электрический ток в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Диод. Транзистор	2	2
2 модуль
34	Контрольная работа	2
Всего	58	12

Календарно-тематический план за 2-полугодие

№	Наименование разделов и тем	Количество часов	Лабора.	Самост. работа	Вид заниятии
2-семестр
2.1	Электрический ток в газах и в вакууме.Газовые разряды. Плазма. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея.	2
2.2.	тема для внеаудиторной работы «Применение аккумуляторов и их виды	2
Электрический ток в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Диод. Транзистор.	2
3.	Электромагнетизм
3.1	Магнитное поле тока. Вектор магнитной индукции.	2	2
3.2	Взаимодействие токов. Закон Ампера.	2
3.3.	Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Явление электро-магнитной индукции. Закон Ленца	2	2
3.4.	Магнитные материалы Парамагнитные, диамагнитные и ферромагнитные вещества	2	2
3.5.	Закон самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля	2
3.6.	Электромагнитные колебания. Свободные колебание. Вынужденные колебания	2	2
3.7	Сопротивление в цепи переменного тока. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока	2
3.8.	Сборка простейшего радиоприемника	2
3.9	Исследование явления электромагнитной индукции	2
3.10.	Электромагнитные волны
3.11.	Переменный ток. Генератор переменного тока. Мощность переменного тока.	2
3.12.	Производство и использование электрической энергии. Передача энергии	2	2
1 модуль 9-неделя
4.	Раздел 4. Оптика
4.1.	Природа света. Распространение света. Развитие представлений о природе света	2	2
4.2.	Отражения преломление света. Зеркало. Линзы. Тонкие линзы.	2
4.3.	Оптические приборы для визуальных наблюдений. Глаз как оптический прибор	2	2
Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы	2
4.4.	Определение показателя преломления стекла	2
4.5.	Наблюдение сплошного и линейчатого спектров	2
4.6.	Интерференция света Дифракция света. Дифракционная решетка	2	2
4.7	Основы специальной теории относительности. Постулаты СТО	2	2
4.8.	Квантовая физика. Тепловые излучение тел. Фотоэффект. Фотоны	2
4.9.	Строение атомного ядра. Опыт Резерфорда. Открытие радиоактивности	2	2
2-модуль 18-неделя
5.1.	Раздел 5. Атомная физика
5.2.	Квантовые постулаты. Бора Состав атомных ядер. Элементарные частицы	2	2
Контрольная работа	2
Всего	42	8

Методические материалы. Конспекти лекций, иатериалы практичечких занятий

МЕХАНИКА

Раздел: Кинематика

Тема № 1: Основные понятия кинематики.

Цель занятия: рассмотреть основные понятия механики, изучить виды движения и уравнения, описывающие эти движения. Научиться использовать уравнения движений при решении задач.

Лекционный материал.

Механическим движением называется перемещение тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

МЕХАНИКА

Кинематика Динамика Статика

Кинематика - это раздел механики, изучающий способы описания движений и связь между величинами, характеризующими эти движения.

В кинематике при изучении движения тела не рассматривают причину, которая вызывает это движение.

Если смотреть на движение автомобиля, то видно, что различные его части совершают различные движения. Если корпус автомобиля с грузом и с водителем двигается вперед или назад, то колеса и пропеллер для охлаждения двигателя совершают вращательное движение. Движение вперед, назад, вверх, вниз, направо и налево называют поступательным движением. Так как маятник от стенных часов совершает повторяющиеся движения, то его движение называют колебательным движением.

ДВИЖЕНИЕ

Поступательное Вращательное Колебательное

С течением времени положение одних тел меняется по отношению к другим телам. Для определения этого изменения вводятся такие понятия как:

Путь – это длина траектории движения тела

Перемещение – это линия (прямая), соединяющая точка начала движения и точку конца.

Скорость – это векторная величина, показывающая пройденный путь за промежуток времени.

Ускорение – это векторная величина, показывающая быстроту скорости.

Время – это величина, показывающая длительность движения.

Траектория – это линия, которую описывает тело при движении.

В зависимости от вида движения, данные параметры определяются

по разному.

Таблица формул

Вид движения	Формула скорости (м/с)	Формула ускорения (м/с²)	Формула пути (м)
Равномерное
Равноускоренное	v=v0+at

Задание.

Прочтите всю информацию по графику о движении тела

Тема № 2: Скорость. Равномерное прямолинейное движение.

Цель занятия: Описание равномерного движения точки с помощью уравнения. Рассмотреть основные характеристики равномерного прямолинейного движения.

Лекционный материал.

Равномерное прямолинейное движение- это движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит одинаковые расстояния, скорость при этом не меняется.

x0 – начальная координата

x – конечная координата

S = x – x0

уравнение равномерного прямолинейного движения

Графики равномерного движения

а) равноускоренного б) равнозамедленного

Вопросы:

Как записывается в векторной форме уравнение равномерного прямолинейного движения точки.

Как записывается в координатной форме уравнение равномерного прямолинейного движения точки, если она движется по оси Оу? По оси Ох?

Тема № 3: Свободное падение тел — частный случай РУПД.

Цель занятия: Рассмотреть характеристики ускорения свободного падения тела. Направление вектора ускорения свободного падения. Сформировать понятие свободного падения тела под углом к горизонту.

Лекционный материал.

Галилей доказал что теория древнегреческого мыслителя Аристотеля о том, что скорость падения тел зависит от массы существовавшая более 20-веков не правильная и как ему в этом помогла знаменитая Пизанская башня. Показать на экране Пизанскую башню, обратив внимание на ее особенность. Со времен Аристотеля (жившего в 4 веке до н.э.) считалось, что ускорение, сообщаемое Землей телу, тем больше, чем тяжелее тело.

Только Галилею в конце 16 в. удалось опытным путем доказать, что в действительности это не так.

Наблюдая падения различных тел (пушечное ядро, мушкетная пуля и т.д.) со знаменитой наклонной Пизанской башни, Галилей доказал, что земной шар сообщает всем телам одно и то же ускорение, так как все тела достигли поверхности Земли примерно за одно и то же время.

если V0 = 0; V = gt

если V0 = 0;

где g- ускорение свободного падения, вектор которого всегда направлен вниз.

Задание. Решение задач («Сборник задач» Рымкеевич) № 35,39,40,49

Тема № 4: Равномерное движение точки по окружности (РДО)

Цель занятия: Рассмотреть случай с переменным ускорением - равномерное движение по окружности. Характеристики вращательного движения. Связь угловой скорости с линейной.

Лекционный материал.

Вращательным движением твёрдого тела или системы тел называется такое движение, при котором все точки движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения, а плоскости окружностей перпендикулярны оси вращения.

Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами и в зависимости от выбора системы отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной.

Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось.

Таблица формул

Параметры	Формула
Угловая скорость (рад/с)
Угловое ускорение (рад/с²)
Линейная скорость (м/с)
Нормальное ускорение (м/с²)

Вопросы.

Точка движется равномерно по окружности, постоянна ли ее скорость?

Куда направлено ускорение конца стрелки часов?

Постоянно ли ускорение при равномерном движении точки по окружности?

Раздел: Динамика

Тема № 5: Масса и сила. Законы Ньютона.

Цель занятия: Сформировать понятия массы и силы. Рассмотреть 3 закона Ньютона. Установить связь между ускорением и силой.

Лекционный материал.

1 закон Ньютона: Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно:

Иными словами, если на тело не воздействовать силой, то оно сохраняет свое движение или находится в покои.

Инерция – это явление сохранения скорости тела постоянной или равной нулю при условии отсутствия действия на тело других тел.

Например, если вы движетесь в автомобиле, который резко тормозит, то в этом случае вы будете отклоняться вперед, так как по инерции ваше тело еще некоторое время продолжает движение.

Поскольку масса обладает инерцией, то она сопротивляется изменению движения. Именно поэтому нам приходится прилагать силу для ускорения своего движения, поэтому масса связывает силу и ускорение.

2 закон Ньютона: Произведение массы на ускорение равно сумме действующих на тело сил:

Во втором законе Ньютона под подразумевается результирующая сила. С точки зрения физики, ускорение является следствием воздействия силы, не наоборот. Потому логичнее было бы сформулировать второй закон Ньютона так: ускорение объекта прямо пропорционально результирующей силе и обратно пропорционально массе: =

3 закон Ньютона: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны:

Занятие № 6: Решение задач на законы Ньютона.

Цель занятия: Научиться применять формулы при решении задач.

1-й уровень

1.Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м\с2.

2.К телу приложены две силы: F1=0,5Н, F2=2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.

F1	F2

2-й уровень

1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м\с. Найти начальную скорость тела.

2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м\с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.

Дополнительная задача

По графику зависимости проекции силы от времени начертите график зависимости проекции ускорения от времени.

Fх

О А В С t

Тема № 7: Силы в механике. Гравитационные силы.

Цель занятия: Рассмотреть понятие силы как количественной меры действия тел друг на друга.

Лекционный материал.

Сила является причиной движения тела. Помимо сил, приводящих тело в движение, есть силы, которые наоборот препятствуют движению тела. По второму закону Ньютона причиной изменения движения, т. е. причиной ускорения тел, является сила. В механике рассматриваются силы различной физической природы. Многие механические явления и процессы определяются действием сил тяготения.

Закон всемирного тяготения был открыт И. Ньютоном в 1682 году. Еще в 1665 году 23-летний Ньютон высказал предположение, что силы, удерживающие Луну на ее орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю. По его гипотезе между всеми телами Вселенной действуют силы притяжения (гравитационные силы), направленные по линии, соединяющей центры масс. У тела в виде однородного шара центр масс совпадает с центром шара.

Гравитационные силы притяжения между телами.

Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

Коэффициент пропорциональности G одинаков для всех тел в природе. Его называют гравитационной постоянной G = 6,67• 10¹¹ Н·м2/кг2 (СИ).

Вопросы.

Кто доказал существование силы всемирного тяготения.

Сформулируйте закон всемирного тяготения (с формулой), объясните смысл всех величин, входящих в него и напишите их единицы измерения.

Чему равна гравитационная постоянная.

Тема № 8: Сила тяжести и вес тела.

Цель занятия: Сформировать понятия веса тела. Определение причины сообщения всем телам на Земле одинакового ускорения.

Лекционный материал.

Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести. Так принято называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности. Если M – масса Земли, RЗ – ее радиус, m – масса данного тела, то сила тяжести равна

где g – ускорение свободного падения у поверхности Земли (g=9,8 м/с²).

! Вектор силы тяжести всегда направлен вертикально вниз.

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса.

Если тело находится в покои, то на тело действуют N

сила тяжести (Fт) и сила реакции опоры (N), а тело

в свою очередь будет действовать весом тела (Р).

Эти силы будут уравновешивать друг друга. Р Fт

Рассмотрим теперь случай, когда тело лежит на опоре (или подвешено на пружине) в кабине лифта, движущейся с некоторым ускорением относительно Земли. Система отсчета, связанная с лифтом, не является инерциальной. На тело по-прежнему действуют сила тяжести и сила реакции опоры но теперь эти силы не уравновешивают друг друга. По второму закону Ньютона

Раздел: Законы сохранения в механике.

Тема № 12: Закон сохранения импульса (ЗСИ) Реактивное движение.

Цель занятия: Рассмотреть систему тел, на которую не действуют внешние силы. Сформировать понятия импульса тела.

Лекционный материал.

Импульс тела – это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения.

Единицей измерения импульса в СИ является килограмм-метр в секунду (кг·м/с). Физическая величина, равная произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы. Импульс силы также является векторной величиной.

Обозначив импульс тела буквой Р второй закон Ньютона можно записать в виде

В качестве примера изображена диаграмма импульсов для мяча, отскакивающего от шероховатой стенки. Мяч массой m налетел на стенку со скоростью под углом α к нормали (ось OX) и отскочил от нее со скоростью под углом β. Во время контакта со стеной на мяч действовала некоторая сила, направление которой совпадает с направлением вектора

p=mg - вес тела в покое.

p=m(g+a) - опора движется с ускорением вверх.

p=m(g-a) - опора движется с ускорением вниз.

p=m(g-v2/r) - движение по выпуклой траектории.

p=m(g+v2/r) - движение по вогнутой траектории.

Тема №13: Работа силы (механическая работа).

Цель занятия: обиходное представление о работе. Определение работы. Зависимость работы от перемещения.

Лекционный материал.

Работа – это скалярная величина, равная произведению прилагаемой силы и перемещения, выполняемого этой силой.

A = F•Scos α.

работа, F – сила, S- перемещение

cosα- угол между вектором силы и перемещением

Единица измерения работы Джоуль (1Дж= 1Н•1м)

Еще один пример, если грузовик перевозит груз некоторой массой m, при этом сам грузовик совершает работу, так как под действие силы мотора он перемещается на некоторое расстояние. А вот груз не совершает работу, так как угол между вектором силы и перемещения равен 90⁰.

cos90⁰= 0 таким образом А груза = F•S•0 =0

На совершение одной и той же работы тратится иногда разное время. Например, для переноса 10000 кирпичей на 300 м два человека могут потратить целый день, а на машине эту работу можно выполнить за несколько минут. Для такого показателя вводится такое понятие как «мощность».

Мощность – это показатель работы, совершаемой в единицу времени

N- мощность, A – работа, t - время.

За единицу мощности принят Ватт ( 1Вт = 1Дж/1сек)

В повседневной жизни мощность двигателя автомобилей измеряют единицей, называемой лошадиная сила (л.с.), этим мощность двигателя машины сравнивается с лошадиной силой.

1л.с.= 735,5 Вт

Вопросы.

Что такое работа?

От каких параметров зависит работа тела?

Что является показателем работы?

Тема №14: Закон сохранения энергии в механике.

Цель занятия: сформировать понятия кинетической и потенциальной энергий. Изменение энергии. Полная механическая энергия тел.

Лекционный материал.

Способность тел выполнять работу называется – энергией.

ЕР = mgh

Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком:

A = –(Eр2 – Eр1).

По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел

Следовательно

или

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

Вопросы:

1. Что такое механическая энергия тела?

2. Что значит, что тело обладает энергией 5 Дж?

3. Какие виды энергии нам известны?

4. Что характеризует Ек? Как она рассчитывается?

5. Что характеризует Ер?

6. Чему равна Ер тела, взаимодействующего с Землей?

7. Как называется единица энергии?

8. Когда Ек = 0?

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Раздел: Основы МКТ

Тема №15: Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Цель занятия: Рассмотреть параметры микроскопических тел, три основных положения молекулярно-кинетической теории.

Лекционный материал.

Основные положения МКТ и их опытное обоснование.

Хотя существование молекул и атомов было установлено давно и даже были определены их размеры. Лишь в 1945г. А.А.Лебедев с помощью «электронного микроскопа», позволяющего исследовать объекты очень малых размеров, сумел сфотографировать некоторые крупные молекулы белка (альбумин).

Основные положения МКТ

Вещества состоят из частиц	Частицы хаотично непрерывно движутся	Частицы взаимодействуют друг с другом

Молекул Диффузия	Силы притяжения

(в газах, жидкостях,	и отталкивания

твёрдых телах)

Атомов

Ядра и электронов Броуновское движение r < r0 - Fот > Fпр

(Р.Броун – 1827г. r = r0 – Fот = Fпр

Элементарных	А.Эйнштейн – 1905г. r > r0 - Fот < Fпр

Частиц	Ж.Перрен – 1908г.)МКТ

Кварков

(дробление веществ –

- туннельный микроскоп)

Вопросы.

На каком физическом явлении основан
процесс засолки овощей, рыбы, мяса?

В каком случае процесс происходит быстрее?

Почему сахар и другие пористые продукты
нельзя хранить вблизи пахучих веществ?

Занятие №16: Решение задач.

Цель занятия: сформировать навыки применения теоретических знаний на практике.

Обобщённый алгоритм решения задачи

Переведите все физические величины в международную СИ

Количество вещества определяется по формуле =N/NA (1)

Молярная масса М = m0 NA

Заменив N и NA в (1), получим = m/М (расчётная формула для задачи 1 ), где М - молярная масса (масса вещества в количестве 1 моль)

Число молекул определяется по формуле N = NAm/М (расчетная формула для задачи 2)

Молярная масса сложного вещества определяется М = Мr(1) + Мr(2)

Задача № 1. В баллоне находится 96 г кислорода. Сколько молей кислорода в баллоне? Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль

Задача № 2. Какова масса 20 молей азота? Молярная масса азота 0,028 кг/моль.

Задача № 3.Алюминиевый брусок имеет массу 216 г. Атомная масса алюминия 0,027 кг/моль. Сколько атомов содержит этот брусок?

Задача № 4. Объем легких у спортсмена 5,8 л. Сколько молекул воздуха попадает в его легкие при полном вдохе? Плотность воздуха 1,25 кг/м³, молярная масса 0,029 кг/моль.

Задача № 5. В баллоне содержится кислород, число молекул которого в 8 раз больше, чем число Авогадро. Сколько молей кислорода в этом баллоне?

Задача № 6. Сколько молей воды содержится в сосуде объемом 7,2 л? Молярная масса воды 0,018 кг/моль, плотность воды 1000 кг/м³.

Тема №17: Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа.

Цель занятия: рассмотреть модели идеального и реального газов и вывести основное уравнение идеального газа.

Лекционный материал.

Простейшей моделью, рассматриваемой молекулярно-кинетической теорией, является модель идеального газа. В кинетической модели идеального газа молекулы рассматриваются как идеально упругие шарики, взаимодействующие между собой и со стенками только во время упругих столкновений. Суммарный объем всех молекул предполагается малым по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ. Модель идеального газа достаточно хорошо описывает поведение реальных газов в широком диапазоне давлений и температур. Задача молекулярно-кинетической теории состоит в том, чтобы установить связь между микроскопическими (масса, скорость, кинетическая энергия молекул) и макроскопическими параметрами (давление, объем, температура).

В результате каждого столкновения между молекулами и молекул со стенками скорости молекул могут изменяться по модулю и по направлению; на интервалах времени между последовательными столкновениями молекулы движутся равномерно и прямолинейно. В модели идеального газа предполагается, что все столкновения происходят по законам упругого удара, т. е. подчиняются законам механики Ньютона.

Используя модель идеального газа, вычислим давление газа на стенку сосуда. В процессе взаимодействия молекулы со стенкой сосуда между ними возникают силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона.

Задание.

1. Опишите словами модель изменения сил взаимодействия между молекулами или атомами твердого вещества:

При r = r0 силы притяжения и отталкивания равны.

При r > r0 силы притяжения больше сил отталкивания.

При r < r0 силы отталкивания больше сил притяжения.

2.Чем обусловлено давление газов?

3. От чего зависит давление газа?

Тема №18: Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона)

Цель занятия: сформировать понятие модели разряженного газа.

Лекционный материал.

Идеальный газ – это газ, у которого взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало.

p = nkT,

связывающее давление газа с его температурой и концентрацией молекул, получено в §3.2 для модели идеального газа, молекулы которого взаимодействуют между собой и со стенками сосуда только во время упругих столкновений. Это соотношение может быть записано в другой форме, устанавливающей связь между макроскопическими параметрами газа – объемом V, давлением p, температурой T и количеством вещества ν. Для этого нужно использовать равенства

Здесь N – число молекул в сосуде, NА – постоянная Авогадро, m – масса газа в сосуде, M – молярная масса газа. В итоге получим:

Произведение постоянной Авогадро NА на постоянную Больцмана k называется универсальной газовой постоянной и обозначается буквой R. Ее численное значение в СИ есть:

R = 8,31 Дж/моль·К.

Соотношение

(*)

называется уравнением состояния идеального газа.

Для одного моля любого газа это соотношение принимает вид:

pV=RT.

Если температура газа равна Tн = 273,15 К (0 °С), а давление pн = 1 атм = 1,013·105 Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях. Как следует из уравнения состояния идеального газа, один моль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем V0, равный

V0 = 0,0224 м3/моль = 22,4 дм3/моль.

Это утверждение называется законом Авогадро.

Для смеси невзаимодействующих газов уравнение состояния принимает вид

pV = (ν1 + ν2 + ν3 + ...)RT,

где ν1, ν2, ν3 и т. д. – количество вещества каждого из газов в смеси.

Уравнение, устанавливающее связь между давлением, объемом и температурой газа было получено в середине XIX века французским физиком Б. Клапейроном, в форме (*) оно было впервые записано Д. И. Менделеевым. Поэтому уравнение состояния газа называется уравнением Клапейрона–Менделеева.

Следует отметить, что задолго до того, как уравнение состояния идеального газа было теоретически получено на основе молекулярно-кинетической модели, закономерности поведения газов в различных условиях были хорошо изучены экспериментально. Поэтому уравнение (*) можно рассматривать как обобщение опытных фактов, которые находят объяснение в молекулярно-кинетической теории.

Газ может участвовать в различных тепловых процессах, при которых могут изменяться все параметры, описывающие его состояние (p, V и T). Если процесс протекает достаточно медленно, то в любой момент система близка к своему равновесному состоянию. Такие процессы называются квазистатическими. В привычном для нас масштабе времени эти процессы могут протекать и не очень медленно. Например, разрежения и сжатия газа в звуковой волне, происходящие сотни раз в секунду, можно рассматривать как квазистатический процесс. Квазистатические процессы могут быть изображены на диаграмме состояний (например, в координатах p, V) в виде некоторой траектории, каждая точка которой представляет равновесное состояние.

Интерес представляют процессы, в которых один из параметров (p, V или T) остается неизменным

Основные отличия идеального газа от реального газа:

1. Частицы идеального газа - сферические тела очень малых размеров, практически материальные точки.
2. Между частицами отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия.
3. Соударения частиц являются абсолютно упругими.

Реальные разреженные газы действительно ведут себя подобно идеальному газу. Воспользуемся моделью идеального газа для объяснения происхождения давления газа.

При каждом ударе молекулы действуют на стенку сосуда с некоторой силой. Складываясь друг с другом, силы ударов отдельных частиц образуют некоторую силу давления, постоянно действующую на стенку, а значит и давление.

Вопросы.

1. чем обусловлено давление газа на стенку сосуда

2. Как изменилось давление идеального газа, если в данном объеме скорость каждой молекулы газа увеличилась в 2 раза, а концентрация молекул осталась без изменения?

3. При повышении температуры идеального газа в запаянном сосуде его давление увеличивается. Это объясняется тем, что с ростом температуры...

4. Как изменится концентрация молекул газа при уменьшении объема сосуда в 2 раза?

5. При уменьшении температуры средняя кинетическая энергия молекул…..

6. В сосуде водород. Как изменится давление газа, если водород заменить кислородом так, что количество молекул и температура останутся неизменными?

7. Решение задачи

В ампуле содержится водород (Н2). Определите давление газа, если его концентрация равна 2· 1022 м -3 , а средняя квадратичная скорость движения молекул водорода 500 м/с.

Тема №19: Газовые законы

Цель занятия: рассмотреть состояния макроскопических тел. Зависимость макроскопических параметров(давление, температура, объем) друг от друга.

Лекционный материал.

Газ может участвовать в различных тепловых процессах, при которых могут изменяться все параметры, описывающие его состояние (p, V и T). Интерес представляют процессы, в которых один из параметров (p, V или T) остается неизменным. Такие процессы называются изопроцессами.
Изотермический процесс (T = const)

Изотермическим процессом называют квазистатический процесс, протекающий при постоянной температуре T.

pV = const.

это уравнение называют законом Бойля–Мариотта.

Изохорный процесс (V = const)

Изохорный процесс – это процесс квазистатического нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме V и при условии, что количество вещества ν в сосуде остается неизменным.

температуре: p ~ T или

Это выражение называют закон Шарля.

Изобарный процесс (p = const)

Изобарным процессом называют квазистатический процесс, протекающий при неизменным давлении p.

Это выражение называют закон Гей- Люссака

1. Давление газа 8 МПа. При изобарном расширении объем газа увеличился на 0,5 м³ при сообщении ему 6 МДж тепла. Найти изменение внутренней энергии.

Занятие №20: Решение задач

Цель занятия: решение количественных и качественных задач для выявления усвоенности материала.

Газ находится в сосуде под давлением 2,5 * 104 Па. При сообщении ему количества теплоты 6 *104 Дж, он изобарно расширился на 2 м3.
На сколько изменилась внутренняя энергия газа? Нагрелся газ или охладился?

Какую работу совершил газ, взятый в количестве 2-х молей, при изобарном нагревании его на 50 К, и как при этом изменилась его внутренняя энергия. Какое количество теплоты им было получено?

Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800моль на 500оК ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии.

При изохорном охлаждении внутренняя энергия уменьшилась на 250 Дж. Какую работу при этом совершил газ? Какое количество теплоты было передано газом окружающим телам?

При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам количество теплоты, равное 800 Дж. Какую работу совершил газ? Какую работу совершили внешние силы?

При адиабатическом сжатии газа была совершена работа 200 Дж. Как и насколько при этом изменилась внутренняя энергия?

Качественная задача. Обращали ли вы внимание на туманное облачко, которое появляется у горлышка бутылки с охлажденной газированной водой сразу, после ее открывания? Чем это вызвано?

Раздел: Взаимные превращения жидкостей и газов

Тема №21: Реальный газ. Воздух. Пар

Цель занятия: рассмотреть процессы перехода вещества из одного состояния в другое.

Лекционный материал.

Испарением - называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, т. е. к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

Вариант 1 Провести анализ отдельных газовых процессов (участки 1-2, 2-3, и т. д.) Изобразить процессы в координатах p(V) и p(T).
Вариант 2 Провести анализ отдельных газовых процессов (участки 1-2, 2-3, и т. д.) Изобразить процессы в координатах p(T) и V(T).

Раздел: Термодинамика

Тема №23: Термодинамика как фундаментальная физическая теория

Цель занятия: рассмотреть основы термодинамики. Описание тепловых явлений с помощью макроскопических параметров. Наблюдения и опыты, сформировавшие закон сохранения энергии.

Лекционный материал.

Закон сохранения энергии. К середине XIX в. многочисленные опыты доказали, что механическая энергия никогда не пропадает бесследно. Падает, например, молот на кусок свинца, и свинец нагревается вполне определенным образом. Силы трения тормозят тела, которые при этом разогреваются

На основании множества подобных наблюдений и обобщения опытных фактов был сформулирован закон сохранения энергии:

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Закон сохранения энергии управляет всеми явлениями природы и связывает их воедино. Он всегда выполняется абсолютно точно, неизвестно ни одного случая, когда бы этот великий закон не выполнялся.

Этот закон был открыт в середине XIX в. немецким ученым, врачом по образованию Р. Майером (1814—1878), английским ученым Д. Джоулем (1818—1889) и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого ученого Г. Гельмгольца (1821 — 1894).

Вопросы.

Кем и когда был открыт закон сохранения энергии?

Какой величиной в физике является энергия?

Может ли энергия возникнуть из ничего?

Тема №24: Работа в термодинамике

Цель занятия: сформировать понятие внутренней энергии и количества теплоты. Рассмотреть взаимосвязь между работой газа и изменением внутренней энергии.

Лекционный материал.

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счет соления работы, так и за счет передачи теплоты. Первый закон термодинамики формулируется именно для таких общих случаев:

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

∆U=A+Q.

Часто вместо работы А внешних тел над системой рассматривают работу А' системы над внешними телами. Учитывая, что А'=-А, первый закон термодинамики можно записать так:

Q=∆U+A′

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

1. На сколько отделов делится термодинамика как предмет?

а) на три	в) на пять б) на четыре	г) на шесть

2. Кем была предложена температурная шкала, которой мы пользуемся в повседневной жизни?

а) Кельвином	в) Карно б) Цельсием	г) Джоулем

3. Что изучает термодинамика?

а) тепловые процессы	в) звуковые явления

б) движение молекул	г) механические явления

Тема №25: Первый закон термодинамики Теплопередача. Количество теплоты

Цель занятия: рассмотреть закон сохранения и превращения энергии. Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое.

Лекционный материал.

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Закон сохранения энергии управляет всеми явлениями природы и связывает их воедино. Он всегда выполняется абсолютно точно, неизвестно ни одного случая, когда бы этот великий закон не выполнялся.

Изменение внутренней энергии тела (системы) равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного телу (системе). По сути это и есть 1 закон термодинамики, а точнее одна из его формулировок.

Количество теплоты, переданное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на работу, производимую системой против внешних сил.

Математическая запись закона

Q=A' +U, А = -A' , Q+A = U

По сути это закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления.

Объясните наблюдаемые явление.

Сделайте вывод:

Изменение внутренней энергии тела (системы) равно ________________________________

Попробуйте записать полученную фразу с помощью формулы

Рассмотрите иллюстрацию.

Объясните наблюдаемые явление.

Сделайте вывод:

Изменение внутренней энергии тела (системы) равно ______________________________________________________

Попробуйте записать полученную фразу с помощью формулы

Объедините свои выводы в один

Изменение внутренней энергии тела (системы) равно сумме_______________________________________________________________

Тема №26: Необратимость процессов в природе.

Цель занятия: рассмотреть примеры необратимых процессов в природе.

Лекционный материал.

Необратимые - протекают самопроизвольно только в определенном направлении.

Обратимые протекают при совершении работы.

Все процессы в мире естественным образом протекают в одном определенном направлении.

Порядок — это упорядоченное расположение предметов , не допускающее неопределенности.

Хаос — это противоположность порядку, то есть абсолютная неупорядоченность.

Все процессы в природе стремятся к состоянию максимального беспорядка, к максимальной энтропии

Вопросы.

Можно ли пользоваться ветряным двигателем, если температура атмосферного воздуха была бы везде одинакова?

Почему мы не используем тепловую энергию океана?

Занятие №27: Решение задач.

Цель занятия: сформировать навыки и умения применения теоретических знаний на практике.

На рисунке схематично показаны случаи изменения внутренней энергии (тело получает или отдаёт тепло, совершает работу или работа совершается над ним).

Используя уравнение 1-го закона термодинамики, запишите формулу для расчёта изменения внутренней энергии в каждом случае.

При постоянном давлении 105 Па объем воздуха, находящийся в квартире, увеличился на 20дм³. Газ при этом совершил работу, найти чему она равна?

Какой график на рисунке представляет изобарный процесс?

А Б В Г Д

Какую работу совершают внешние силы при сжатии газа от 0,3 м³ до 0,1 м³, если давление при этом остается неизменным и равным 100 кПа? (20 кДж)

При адиабатическом сжатии газа была совершена работа 200 Дж. Как и насколько при этом изменилась внутренняя энергия?

Тема №28: Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

Цель занятия: рассмотреть принцип действия теплового двигателя и основных его элементов. Сформировать понятие кпд двигателя.

Лекционный материал.

Человеку нужны машины, для этого нужно уметь создавать движение – двигать поршни, вращать колеса, тянуть вагоны поезда. Движение машин требует работы. Как получить ее?

Работа происходит за счет энергии. Надо отнять у тела или системы тел энергию – тогда получится работа.

Рецепт вполне правилен, но мы еще не касались вопроса о том, как совершить такое превращение. Всегда ли возможно забрать энергию у тела? Какие для этого нужны условия? Мы сейчас увидим, что почти вся энергия, имеющаяся вокруг нас, совершенно бесполезна: она не может быть превращена в работу. Такую энергию никак нельзя причислить к нашим энергетическим запасам. Разберемся в этом.

Отклоненный от положения равновесия маятник рано или поздно остановится; запущенное от руки колесо перевернутого велосипеда сделает много оборотов, но в конце концов тоже прекратит движение. Нет исключения из важного закона: все окружающие нас тела, движущиеся самопроизвольно, в конце концов остановятся. (Здесь не имеется в виду равномерное поступательное движение и равномерное движение системы тел как целого)

Если имеется два тела – нагретое и холодное, то тепло будет передаваться от первого ко второму до тех пор, пока температуры не уравняются. Тогда теплопередача прекратится, состояния тел перестанут изменяться. Установится тепловое равновесие.

Нет такого явления, при котором тела самопроизвольно выходили бы из состояния равновесия. Не может быть такого случая, чтобы колесо, сидящее на оси, начало бы вертеться само по себе. Не бывает и так, чтобы нагрелась сама по себе стоящая на столе чернильница.

Стремление к равновесию означает, что у событий имеется естественный ход: тепло переходит от горячего тела к холодному, но не может самопроизвольно перейти от холодного тела к горячему.

Механическая энергия колеблющегося маятника благодаря сопротивлению воздуха и трению в подвесе перейдет в тепло. Однако ни при каких условиях маятник не начнет раскачиваться за счет тепла, имеющегося в окружающей среде. Тела приходят в состояние равновесия, но самопроизвольно выйти из него не могут.

Мы знаем о попытках построения «вечного двигателя» («перпетуум мобиле»), создающего работу из ничего. Оперируя положениями физики, вытекающими из закона сохранения энергии, невозможно опровергнуть этот закон созданием вечного двигателя (теперь мы назовем его вечным двигателем первого рода). Такую же ошибку совершают и несколько более хитроумные изобретатели, которые создают конструкции двигателей, производящих механическое движение за счет лишь одного охлаждения среды. Этот, увы, неосуществимый двигатель называют вечным двигателем второго рода. Итак, одним лишь отнятием тепла у среды нельзя произвести работу. Другими словами система тел, находящихся в равновесии друг с другом, энергетически бесплодна.

Значит, для получения работы необходимо прежде всего найти тела, не находящиеся в равновесии со своими соседями. Только тогда удастся осуществить процесс перехода тепла от одного тела к другому или превращения тепла в механическую энергию.

Вопросы.

Какое устройство называют тепловым двигателем?

Какова роль нагревателя, холодильника и рабочего тела в тепловом двигателе?

Почему в тепловых двигателях нельзя использовать внутреннюю энергию океана?

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Раздел: Электростатика

Тема №29 :Введение в электродинамику. Электростатика. Закон Кулона.

Цель занятия: рассмотреть процессы, которые определяются движением и взаимодействием электрически заряженных частиц.

Лекционный материал.

Электрический заряд – это характеристика частицы.

Электрические заряды делятся на два вида «+» и «-»

Протон – это положительно заряженная частица, находящаяся в ядре атома

Электрон – отрицательно заряженная частица, вращающаяся вокруг протона по электронной оболочке.

Опыт Кулона. Кулон установил зависимость сил взаимодействия между зарядами в зависимости от их величин и расстояния между ними.

Изменяя величину заряда (q) и расстояние между ними Кулон установил:

Сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

- в вакууме

где - коэффициент пропорциональности, ε0 – диэлектрическая постоянная вакуума (ε0 = 8), q1, q2 – заряды, R – расстояние между зарядами.

Если заряды взаимодействуют в какой либо среде, то закон Кулона запишется:

Тема №30: Электрическое поле. Напряженность.

Цель занятия: сформировать понятие поля и напряженности поля. Рассмотреть принцип суперпозиции.

Лекционный материал.

Основной характеристикой электрического поля является напряженность

Напряженность – это векторная величина, характеризующая отношение работы со стороны электрического поля на точечный заряд.

Е =

Напряженность поля от нескольких зарядов находится по принципу суперпозиции: напряженность поля от суммы зарядов равна сумме всех напряженностей от каждого заряда в отдельности.

Этот принцип позволяет находить напряженность поля от любых зарядов, распределенных в пространстве, причем, вместо суммы используются интегралы. Однако вычисление осложняются тем, что напряженность поля – вектор. Поэтому часто приходится, сначала вычислять отдельные составляющие вектора Е, а общую величину находить их суммированием. Для прямоугольной системы координат это делается сравнительно просто:

E2 = Ex2 + Ey2 +Ez2.

Вопросы.

Эбонитовая палочка при электризации зарядилась отрицательно. Осталась ли неизменной масса палочки?

Известно, что стеклянная палочка, потертая о шелк, заряжается положительно. Определите экспериментально знак заряда пластмассовой ручки, потертой о шерсть.

В сухом помещении потрите сухой рукой надутый воздухом резиновый шар, а затем поднесите его к какому- либо предмету (например, стене, потолку и т.д.). Что вы наблюдаете? Объясните явление.

Занятие №31: Решение задач

1. Являются ли заряды точечными? Покажите направление сил кулоновского взаимодействия. 2. Продолжите предложение. С увеличением расстояния между зарядами сила кулоновского взаимодействия…. С увеличением величины одного из зарядов сила кулоновского взаимодействия… .
2 уровень
А) Б) В каком случае выполняется закон Кулона. Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина заряда увеличится в 10 раз? Ответ обоснуйте.
3 уровень
1. На рисунке изображены точечные заряды и силы кулоновского взаимодействия. Как будет выглядеть рисунок, если величину одного из зарядов уменьшить в 2 раза? 2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величина одного из зарядов увеличится в 5 раз, а расстояние между зарядами уменьшится в 5 раз?
каком случае заряды изображенные на рисунке являются точечными? Покажите для этого случая направление силы кулоновского взаимодействия. 2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если расстояние между зарядами уменьшится в 10 раз? Ответ обоснуйте

Тема №32: Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

Цель занятия: рассмотреть виды проводников и диэлектриков. Причины проводимости.

Лекционный материал.

В природе некоторые вещества проводят электрический ток, а некоторые нет. Все потому что, тела делятся на два вида: проводники и диэлектрики.

Проводник – это тело (вещество), способное переносить заряд от заряженного тела к незаряженному, за счет наличия свободных электронов.

Проводник в свою очередь делятся на два рода:

проводники 1 рода – металлы

проводники 2 рода – электролиты (растворы кислот, солей щелочей)

Диэлектрик – это тело (вещество), не способное переносить заряд от заряженного тела к незаряженному, так как все электроны вещества связаны электронной оболочкой с ядрами атомов.

Тема №33: Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.

Цель занятия: сформировать понятие конденсатора. Рассмотреть связь между зарядом тела и его потенциалом.

Лекционный материал.

Коэффициент пропорциональности между зарядом тела и его потенциалом называется электроемкостью (или просто емкостью) проводника.

Единица измерения емкости в системе СИ называется Фарадой. Фарада (Ф) - это емкость такого проводника, потенциал которого повышается на 1 Вольт при сообщении ему заряда в 1 Кулон. [Ф=]

На практике нам необходимы устройства способные при малых размерах и сравнительно низких потенциалах накапливать значительные заряды.

Конденсатором называются два проводника, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого во много раз меньше размеров проводника.

Чтобы внешние тела не влияли на емкость конденсатора, проводникам придают такую форму, что электрическое поле сосредоточено только между проводниками. Этому условию удовлетворяют: две пластины, расположенные близко друг к другу, два коаксиальных цилиндра, две концентрические сферы.

Поскольку электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и заканчиваются на другой. Следовательно, заряды обкладок равны по величине и противоположны по знаку.

Под емкостью конденсатора понимается величина равная отношению заряда одной из обкладок к разности потенциалов между ними.

Таблица емкости конденсаторов

Тип конденсатора	Схематическое изображение	Формула для расчета емкости	Примечания
Плоский конденсатор	S площадь пластины; d расстояние между пластинами.
Сферический конденсатор	R1 и R2 радиусы внешней и внутренней обкладок.
Цилиндрический конденсатор	h – высота цилиндров.

Вопросы.

Что называют электроемкостью двух проводников?

Почему понятие электроемкости неприменимо к диэлектрикам?

В каких единицах выражается электроемкость?

На какие виды делятся проводники?

За счет чего проводники проводят ток?

Перечислите диэлектрики в бытовой жизни

Раздел: Постоянный электрический ток

Тема №34: Стационарное электрическое поле. Схемы электрических цепей.

Цель занятия: сформировать понятие электрического тока. Рассмотреть элементы и схемы электрических цепей. Условное обозначение элементов цепей.

Лекционный материал.

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.

За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Количество зарядов, проходимых через поперечное сечение проводника за единицу времени, называют – силой тока.

Единица измерения силы тока Ампер (А)

Действия тока на проводник:

Проводник, по которому протекает электрический ток – нагревается

Электрический ток может менять химический состав проводника

Проводник с током может оказывать силовое воздействие на соседние токи

При протекании тока по проводнику, вокруг проводника образуется электрическое поле, которое совершает работу по перемещению заряда, таким образом, эта работа зависит от самого заряда и напряжения, подаваемого на проводник

A = Uq

Схемы электрических цепей.

Электрическая цепь – это совокупность элементов, подключенных между собой последовательно или параллельно.

Условные обозначения элементов

Тема №35. Закон Ома для участка цепи

Цели урока:

Образовательная: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи.

развивать умения сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов;

продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

Лекционный материал

Мы постараемся выяснить, как зависит сила тока от напряжения в участке цепи при постоянном сопротивлении этого участка и как сила тока зависит от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах.

Для этого разобьёмся на две группы: первая будет находить зависимость сила тока от напряжения на участке цепи при постоянном сопротивлении, вторая - зависимость сила тока от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах.

На столах у вас есть все необходимое оборудование, а также схемы эксперимента и таблицы, которые необходимо заполнить.

Внимательно следите за правильностью подключения измерительных приборов!

Послушаем выводы 1 группы: С увеличением напряжения сила тока в проводнике возрастает при постоянном сопротивлении, т.е. при

R = const, I~ U.

Послушаем 2 группы: С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается, т.е. при

U = const, I ~ 1/R.

Это выражение называется законом Ома для участка цепи.

Закон Ома читается так: “сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению”.

Данный закон немецкий физик Георг Ом открыл в 1827 году.

Историческая справка (доклад ученика):

Георг Ом (1787-1854) - немецкий физик-экспериментатор. Он родился 16 марта 1787 года в семье слесаря. Отец придавал большое значение образованию детей. Хотя семья постоянно нуждалась, Георг учился сначала в гимназии, а потом в университете. Сначала он преподавал математику в одной из частных школ Швейцарии. Физикой Георг Ом стал интересоваться позже. Свою научную деятельность начал с ремонта приборов и изучения научной литературы. Создание первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований, и Ом сделал важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей. В 1825 году он представил научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят электричество”. Сейчас это сообщение мы называем законом его имени. В честь этого ученого также названа единица сопротивления.

Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.

Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника.

Вопросы

Вариант 1

1. Как зависит сила тока от сопротивления проводника?

А. Сила тока прямо пропорциональна сопротивлению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

В.. Сила тока равна сопротивлению

Г. Этой зависимости нет

2. Математическая запись закона Ома

А. Б. В. I= UR Г.

3. В электрической цепи амперметр показывает 3 А, а вольтметр 6 В. Чему равно сопротивление резистора?

А. 2 Ом. Б. 0,5 Ом. В. 18 Ом Г. 3 Ом.

4. Напряжение на концах проводника увеличилось вдвое. Как изменилась сила тока, протекающего в проводнике?

А. Уменьшилась в 2 раза В. Увеличилась в 2 раза

Б. Не изменилась Г. Уменьшилась в 1,5 раза

5. Можно ли электрическую лампу, рассчитанную на напряжение

127 В, включать в цепь с напряжением 220 В?

А. Нельзя. Сила тока в цепи превысит допустимое значение, и лампа перегорит

Б. Можно. Ничего не произойдет

В. Можно, но только в цепях с постоянным током.

Вариант 2

1. Как зависит сила тока от напряжения проводника?

А. Сила тока пропорциональна напряжению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна напряжению.

В. Этой зависимости нет. Г. Сила тока равна напряжению

2. Формулировка закона Ома.

А. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротив лению и обратно пропорциональна напряжению на этом участке.

Б. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

В. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротивлению и напряжению на этом участке.

Г. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна произведению его сопротивления и напряжения на этом участке.

3. Сила тока электрической лампы 0,5 А, сопротивление спирали 10 Ом. Найти напряжение на концах спирали.

А. 8,5 В Б. 20 В. В. 0,05 В Г. 5 В.

4. Необходимо вдвое уменьшить силу тока в данном проводнике. Что для этого нужно сделать?

А. Увеличить напряжение в 2 раза

Б. Вдвое уменьшить сопротивление.

В. Уменьшить напряжение в 2раза Г. Ничего не делать.

5. Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нем и напряжения на его концах?

А. Сопротивление зависит от силы тока и напряжения

Б. Зависит от напряжения.

В. Не зависит.

Г. Зависит от силы тока.

Тема: «ЭДС. Закон Ома для полной цепи».

Цели урока: познакомить учащихся с условиями, необходимыми для существования тока в замкнутой цепи, дать понятие сторонних сил, ЭДС, познакомить учащихся с законом Ома для полной цепи.

Лекционные материалы

Чтобы ток в цепи существовал длительное время, нужно поддерживать на концах проводника постоянную разность потенциалов. Это делает источник тока (генератор). Если в цепи действуют только электрические силы, то работа их по замкнутому контуру равна нулю. На заряд должны действовать силы не только электрической, но и неэлектрической природы. Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, кроме электростатического происхождения, называются сторонними силами. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием электрических сил, называется потребителем или внешним участком. Здесь электрическая энергия превращается в другие виды. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием сторонних сил, называется источником тока или внутренним участком цепи. Здесь электрическая энергия получается за счет других видов энергии. Действие сторонних сил характеризуется электродвижущей силой (э.д.с.). (Провести гидродинамическую аналогию).

Определение: Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от его внутреннего устройства, называют электродвижущей силой (ЭДС). Ее измеряют работой сторонних сил, совершенной при перемещении единичного положительного заряда.

E = А /q

Единица ЭДС. в СИ — вольт (В).

В источнике тока под действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов, отдавая им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока. Т.о. источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним.

Составим цепь из источника тока и потребителя. ЭДС численно равна энергии, которую заряд приобрел в генераторе.

Напряжение равно той энергии, которую заряд теряет во внешней цепи. Кроме того, при движении во внутренней цепи заряд теряет энергию на преодоление сопротивления источника (I*r)

По закону сохранения энергии для заряда:

E = U + I*r

Т.к. U = I* R

E = I* R + I*r

E = I( R + r)

I= E /( R + r)

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи.

Проанализируем зависимость I ( R)

А) при R ↓ I ↑

При R ↑ I ↓

Б) при R→∞ (разрыв цепи) I→0

Напряжение на полюсах источника тока равно его ЭДС

В) при R→0 (короткое замыкание) I→ E / r (ток короткого замыкания)

Различают 2 типа соединений источников тока: последовательное и параллельное. А) последовательное

Заряд приобретает энергию в каждом источнике, поэтому E = E1*n ; r = r 1*n

Б) параллельное

Заряд приобретает энергию в 1 источнике, поэтому E = E1 ; r = r 1/n

Увеличение ЭДС дает только последовательное соединение, его используют, когда внутреннее сопротивление много меньше внешнего. Параллельное соединение используют, когда внутреннее сопротивление много больше внешнего. Если внешнее и внутреннее сопротивление примерно равны, то используют смешанное соединение источников.

Вопросы

Под действием каких сил происходит перемещение заряда в источнике тока?

Какая величина характеризует действие этих сил?

Прочитайте закон Ома для участка цепи. Для полной цепи.

Чем опасно короткое замыкание?

При каком виде соединения источников ЭДС увеличивается? Почему?

Тема №35: Работа и мощность постоянного тока.

Цель занятия: рассмотреть сторонние силы источников тока, показатель работы тока.

Лекционный материал.

Известно, что электрический ток – это направленное движение электрических зарядов. Если количество зарядов, проходящее через заданную площадь в единицу времени не меняется с течением времени, то такой ток называют постоянным. Ясно, что движение может быть направленным только под влиянием внешних электрических сил. Для того, чтобы ток оставался постоянным с течением времени, электрическая цепь, т.е. ряд проводников, соединенных параллельно и последовательно друг другу, должна быть замкнутой.

Отсюда следует, что силы не могут быть электростатическими, т.к. работа этих сил по замкнутому контуру всегда равна нулю. Обычно эти силы называют сторонними, подчеркивая их неэлектростатическое происхождение. Сила, отнесенная к величине перемещаемого заряда, по аналогии с электростатикой, называется напряженностью, а работа по перемещению единичного положительного заряда на каком-либо участке получила название электродвижущей силы. Однако обычно принято говорить об электродвижущей силе источника тока E, понимая под этим работу, совершаемую источником во всей цепи.

E =.

При разомкнутой цепи сторонние силы источника так перераспределяют заряды, что создаваемое ими поле компенсирует действие сторонних сил внутри источника. При замкнутой цепи заряды распределяются и вдоль проводников внешней цепи, создавая поле внутри их.

Вопросы.

Что называется электрическим током?

Что может заставить заряженные частицы упорядоченно двигаться?

Как можно создать электрическое поле?

Можно ли искру, возникшую в электрофорной машине, назвать электрическим током?

Тема №36: Электрический ток в различных средах.

Цель занятия: рассмотреть электрическую проводимость в металлах, жидкостях и вакууме. Явление электролиза и термоэлектронной эмиссии.

Лекционный материал.

Электрическая проводимость ( электропроводность) - это физическая величина , обратная сопротивлению, характеризует свойство вещества проводить электрический ток.
R - сопротивление
1/ R - электрическая проводимость

Электрический ток в вакууме.

Термоэлектронная эмиссия- это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла.
Нагретый металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако.

Электрический ток в вакууме возможен в электронных лампах.

4. Электрический ток в жидкостях.

Явление электролиза
- сопровождает прохождение электрического тока через жидкость;
- это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты;
Положительно заряженные анионы под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду, а отрицательно заряженные катионы - к положительному аноду. На аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны (окислительная реакция). На катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция).

Тема №37: Электрический ток в металлах.

Цель занятия: электронная проводимость металлов. Рассмотреть причины проводимости металлов. Зависимость сопротивления от температуры.

Лекционный материал.

Электрический ток в металлах

Носители свободных зарядов в металлах - свободные электроны, которые упорядоченно перемещаются вдоль проводника под действием электрического поля с постоянной средней скоростью (из-за тормозного действия положительно заряженных ионов кристаллической решетки).
Металлы обладают электронной проводимостью.

Зависимость сопротивления проводника R от температуры:

При нагревании размеры проводника меняются мало, а в основном меняется удельное сопротивление.
Удельное сопротивление проводника зависит от температуры:
где ро - удельное сопротивление при 0 градусов,
t - температура, - температурный коэффициент сопротивления
( т.е. относительное изменение удельного сопротивления проводника при нагревании его на один градус)

Для металлов и сплавов
Обычно для чистых металлов принимается
Таким образом, для металлических проводников с ростом температуры
увеличивается удельное сопротивление, увеличивается сопротивление проводника и уменьшается эл.ток в цепи.

Тема №38: Электрический ток в полупроводниках.

Цель занятия: сформировать понятия полупроводников. Рассмотреть донорные и акцепторные примеси. р –п переход.

Лекционный материал.

Электрический ток в полупроводниках.

Полупроводник - вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры., а это значит, что электрическая проводимость (1/R ) увеличивается - наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений.

Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями. При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.

Собственная проводимость бывает двух видов:
1) электронная ( проводимость "n " - типа)
При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.
Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности электрического поля.
Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.

2) дырочная ( проводимость " p" - типа )
При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".

№	Вопрос	Варианты ответов
1.	Какая из частиц является электрически нейтральной?	а) протон б) нейтрон в) электрон
2.	В каких единицах измеряется электрический заряд?	а) е б) Кл в) Дж г) Дж/кг
3.	Каким образом ведут себя одноимённые заряды?	а) отталкиваются б) притягиваются в) нейтрально
4.	Чему равен численно элементарный электрический заряд?	а) 3,2*10-19 Кл б) 1,6*10 -19 Кл в) 1,6*1019 Кл
5.	Заряды могут передаваться от одного тела к другому при взаимодействии. Такой процесс называется…	а) электрическим током б) электризацией в) трением г) передачей
6.	Выразите из закона Кулона квадрат расстояния между двумя точечными зарядами	а) б) в)
7.	По какой формуле можно определить напряжённость электростатического поля?	а) б) в)
8.	Как изменится напряжённость электрического поля при уменьшении величины заряда в 2 раза?	а) увеличится в 2 раза б) уменьшится в 2 раза в) увеличится в 4 раза г) уменьшится в 4 раза
9.	Из формулы напряжённости точечного заряда выразите квадрат расстояния от точки до заряда.	а) б) в)
10.	Вокруг чего существует электростатическое поле?	а) вокруг тока б) подвижных зарядов в) магнита г) неподвижных зарядов
11.	Формула для вычисления ёмкости плоского конденсатора	а) б) в)
12.	По какой формуле можно вычислить силу тока в проводнике?	а) б) в) г)
13.	При электросварке сила тока достигает 200А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 минуту?	а) 1200 Кл б) 200 Кл в) 3,3 Кл г) 12кКл
14.	Какие вещества являются хорошими проводниками электричества?	а) фарфор б) резина в) растворы солей г) металлы
15.	Чем по внутреннему строению отличаются проводники от непроводников электричества?	а) в проводниках нет свободных зарядов б) в проводниках есть свободные заряды в) непроводники более плотные
16.	Как изменится напряжённость электрического поля при увеличении величины заряда в 4 раза?	а) увеличится в 2 раза б) уменьшится в 2 раза в) увеличится в 4 раза г) уменьшится в 4 раза

Раздел: Магнитное поле

Тема №41: Стационарное магнитное поле.

Цель занятия: сформировать понятие магнитного стационарного поля. Силовые линии магнитного поля.

Лекционный материал.

Магнитное поле – это особая форма материи

В магнетизме полюса разного знака называют северным или южным.

Имена полюсов возникли в связи с использованием постоянных магнитов в компасах, где северный полюс ориентирован в северном направлении магнитного поля Земли.

. Магнитное поле обладает следующими свойствами:

порождается постоянными магнитами или движущимися электрическими зарядами;

его нельзя обнаружить органами чувств;

это поле можно обнаружить по действию на движущиеся электрические заряды;

оно оказывает ориентирующее действие на виток с током или магнитную стрелку;

основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции;

силовые линии магнитного поля замкнуты.

Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции . (Тл)

Тема №42: Сила Ампера. Сила Лоренца.

Цель занятия: рассмотреть силы, действующие на проводник с током и на движущийся заряд в магнитном поле.

Лекционный материал.

Взаимодействие двух прямых проводников.	F = IBLsin. .Для простоты будем считать их бесконечными так, что поле, создаваемое про-водником, по которому проходит ток I1, во всех точках другого проводника с током I2 (см. рис.24), имеет одно и то же значение, если проводники параллельны друг другу. В этом случае сила, действующая на отрезок проводни ка длиной L с током I2, равна F12 =BL I2, или, подставляя в эту формулу явное выражение для В, имеем:
Действие силы Лоренца на движущийся заряд.	как сила Лоренца, равна FЛ =q0uBsin. Учитывая, что скорость направленного движения заря-дов в проводнике – u –вектор, и что направление силы определяется по правилу правого винта, можно опреде-лить силу Лоренца как . Сила Лоренца максимальна, когда скорость отдельного заряда перпендикулярна вектору В,и равна нулю, когда заряд движется параллельно силовым линиям магнит-ного поля. В первом случае заряд вращается по окруж-ности, радиус которой определяется законом Ньютона:

Тема №43: Магнитные свойства вещества.

Цель занятия: сформировать понятия ферромагнетиков, парамагнетиков и диамагнетиков. Причины магнитных свойств веществ.

Лекционный материал.

Под действием магнитного поля все тела приобретают магнитные свойства – в веществе появляются собственные магнитные поля так, что теперь поле внутри вещества складывается из внешнего поля и собственного. В этом смысле принято говорить, что все тела являются магнетиками. Простейшее объяснение проявления магнетизма связано с гипотезой молекулярных токов, высказанной еще в начале XIX века Ампером. Согласно этой гипотезе в веществе циркулируют микроскопические замкнутые токи - молекулярные токи. С точки зрения современных представлений о строении вещества нетрудно заметить, что эта гипотеза предвосхитила электронную теорию строения атома, где каждый вращающийся вокруг ядра атома электрон представляет собой элементарный круговой ток.

В отсутствие внешнего поля орбиты молекулярных токов, а, следовательно, и их магнитные моменты рМ (напомним, что рМ =IS) ориентированы хаотически в пространстве так, что вещество не проявляет никаких магнитных свойств. При наложении внешнего магнитного поля моменты ориентируются вдоль силовых линий этого поля (также как рам-ка с током) так, что каждый бесконечно малый объем V вещества приобретает отличный от нуля магнитный момент, - вещество намагничивается. Суммарный магнитный момент единицы объема называется намагниченностью и определяется выражением:

Вопросы.

Что называется стационарным магнитным полем?

На какие виды делится сила воздействия магнитного поля?

Парамагнетики и их свойства

Что называется намагничиваемостью?

Тема №45: Явление электромагнитной индукции.

Цель занятия: рассмотреть опыты Фарадея. Изменение числа магнитных линий при возникновении явления электромагнитной индукции.

Лекционный материал.

В 1821 г. М.Фарадей поставил перед собой задачу: «Превратить магнетизм в электричество». Ему понадобилось 10 лет для решения поставленной задачи. Электрический ток, рассуждал Фарадей, способен намагнитить кусок железа. Не может ли магнит вызвать появление электрического тока? Долгое время эту связь обнаружить не удавалось. В лабораторном журнале Фарадея зарегистрировано обнаружение тока при введении магнита в катушку (или выведение из нее). Трудно было додуматься до главного, что только движущийся магнит может индуцировать электрический ток в катушке. Стрелка гальванометра отклоняется, следовательно, в цепи появился ток. Источника тока нет, а ток есть. В чем причина появления тока? Магнитное поле, окружающее магнит, вызывает появление электрического тока. А почему ток отсутствует, если магнит неподвижен? Магнитное поле, пронизывающее катушку не меняется. Величина, характеризующая магнитное поле в некотором замкнутом контуре магнитным потоком. Если изменяется магнитное поле, значит изменяется магнитный поток, а он пропорционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих контур. Такое явление называется явление электромагнитной индукции: заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле. Таким образом, число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Тема №46: Направление индукционного тока. Правило Ленца.

Цель занятия: Сформировать понятие правила Ленца. Определение направления индукционного тока с помощью этого правила.

Лекционный материал.

Для определения направления индукционного тока в замкнутом контуре используется правило Ленца: Индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток

При приближении магнита возникает сила отталкивания, при этом магнитный поток, пронизывающий контур – увеличивается. При удалении магнита – наоборот.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного необходимо так:

Установить направление линий магнитной индукции

Выяснить увеличивается ли магнитный поток поля через поверхность, ограниченную контуром или уменьшается

Установить направление линий магнитного поля индукционного тока

Применить правило Буравчика

Разгадайте ребус

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Раздел: Механические колебания

Тема №47: Механические колебания.

Цель занятия: Ввести понятия колебания и волны. Рассмотреть виды механических колебаний.

Лекционный материал.

Колебания – периодически повторяющиеся движения.

Волна – процесс распространения колебаний

Механические колебания

Вынужденные Свободные Автоколебания

под действием под действием под действием

постоянной внешней внутренних сил периодической внешней

силы силы

Физическая величина, обратная периоду колебаний, называется частотой колебаний:

Частота колебаний f показывает, сколько колебаний совершается за 1 с. Единица частоты – герц (Гц). Частота колебаний f связана с циклической частотой ω и периодом колебаний T соотношениями:

Вопросы.

Какие колебания называются гармоническими?

Приведите примеры вынужденных колебаний?

Приведите пример автоколебаний

Раздел: Электромагнитные колебания

Тема №49: Переменный электрический ток.

Цель занятия: рассмотреть основные устройства, используемые для получения переменного тока. Изучение схем принципов электрогенераторов.

Лекционный материал.

Переменным током называется ток, направление которого периодически изменяется с течением времени. Основным устройством, которое используется переменного тока, служит электрогенератор. Его действие основано на явлении электромагнитной индукции. Прямоугольная рамка помещается в зазор между полюсами магнита N и S так, что она может вращаться вокруг оси, проходящей через ее середину т.к. величины вектора магнитной индуцкии и площади рамки остаются постоянными, величина ЭДС электромагнит-

ной индукции (см. прошлую лекцию) определяется выражением

E = -,

Схема устройства электро - генератора.

где - угол между направлением магнитного поля В и нормалью к площади рамки S. Направление тока в рамке в выбранный момент времени определяется по правилу правой руки. В мощных генераторах рамка содержит несколько десятков или сотен витков, токи в ней достигают значительной величины, поэтому сама рамка делается неподвижной, чтобы избежать трущихся контактов, а магнитная система вращается вокруг рамки.

Тема №50: Трансформаторы

Цель занятия: Рассмотреть принцип действия трансформаторов. Роль трансформаторов в жизни.

Лекционный материал.

Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п.

Трансформаторы.

Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как крошечные совсем, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.

Вопросы.

В чем предназначение трансформатора?

Что служит устройством переменного тока?

Тема №51: Производство, передача и использование электрической энергии

Цель занятия: сформулировать и систематизировать знания о переменном токе, сопротивлениях в цепи переменного тока

Лекционный материал.

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую.

Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого, газообразного). На тепловых электрических станциях электроэнергия вырабатывается вращающимся генератором, имеющим привод от теплового двигателя, чаще всего паровой, реже газовой турбины. Менее распространены (в основном в удаленных районах) дизельные электростанции.

Коэффициент полезного действия современных ТЭС с паровыми турбинами достигает 40 %, с газовыми турбинами — не превышает 34 %. На ТЭС с паротурбинным приводом возможно использование любого вида топлива; газотурбинные станции пока используют только жидкое и газообразное. Однако паровая турбина не столь маневренна, как газовая. Появившиеся в 50-е годы нашего века атомные электростанции (АЭС) также имеют паротурбинный привод электрогенератора и отличаются от традиционных ТЭС лишь типом котла (парогенератора). По виду отпускаемой энергии паротурбинные ТЭС на органическом топливе подразделяются на конденсационные электрические станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

На КЭС установлены турбоагрегаты конденсационного типа, они производят только электроэнергию.

Тема №52: Волна. Свойства волн и основные характеристики

Цель занятия: сформулировать и систематизировать знания о природе электромагнитных волн, их свойствах, закономерности распространения.

Лекционный материал.

Волна – это процесс, который происходит в веществе. Мы смотрим на озеро и видим: волны бегут. Причем, что интересно, волны – то бегут, а вода не бежит! Вода остается на месте. Частички воды (молекулы) просто периодически колеблются, поднимаясь то вверх, то вниз, создавая иллюзию перемещения воды.

Электромагнитная волна – это система взаимно перпендикулярных, периодически изменяющихся электрических и магнитных полей.

Свойства электромагнитных волн:

-распространяются не только в веществе, но и в вакууме;
- распространяются в вакууме со скоростью света ( С = 300 000 км/c);
- это поперечные волны;
- это бегущие волны (переносят энергию).

Задание. Установите стрелочками соответствие

Рентгеновские лучи Огонь Полоний Снимок флюорографии УФ лучи	Инфракрасные лучи Гамма излучения Рентгеновские лучи Эритемная лампа Вакуумная колба с электродами

Тема №53: Опыты Герца

Цель урока: рассмотреть открытие опыта Герца, изучить явление ЭДС индукции.

Лекционный материал.

Каждый проводник, по которому протекает электрический ток, находится в собственном магнитном поле.

При изменении силы тока в проводнике меняется магнитное поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет к возникновению вихревого электрического поля и в цепи появляется ЭДС индукции. Это явление называется самоиндукцией

Самоиндукция - явление возникновения ЭДС индукции в электрической цепи в результате изменения силы тока. Возникающая при этом ЭДС - называется ЭДС самоиндукции

Тема №54: Изобретение радио А. С. Поповым

Цель занятия: Рассмотреть принципы радиосвязи

Лекционный материал.

Если цепь замыкается, то в цепи возникает электрический ток. Наличие катушки индуктивности обуславливает возникновение ЭДС самоиндукции, которая своим действием препятствует возрастанию разрядного тока конденсатора. В тот момент, когда напряжение на конденсаторе становится равным нулю, ток через индуктивность достигает максимума. В дальнейшем ЭДС самоиндукции стремится поддержать этот ток, что приводит к перезарядке конденсатора до некоторого напряжения обратной полярности. Процесс перезарядки конденсатора повторяется определенное число раз в зависимости от величины потерь энергии на сопротивлении. Способность контура к перезарядке характеризуется качеством контура или добротностью.

Вопросы.

Какое явление называется самоиндукцией?

Какая величина называется индуктивностью?

По какой формуле вычисляется энергия магнитного поля?

Как изменится энергия магнитного поля если силу тока в цепи увеличить в 2 раза?

Какой буквой обозначается и в чем выражается индуктивность?

По какой формуле вычисляется индуктивность?

ВВЕДЕНИЕ В ОПТИКУ

Раздел: Световые волны

Тема №55: Введение в оптику Основные законы геометрической оптики

Цель занятия: сформулировать и систематизировать знания о природе электромагнитных волн, их свойствах, закономерности распространения.

Лекционный материал.

Линза – это прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями. Линза считается тонкой (тонкая линза), если ее толщина много меньше, чем радиусы кривизны R1 и R2 обеих поверхностей.

d	М

a N b

c

Главная оптическая ось линзы – это прямая (ab), проведенная через центры сферических поверхностей.

Оптический центр линзы – это точка О, лежащая на оптической оси, через которую любой луч проходит не изменяя своего направления.

Фокальной плоскостью – называется плоскость М N, проведенная через фокус линзы перпендикулярно к главной оптической оси.

Побочная оптическая ось - это любая прямая (сd), проходящая через оптический центр линзы, но не совпадающая с главной оптической осью.

Лучи, параллельные оптической оси, после

прохождения через собирающую линзу собираются

в фокусе F. Расстояние от оптического центра линзы	F

до ее фокусов называется фокусным расстоянием – F

У всякой линзы имеются два фокуса по обе стороны от нее.

Тема №56: Дисперсия света

Цель занятия: сформулировать	и	систематизировать	знания	о дисперсии	свете,	закономерностях	его распространения в средах и возможностях применения для медика- биологических исследований.

Лекционный материал.

Под дифракцией понимают явления, наблюдаемые при распространении волн в среде с резкими неоднородностями (края экранов, отверстия и др.), что связано с отклонениями от их прямолинейного распространения. Это приводит, в частности для световых волн, к огибанию волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени.

В опыте Т. Юнга видим дифракцию, т. е.отклонение света от прямолинейного распространения

Здесь две когерентные волны

Теория дифракционной решетки

У решетки есть период d = a+b

Разность хода

Δd = dsinα

Sinα=tgα =y/x

При этом

dsinα = 2k λ/2 – max

Занятие №57: Измерение длины световой волны

Цель занятия: практическое измерение длины волны. Установление соответствия длины световой волны со скоростью волны в среде.

Практическая работа

«Измерение длины световой волны при помощи дифракционной решетки».

Работу выполнили:___________________________________________________

Цель работы:________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Теоретическая часть:

1.Интерференцией света называется явление______________________________________________________________

_____________________________________________________________________

2.Интерференционный максимум наблюдается при условии______________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Дифракция света это явление______________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.Дифракционная решетка представляет собой________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.Максимум у дифракционной решетки наблюдается при условии___________________________________________________________

Оборудование: источник электропитания, лампа, ключ, экран со щелью, дифракционная решетка, магнитный держатель, планшет, лист с разметкой, соединительные провода.

Монтаж экспериментальной установки:

Накройте планшет листом с разметкой. Соедините лампу с ключом и подключите к источнику тока. На одном краю планшета поверх листа с разметкой установите лампу, ключ и экран. Лампу устанавливают так, чтобы её нить накала располагалась на осевой линии координатной сетки. Экран и нить накала должны располагаться на одной линии координатной сетки, перпендикулярной осевой линии. На противоположной стороне планшета установите магнитный держатель с закрепленной на нем дифракционной решеткой. Центр дифракционной решетки должен располагаться на одной линии центром нити накала лампы (на осевой линии).

Проведение эксперимента:

1.Включите лампу и, посмотрев на нее сквозь дифракционную решетку, пронаблюдайте дифракционные спектры первого порядка. Чтобы увидеть дифракционную картину необходимо смотреть на лампу под некоторым углом относительно линии, соединяющей решетку и лампу

2.Перемещая экран вдоль координатной линии, совместите его щель с линией красного цвета дифракционного спектра.

3.Измерьте по координатной сетке расстояние от лампы до решетки и расстояние от середины нити лампы до щели экрана, совмещенной с красным цветом.

4.Используя формулу для определения положения дифракционного максимума, вычислите величину длины волны красного цвета.

5.Повторите измерения и вычислите длину волны фиолетового цвета.

Вывод:____________________________________________________________________________________________________________________________________

Раздел: Элементы Теории Относительности

Тема № 59 Элементы специальной теории относительности

Цель занятия: Сформировать понятия относительности, рассмотреть принципы относительности. Изучить причины противоречия между двумя постулатами Эйнштейна.

Лекционный материал

В начале XX века глубокое, всестороннее обсуждение накопленных экспериментальных данных и сформировавшихся теоретических представлений привели Эйнштейна к пересмотру принципов классической физики и, в первую очередь, представлений о пространстве и времени. В результате была создана специальная теория относительности, которая расширила границы классической физики, включив сюда также явления, связанные с движениями с большими скоростями.

В основу этой теории Эйнштейн (1905 г.) положил два непреложных экспериментальных факта (постулаты Эйнштейна):

а) принцип относительности, который является распространением принципа относительности Галилея на все физические явления,

б) абсолютность скорости света – скорость света не зависит от состояния движения его источника.

Первый из этих двух постулатов, составляющих основу теории Эйнштейна, был известен, фактически, со времен Галилея, а второй – не вызывал сомнения после опытов Майкельсона и Морли. Так чем же объясняется та революционная роль, которая заслуженно приписывается теории, построенной на этих постулатах, и самому Эйнштейну? Дело в том, что хотя эти факты и были известны, всегда избегали рассматривать их вместе, т.к. последствия, получаемые из этого «противоречили здравому смыслу».

Впервые причину кажущегося противоречия между двумя приведенными постулатами понял Эйнштейн. Оно лежит в основе классических представлений о пространстве и времени и, в первую очередь, в понятии одновременности, которое считалось в классической физике «само собой разумеющимся» и даже специально не определялось. С этим понятием связана процедура синхронизации часов. Если часы стоят рядом друг с другом, то их синхронизация не вызывает трудности. А если они далеки друг от друга? Действительно, как следует синхронизировать удаленные друг от друга часы? Для синхронизации часов Эйнштейн предложил использовать световые импульсы.

Одновременность работы часов, распределенных в данной системе отсчета, означает:

а) все часы работают в одном и том же темпе, т.е. стрелки этих часов вращаются с одной и той же угловой скоростью,

б) все часы в какой-то момент имеют одни и те же показания.

Для выполнения первого условия можно, например, посылать от часов А короткие световые импульсы с периодичностью в одну минуту (рис.4.2). Если все остальные часы принимают эти сигналы с той же периодичностью, то первое условие выполнено.

Вопросы.

Сформулируйте постулаты специальной теории относительности.

В чем состоит возражение Ритца?

Как определяется одновременность событий?

Докажите относительность одновременности.

Что дают преобразования Лоренца?

Тема № 60 Постулаты Эйнштейна

Цель занятия: Изучить причины противоречия между двумя основными постулатами Эйнштейна.

Лекционный материал

В основе теории относительности лежат два постулата.

Для объяснения отрицательных результатов опыта Майкельсона и других оптов, которые должны были обнаружить движение Земли относительно эфира, вводились различные гипотезы. С помощью этих гипотез пытались объяснить, почему не удается обнаружить преимущественную систему отсчета (считали, что такая система в действительности якобы имеется).

Совсем по-иному подошел к проблеме Эйнштейн: не стоит изобретать различные гипотезы для объяснения отрицательных результатов всех попыток обнаружить различие между инерциальными системами. Законом природы является полное равноправие всех инерциальных систем отсчета в отношении не только механических, но и электромагнитных процессов. Нет никакого различия между состоянием покоя и равномерного прямолинейного движения.

Принцип относительности – главный постулат теории Эйнштейна. Его можно сформулировать так: все процессы природы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета.

Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы в природа, в том числе и на электромагнитные. Но теория относительности основывается не только на принципе относительности. Имеются еще второй постулат: скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета. Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового сигнала.

Скорость света занимает, таким образом, особое положение. Более того, как вытекает из постулатов теории относительности, скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью передачи взаимодействия в природе.

Для того, чтобы решиться сформулировать постулаты теории относительности, нужна была большая научная мысль, т.к. они противоречили классическим представлениям о пространстве и времени.

В самом деле, допустим, что в момент времени, когда начала координат инерциальных систем отсчета К и К1 , движущихся друг относительно друга со скоростью v, совпадают, в начале координат происходит кратковременная вспышка света. За время t системы сместятся друг относительно друга на расстояние vt, а сферическая волновая поверхность будет иметь радиус ct:

Системы К и К1 равноправны, и скорость света одинакова в той и другой системе. Следовательно, с точки зрения наблюдателя, связанного с системой отсчета К, центр сферы будет находиться в точке О, а с точки зрения наблюдателя, связанного с системой отсчета К1, он будет находиться в точке О1. Но ведь не может одна и та же сферическая поверхность иметь центры О и О1. Это явное противоречие вытекает из рассуждений, основанных на постулатах теории относительности. Противоречие здесь действительно есть. Но не внутри самой теории относительности. Имеется

противоречие с классическими представлениями о пространстве и времени, которые при больших скоростях уже несправедливы.

Тема №61: Элементы релятивистской динамики.

Цель занятия: систематизировать знания о принципах относительности в динамике. Преимущества системы отсчета.

Лекционный материал.

После создания электродинамики возникли сомнения в справедливости принципа относительности Галилея применительно к электромагнитным явлениям.

Принцип относительности в механике и электродинамике. После того как во второй половине XIX века Максвеллом были сформулированы основные законы электродинамики, возник вопрос, распространяется ли принцип относительности, и на электромагнитные явления. Иными словами, протекают ли электромагнитные процессы (взаимодействие зарядов и токов, распространение электромагнитных волн и т.д.) одинаково во всех инерциальных системах отсчета? Или, может быть, равномерное прямолинейное движение, не влияя на механические явления, оказывает некоторое воздействие на электромагнитные процессы?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно было выяснить, меняются ли основные законы электродинамики при переходе от одной инерциальной системы к другой или же подобно законам Ньютона они остаются неизменными. Только в последнем случае можно отбросить сомнения в справедливости принципа относительности применительно к электромагнитным процессам и рассматривать этот принцип как общий закон природы.

Законы электродинамики сложны, и строгое решение этой задачи – нелегкое дело. Однако уже простые соображения, казалось бы, позволяют найти правильный ответ. Согласно законам электродинамики скорость распространения электромагнитных волн в вакууме одинакова по всем направлениям и равна: c = 3 · 108 м/с. Но, с другой стороны, в соответствии с законом сложения скоростей механики Ньютона скорость может равняться c только в одной избранной системе отсчета. В любой другой системе отсчета, движущейся по отношению к этой избранной системе со скоростью v, скорость света должна уже равняться c ─ v. Это означает, что если справедлив обычный закон сложения скоростей, то при переходе от одной инерциальной системы к другой законы электродинамики должны меняться так, чтобы в этой новой системе отсчета скорость света уже равнялась не с, а c ─ v.

Таким образом, обнаружились определенные противоречия между электродинамикой и механикой Ньютона, законы которой согласуются с принципом относительности. Возникшие трудности пытались преодолеть тремя различными способами.

Первая возможность состояла в том, чтобы объявить несостоятельным принцип относительности в применении к электромагнитными явлениям. Эту позицию отстаивал великий голландский физик, основатель электронной теории Х. Лоренц. Электромагнитные явления еще со времен Фарадея рассматривались как процессы в особой, всепроникающей среде, заполнявшей все пространство, ─ «мировом эфире». Инерциальная система отсчета, покоящаяся относительно эфира, ─ это согласно Лоренцу особая преимущественная система. В ней законы электродинамики Максвелла справедливы и имеют наиболее простую форму. Лишь в этой системе отсчета скорость света в вакууме одинакова по всем направлениям.

Вторая возможность состоит в том, чтобы считать неправильными уравнения Максвелла и пытаться изменить их таким образом, чтобы они при переходе от одной инерциальной системы к другой (в соответствии с обычными, классическими представлениями о пространстве и времени) не менялись. Такая попытка, в частности, была предпринята Г. Герцем. По Герцу, эфир полностью увлекается движущимися телами, и поэтому электромагнитные явления протекают одинаково, независимо от того, покоится тело или движется. Принцип относительности справедлив.

Наконец, третья возможность разрешения указанных трудностей состоит в отказе от классических представлений о пространстве и времени, с тем, чтобы сохранить как принцип относительности, так и законы Максвелла. Это наиболее революционный путь, ибо он означает пересмотр в физике самых глубоких, самых основных представлений. С данной точки зрения оказываются неточными не уравнения электромагнитного поля, а законы механики Ньютона, согласующиеся со старыми представлениями о пространстве и времени. Изменять нужно законы механики, а не законы электродинамики Максвелла.

Единственно правильной оказалась именно третья возможность. Последовательно развивая её, А. Эйнштейн пришел к новым представлениям о пространстве и времени. Первые два пути, как оказалось, опровергаются экспериментом.

При попытках Герца изменить законы электродинамики Максвелла выяснилось, что новые уравнения не способны объяснить ряд наблюдаемых фактов. Так, согласно теории Герца движущаяся вода должна полностью увлекать за собой распространяющийся в ней свет, т.к. она увлекает эфир, в котором свет распространяется. Опыт же показал, что в действительности это не так.

Точка зрения Лоренца, согласно которой должна существовать избранная система отсчета, связанная с мировым эфиром, пребывающим в абсолютном покое, также была опровергнута прямыми опытами.

Если бы скорость света была равна 300 000 км/с только в системе отсчета, связанной с эфиром, то, измеряя скорость света в произвольной инерциальной системе, можно было бы обнаружить движение этой системы по отношению к эфиру и определить скорость этого движения. Подобно тому как в системе отсчета, движущейся относительно воздуха, возникает ветер, при движении по отношению к эфиру (если, конечно, эфир существует) должен быть обнаружен «эфирный ветер». Опыт по обнаружению «эфирного ветра» был поставлен в 1881 г. американскими учеными А. Майкельсоном и Э. Морли по идее, высказанной за 12 лет до этого Максвеллом.

В этом опыте сравнивалась скорость света в направлении движения Земли и в перпендикулярном направлении. Измерения проводились очень точно с помощью специального прибора – интерферометра Майкельсона. Эксперименты ставились в разное время суток и различные времена года. Но всегда получался отрицательный результат: движения Земли по отношению к эфиру обнаружить не удалось.

Тема №62: Элементы специальной теории относительности

Цель занятия: Сформировать понятия относительности, рассмотреть принципы относительности. Изучить причины противоречия между двумя постулатами Эйнштейна.

Лекционный материал

Причиной несостоятельности классических представлений о пространстве и времени является неправильное предположение о возможности мгновенной передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Существование предельной конечной скорости передачи взаимодействий вызывает необходимость глубокого изменения обычных представлений о пространстве и времени, основанных на повседневном опыте.

Для синхронизации часов естественно прибегнуть к световым или вообще электромагнитным сигналом, т.к. скорость электромагнитных волн в вакууме является строго определенной, постоянной величиной.

Рассмотрим подробнее простой метод синхронизации часов, не требующий никаких вычислений. Допустим, что космонавт хочет узнать, одинаково ли идут часы А и В, установленные на противоположных концах космического корабля.

Для этого с помощью источника, неподвижного относительно корабля и расположенного в его середине, космонавт производит вспышку света. Свет одновременно достигает обоих часов.

Если показания часов в этот момент одинаковы, то часы движутся синхронно. Часы на носу корабля удаляются от того места, где произошла вспышка света источника (точка с координатой ОС), и, чтобы достигнуть часов А, свет должен преодолеть расстояние, большее половины длины корабля.

Напротив, часы В на корме приближаются к месту вспышки, и путь светового сигнала меньше половины длины корабля (на рисунках слева показано, как, в первом случае, координаты х и х1 совпадают в момент вспышки, потом, как свет достигает часов В). Поэтому наблюдатель в системе К приходит к выводу, что сигналы достигают часов неодновременно. Два любых события в точках А и В, одновременные в системе К1, неодновременны в системе К. Но в системе принципа относительности системы К1 и К совершенно равноправны. Ни одной из этих систем нельзя отдать предпочтение. Поэтому мы вынуждены прийти к заключению, что одновременность пространственно разделенных событий относительна. Причиной относительности одновременности является, как мы видим, конечность скорости распространения сигналов.

Одновременность событий относительна. Представить себе это наглядно, «почувствовать», мы не в состоянии из-за того, что скорость света много больше тех скоростей, с которыми движемся мы.

Вопросы.

Сформулируйте постулаты специальной теории относительности.

В чем состоит возражение Ритца?

Как определяется одновременность событий?

Докажите относительность одновременности.

Что дают преобразования Лоренца?

Выводите формулы лоренцева сокращения длин и замедления хода времени.

Как разрешается «парадокс близнецов»?

Выводите релятивистский закон преобразования скоростей.

Раздел: Излучение и спектры

Тема №63: Излучение и спектры. Шкала электромагнитных излучений.

Цель занятия: систематизировать знания о видах электромагнитных волн.

Лекционный материал.

Свойства электромагнитных волн:

-распространяются не только в веществе, но и в вакууме;
- распространяются в вакууме со скоростью света ( С = 300 000 км/c);
- это поперечные волны;
- это бегущие волны (переносят энергию).

Радиоволны—это электромагнитные волны (c длиной волны от более чем 10000м до 0,005м), служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов. В радиосвязи радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне. Радиоволны различной длины распространяются по-разному.

Вопросы.

Где применяют шкалу электромагнитных колебаний?

Перечислите свойства электромагнитных волн

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Раздел: Световые кванты

Тема №65: Законы фотоэффекта.

Цель занятия: сформировать понятие фотона, поглощающая способность. Рассмотреть равновесные системы.

Лекционный материал.

Поглощательная способность это доля энергии, поглощенная телом из падающего на него потока.

По определению aωT не может быть больше единицы. Для тела, полностью поглощающего упавшее на него излучение всех частот, aωT = 1. Такое тело называется абсолютно черным. Будем в дальнейшем обозначать испускательную и поглощательную способность абсолютно черного тела и . Тело, для которого aωT ≡ aT =const<1, называют серым. Если = 0, это или абсолютно прозрачное тело или абсолютно зеркальное.

Между испускательной Е ,Т и поглощательной А ,Т способностями существует

Излучение в замкнутой полости.	определенная взаимосвязь. Для установления этой взаимосвязи рассмотрим некую замкнутую полость, вырезанную внутри изолированного от внешних воздействий тела(см.рис.60). Каждый участок поверхности полости излучает и поглощает лучистую энергию. Согласно законам термодинамики через не-которое время внутри полости наступит равновесие – темпера-тура всех ее частей(и излучения тоже) станет одинаковой. Излучение, находящееся в тепловом равновесии с окружающими телами, называется

равновесным. Опыт показывает, что в природе излучение всегда равновесно, т.е.его интенсивность и спектральный состав в точности соответствует температуре излучившего его тела.

Дайте определения следующим понятиям и величинам

Электромагнитного излучения; Приемника энергии излучения; Эффективного потока излучения; Теплового излучения;

Тема №66: Фотоны. Гипотеза де Бройля.

Цель занятия: проверить и систематизировать знания о фотонах.

Лекционный материал.

В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул идею о том, движение любой частицы вещества представляет собой волновой процесс, частота и волновой вектор которого определяются равенствами (см. (11))

,

где Е и - энергия и импульс частицы. Подставляя во второе из приведенных равенств формулу , получаем формулу де Бройля

.

Величина в (16) называется дебройлевской длиной волны. Идея о существовании волновых свойств у частицы получила название гипотезы де Бройля.

Гипотеза де Бройля была встречена очень настороженно. Это было связано с тем, что в то время отсутствовали какие-либо опытные данные, её подтверждающие. Отметим, что для макротел длина волны де Бройля очень мала. Так, если m=1г , , то

м.

Физическое содержание гипотезы де Бройля состоит в том, что корпускулярно-волновой дуализм распространяется на любые частицы вещества. Корпускулярно-волновой дуализм – общее, универсальное свойство движений в микромире.

x пучок электронов 0

Вопросы.

Зачем нужна квантовая механика?

Каков предмет квантовой механики?

В чем состоит квантовая гипотеза Планка?

Тема №67: Квантовые свойства света.

Цель занятия: рассмотреть взаимодействия электромагнитных излучений. Сформировать понятие фотонного газа.

Лекционный материал.

Одним из важнейших, принципиальных вопросов электродинамики является вопрос о механизме взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Ответ на него – важнейшая задача физики.

Если заряженную частицу поместить в электромагнитное поле, то возникает действующая на частицу сила Лоренца, под влиянием которой частица совершает вынужденные колебания. На процесс раскачивания частицы затрачивается энергия электромагнитной волны – происходит поглощение энергии электромагнитного поля заряженной частицей.

Но колебания частицы являются ускоренным движением, при ускорении частицы способны излучать электромагнитные волны. Следовательно, часть энергии частица испускает в виде электромагнитных волн. Значит, классический механизм состоит в вынужденных колебаниях заряженной частицы в электромагнитном поле, в результате которых частица поглощает и одновременно испускает электромагнитные волны.

Каков же квантовый механизм взаимодействия излучения с веществом? С квантовой точки зрения, взаимодействие света с веществом представляет собой столкновение фотонов с частицами вещества, при котором происходит обмен энергией и импульсом между электронами, атомами, молекулами, с одной стороны, и световыми квантами - с другой. Этот обмен приводит к излучению и поглощению электромагнитных волн веществом.

Образно говоря, электромагнитное излучение – это фотонный газ, частицы которого непрерывно сталкиваются с частицами вещества, обмениваясь с ними энергией и импульсом (и другими физическими характеристиками).

К элементарному акту столкновения фотона с частицей вещества естественно применить законы сохранения энергии и импульса, ибо они имеют универсальный характер.

Пусть и - энергия и импульс некоторой физической системы, а и - энергия и импульс фотона в начальном состоянии, т.е. до взаимодействия света с физической системой. Далее, и - энергия и импульс той же системы, и - энергия и импульс фотона в конечном состоянии, после указанного взаимодействия. Физическая картина взаимодействия заключается в том, что рассматриваемая система поглощает один квант света с энергией и импульсом и излучает другой – с и . При этом сама система совершает переход

(,)	(,)

из одного состояния в другое.

Законы сохранения, описывающие рассматриваемый процесс, могут быть записаны так:

(12)

Эти равенства описывают три типа различных процессов, происходящих при взаимодействии:

- поглощение фотона,

- излучение фотона,

и - рассеяние фотона.

Указанные процессы называются квантовыми, так как они происходят с участием квантов света.

Вопросы.

Докажите, что свободный электрон не может поглотить фотон.

Исходя из квантовых представлений, обоснуйте (и получите формулу) наличие коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра.

Основываясь на квантовых представлениях, получите формулу для расчета величины комптоновского смещения при рассеянии рентгеновского излучения на свободном покоящемся электроне.

Основываясь на квантовых представлениях, получите формулу для расчета величины комптоновского смещения при рассеянии рентгеновского излучения на релятивистском электроне.

Тема №68: Химическое действие света.

Цель занятия: систематизировать знания процессов фотосинтеза и фотографирования.

Лекционный материал.

Под действием света могут происходить следующие процессы: присоединение атомов к молекулам, диссоциация, фотохимическая реакция, реакция синтеза.

Фотосинтез — процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода растениями и некоторыми микроорганизмами. Обеспечивает круговорот кислорода в природе.

Фотохимическая реакция разложения бромистого серебра AgBr составляет основу фотографии.

Процесс получения фотографии

Процесс получения фотоснимка состоит из четырех операций: фотосъемки, проявления фотопленки, ее закрепления (фиксирования) и фотопечати.

Фотосъемка — получение действительного изображения объекта в светочувствительном слое (эмульсия) фотопленки.

Фотоэмульсия: желатин, мелкие зерна AgBr. Квант энергии hv отрывает электроны от некоторых ионов брома, которые захватываются ионами серебра. В зернах AgBr образуются нейтральные атомы, количество которых пропорционально освещенности пленки. Эти атомы образуют скрытое изображение объекта съемки.

Проявление фотопленки: проявитель гидрохинон восстанавливает бромистое серебро в свободное металлическое серебро.

В процессе закрепления в растворе тиосульфата натрия Na2S2O3 происходит удаление из фотослоя всех светочувствительных зерен солей серебра, не успевших разложиться. Закрепление завершается промывкой пленки в воде.

Фотопечать — перенос изображения с фотопленки на светочувствительную фотобумагу.

Негативное изображение с фотопленки проецируют на фотобумагу, где образуется скрытое позитивное изображение. Затем эту фотобумагу с изображением проявляют, фиксируют, промывают, сушат и получают фотографию объекта.

Занятие №69: Решение задач.

Цель занятия: проверить знания и их системность о законах отражения.

На рисунках 1-4 изображен «дальнозоркий» глаз. Напряжение аккомодации отсутствует и - изображение бесконечно удаленной точки. При «включении аккомодации» положение изображения изменяется.
рис. 1	рис. 2	рис. 3	рис. 4
Правильная ситуация изображена…
1) на рис. 1	2) на рис. 3	3) на рис. 2	3) на рис. 2

На поляризатор П падает частично-поляризованный свет, амплитуды колебаний светового вектора которого в направлениях перпендикулярном и параллельном оси поляризатора . Если ось поляризатора повернуть из положения в положение , то интенсивность выходящего из поляризатора света…
В опыте Юнга два когерентных точечных источника (в воздухе) излучают свет с длиной волны нм. Расстояние между источниками мм, расстояние до экрана наблюдения м. Оптическая разность хода волн, интерферирующих в точке А экрана наблюдения, равна мкм. Координата точки наблюдения равна…

Раздел: Атомная физика

Тема №70: Квантовые постулаты Бора.

Цель занятия: сформулировать и систематизировать знания о природе излучения, его закономерности, ослабление веществом и физических основах применения в медицине.

Лекционный материал.

Поток электронов, испущенных катодом, падает на анод. Электрон, падая на анод, тормозится и испускает рентгеновские кванты. Если U – напряжение между катодом и анодом, то непосредственно перед столкновением энергия электрона равна . Если – энергия электрона после столкновения, - энергия испускаемого кванта, то получаем закон сохранения:

.

Но т.к. , то отсюда	/=max – это максимальная частота рентгеновских фотонов. Значит - это наименьшая длина волны рентгеновских квантов. Получаем коротковолновую границу рентгеновского тормозного излучения: в тормозном излучении имеются лишь фотоны с длиной волны , . Как видим, рассматриваемое явление, как и фотоэффект, - чисто квантовое.

Вопросы.

Что такое красная граница фотоэффекта?

Что такое коротковолновая граница тормозного рентгеновского излучения?

В чём состоит гипотеза де Бройля?

Каков физический смысл волны де Бройля?

Каков физический смысл спектральной плотности энергии?

В чем состоит ультрафиолетовая катастрофа?

Чему равна масса покоя фотона? масса движения?

Тема №71: Излучение и поглощение света атомом.

Цель занятия: сформировать и систематизировать знания о строении атомных ядер, их устойчивости и распада.

Лекционный материал.

Электромагнитная, звуковая это особая волна – волна материи.

Представим себе мысленный эксперимент: на непрозрачный для электронов экран с двумя щелями падает пучок электронов. Электроны проходят сквозь щели и попадают на второй экран. Если закрыта щель 2, на экране получаем кривую (распределение интенсивности ). Если закрыта щель 1, то получаем кривую (распределение интенсивности ). Вопрос: какой будет картина, если открыты обе щели? Согласно классическим представлениям, будет просто наложение двух предыдущих распределений с результирующей интенсивностью . Так должно быть, т.к. согласно классической механике электрон может пройти либо через щель 1, либо через щель 2, и при этом электрон, проходя через щель 1, не почувствует влияния щели 2

В действительности же получается другая картина: Это значит, что электрон, проходя через щель 1, чувствует влияние соседней щели. Возникает интерференция электронных волн, проходящих через щели 1 и 2. Классическая механика не способна это объяснить. Указанный эксперимент говорит о том, что у микрочастицы нет определённой траектории.

Вопросы

В чем состоит корпускулярно-волновой дуализм применительно к электромагнитному излучению? к электронам?

Привести математическую формулировку дуализма.

Чем отличается частица от волны согласно представлениям классической физики?

Тема №72: Лазеры.

Цель занятия: рассмотреть принципы работы лазеров.

Лекционный материал.

Возбужденные ионы спонтанно излучают фотоны в направлении, параллельной оси кристалла (фотоны, движущиеся в других направлениях, вылетают из кристалла). Развивается каскад, так как фотоны многократно проходят вдоль кристалла, отражаясь от его торцов. Когда пучок становится достаточно интенсивным, часть его выходит через полупрозрачный торец кристалла. Лазер работает в импульсном режиме (несколько импульсов в минуту). Внутри кристалла выделяется большое количество тепла и его нужно интенсивно охлаждать, что осуществляется с помощью жидкого воздуха.

В 1961 г. Джаваном был создан первый гелий – неоновый лазер, 1963 г. – были созданы полупроводниковые лазеры.

Биологическое воздействие лазерного излучения.

Термический эффект. При поглощении лазерного излучения значительная часть энергии переходит в теплоту. В биологической ткани поглощение происходит избирательно, так как входящие в состав тканей клетки, гормоны и т. д. имеют различные показатели отражения и поглощения света. Поражение ткани лазерным излучением (мощным) сходно с ожогом, возникающим под действием ТВЧ, но с более резкой границей пораженного участка. Вследствие термического эффекта происходит коагуляция белка, образование тромбов в веках, разрушение тканей, что используется в лазерной хирургии.

Ударный эффект. В жидких компонентах тканей и клеток образуется ударная волна, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью. Ударная волна, распространяясь во внутренних тканях, может повреждать их без каких-либо внешних проявлений. Так, наблюдалась гибель морских свинок при облучении головы излучением с энергией 100 Дж. Внутри черепа в объеме 1 мм3 вещество мозга нагрелось до 500°С, ткань перешла в газообразное состояние, внутри черепа развилось давление до 20 атм., что привело к гибели животного.

Электрические явления. При попадании атомов и молекул в электромагнитное поле образуются электрические диполи, что приводит к изменению электрических параметров вещества, а также к деформации тел пропорционально квадрату напряженности поля Е2. Это явление называют электрострикцией. Например, при облучении печени хомяков и морских свинок лазерным излучением с энергией 250 Дж удельное сопротивление печени вблизи от места излучения снизилось в 4 раза, диэлектрическая проницаемость увеличилась в 8 раз. Это объясняется тем, что происходит ионизация атомов и валентные электроны переходят в свободное состояние. Ионизация нарушает химические связи в молекулах, что приводит к изменению хода биологических процессов в связи с образованием свободных радикалов.

В водных растворах образуются радикалы и , обладающие высокой реакционной способностью. Предполагается, что они обуславливают мутации, возникновение некоторых форм рака, биологическое старение.

Применение: лазерный скальпель, лечение рака кожи (раковые клетки более интенсивно поглощают излучение) и т. д.

Вопросы.

Чем отличается частица от волны согласно представлениям классической физики?

Чем отличается классический механизм взаимодействия электромагнитного излучения с веществом от квантового?

Что представляет собой фотоэффект на квантовом языке? тормозное рентгеновское излучение? эффект Комптона?

Что такое красная граница фотоэффекта?

Что такое коротковолновая граница тормозного рентгеновского излучения?

В чём состоит гипотеза де Бройля?

Каков физический смысл волны де Бройля?

Каков физический смысл спектральной плотности энергии?

В чем состоит ультрафиолетовая катастрофа?

Чему равна масса покоя фотона? масса движения?

Раздел: Физика атомного ядра. Элементарные частицы

Тема №73: Радиоактивность.

Цель занятия: сформировать и систематизировать знания о строении атомных ядер, их устойчивости и распада.

Лекционный материал.

Резерфорд, исследуя прохождение α–частиц с энерг. несколько Мегаэлектрон-Вольт через тонкие пленки золота сделал вывод: атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Размер ядра примерно составляет 10-15…10-14 м, атома – примерно 10-10 м.

Атомное ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов.

Протон (р) имеет положительный заряд, равный заряду электрона и массу покоя mp = 1,6726 · 10-27 кг ≈ 1836 me, где me – масса электрона.

Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя mп = 1,6749 · 10-27 кг ≈ 1839 me.

Протоны и нейтроны называются нуклонами (от nucleus – ядро). Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом А. Атомное ядро характеризуется зарядом Zе, где е – заряд протона, Z – зарядовое число ядра, равное числу протонов в ядре и совпадающее с порядковым номером химического элемента в периодической таблице Менделеева. Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом:

,

где	Х – символ химического элемента;

Z – атомный номер (число протонов в ядре);

А – массовое число (число нуклонов в ядре).

Так как атом нейтрален, то заряд атома определяет и число электронов в атоме, конфигурацию их электронных оболочек, величину и характер внутриатомного электрического поля.

Ядра с одинаковыми Z, но с разными А называются изотопами, а с одинаковыми А, но разными Z – изобарами. Например: водород Z = 1 имеет три изотопа: – протий (Z=1, N=0); – дейтерий (Z=1, N=1); – тритий (Z=1, N=2). Пример ядер – изобар: ; ; .

Тема №74: Энергия связи атомных ядер

Цель занятия: рассмотреть ядерные реакции, законы сохранения электрических зарядов массовых чисел.

Лекционный материал.

Ядерные реакции – это превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе с γ-квантами) или друг с другом.

Наиболее распространенным видом ядерной реакции является:

Х + а → У + b, или Х(а, b) У,

где	Х и У – исходное и конечное ядра;

а и b – бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) частица.

В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют эффективным сечением N

,

где	N – число частиц, падающих за единицу времени на единицу площади
поперечного сечения вещества, имеющего в единице объема n ядер,

dN – число этих частиц, вступающих в ядерную реакцию в слое толщиной dx.

Эффективное сечение характеризует вероятность того, что при падении пучка частиц на вещество произойдет реакция (ед. эффект сечен-барн (1 барн = 10-28 м2.).

В любой ядерной реакции выполняются: законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов конечных продуктов реакции.

Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

Ядерные реакции могут быть экзотермическими (с выделением теплоты) и эндотермическими (с поглощением тепла).

Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам:

По роду участвующих в них частиц – реакции под действием нейтронов;

По энергии вызывающих их частиц:

По роду участвующих в их ядер-реакции на легких ядрах (А<50), средних (50<А<100), тяжелых (А>100).

По характеру происходящих ядерных превращений .

Тема №75: Цепная ядерная реакция.

Цель занятия: сформировать понятия ядерных сил. Рассмотреть силы взаимодействия между ядрами атомов.

Лекционный материал.

Между составляющими ядро нуклонами действуют силы, превышающие кулоновские силы отталкивания между протонами. Они называются ядерными силами. Ядерные силы намного превышают гравитационные, электрические и магнитные и относятся к классу сильных взаимодействий.

Свойства ядерных сил:

Ядерные силы являются силами притяжения.

Они являются короткодействующими (действуют на расстоянии 10-15 м), при увеличении расстояния быстро убывают, на расстоянии менее радиуса действия в 100 раз больше кулоновских сил.

Им свойственна зарядовая независимость (ядерные силы между двумя протонами, нейтронами, протон-, нейтрон-одинаковы), следовательно, ядерные силы имеют неэлектрическую природу.

Ядерным силам свойственно насыщение (каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов).

Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов (взаимодействие только при параллельной ориентации спинов).

Ядерные силы не являются центральными (не действуют по линии, соединяющей их центры нуклонов).

Рассмотрим две модели ядра: капельную и оболочечную.

Капельная модель (1936, Н. Бор, Я. И. Френкель). Основана на аналогии между поведением нуклонов в ядре и молекул в капле жидкости. Однако эта модель не смогла, например, объяснить повышенную устойчивость ядер, содержащих магические числа протонов и электронов.

Оболочечная модель ядра (1949–1950, амер. физик М. Гелперт-Майер и нем. физик Х. Иенсон). Оболочечная модель предполагает распределение нуклонов в ядре по дискретным энергетическим уровням (оболочкам), заполняемым нуклонами согласно принципа Паули и связывает устойчивость ядер с заполнением этих уровней.

Тема №77: Атомная электростанция.

Цель занятия: сформировать и систематизировать знания об атомных электростанциях.

Лекционный материал.

На атомных электрических станциях тепловая энергия, служащая для производства пара, выделяется при делении ядер атомов вещества, называемого ядерным топливом (горючим). Ядерным горючим служит в основном обогащенный природный уран. Наиболее освоенным энергетическими реакторами являются водо-водянные (ВВЭР). Такой реактор представляет собой металлический корпус с размещенными в нем кассетами. Каждая кассета состоит из металлического кожуха с собранными в нем цилиндрическими стержнями. Стержни, в свою очередь, состоят из тонкостенной циркониевой оболочки, заполненной ураном. Стержни являются тепловыделяющими элементами (твэлами). Через корпус реактора, т. е через кассеты твэлов, насосами прогоняется теплоноситель (вода), который нагревается за счет теплоты, выделяющейся в результате реакции деления ядерного топлива. Ядра атомов урана U обладают способностью самопроизвольно делиться. Осколки делении разлетаются с огромной скоростью B-104 км/с). За счет преобразования кинетической энергии этих частиц в тепловую в твэлах выделяется большое количество теплоты. Преодолеть металлический кожух твэла способны только нейтроны. Попадая в соседние твэлы, они вызывают деление ядер 215U в них и создают цепную ядерную реакцию. Вода, являясь теплоносителем, одновременно выполняет также роль замедлителя нейтронов. Для поддержания цепной реакции нужны замедленные (тепловые) нейтроны, скорость которых не превышает 2 км/с. Именно двоякая роль воды в реакторе подобного типа определила его название - водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР). Такой реактор называют также реактором на тепловых (медленных) нейтронах. Схема АЭС, в которой пар, направляемый в турбину, производится реактором, называется одноконтурной. Вода, в особенности содержащая твердые примеси, становится в корпусе реактора радиоактивной. Поэтому в одноконтурных АЭС все оборудование работает в радиационно- активных условиях. Это усложняет его эксплуатацию. Преимуществом их является лишь простота конструкции. В двухконтурных АЭС контуры первичного теплоносителя и рабочего тела разделены. Теплоноситель, циркулирующий в первом контуре, является источником теплоты для второго контура, в парогенерирующем устройстве которого образуется пар для паротурбинной установки. В этом случае рабочее тело обладает заметно меньшей радиационной активностью, что упрощает эксплуатацию АЭС.

Чтобы избежать в первом контуре реактора вскипания воды, необходимо поддерживать в нем более высокое давление, чем давление пара но втором контуре двухконтурной схемы. Для уменьшения давления в реакторе можно использовать высококипящий теплоноситель (органические жидкости, жидкие металлы, кипящие при высоких температурах при отсутствии заметного избыточного давления) или газ. Для существующих АЭС характерен низкий перегрев пара. Пар поступает в турбину насыщенным, поэтому при достижении предельной влажности (по условиям эрозионного износа лопаток 8-12 %) он выводится из промежуточных ступеней турбины и пропускается через сепаратор для отделения влаги, а иногда и через пароперегреватель, затем пар снова поступает в последующие ступени турбины. Развитие и совершенствование оборудования АЭС позволило повысить КПД до 35 %, а единичную мощность энергоблоков довести до 1000 МВт и более. К настоящему времени появились и другие типы реакторов. Использование, например, реакторов-размножителей на быстрых нейтронах позволяет воспроизводить ядерное горючее на 25—40 % больше затраченного топлива. При этом из 2J*U, находящегося в реакторе вместе с 235U, получается плутоний. Этот искусственно полученный изотоп плутония (в природе он не существует), так же как и уран, является ядерным горючим, поскольку легко самопроизвольно делится. Основным достоинством АЭС является независимость от источников сырья (урановых месторождений) благодаря компактности горючего, легкости его транспортировки и продолжительности использования.

Вопросы.

Как выделяется энергия на АЭС?

Что такое «твелы»?

Как избежать вскипания воды в первом контуре реакторе?

Какую роль играет вода в АЭС?

Тема №79: Элементарные частицы.

Цель занятия: Рассмотреть известные типы фундаментальных взаимодействий, современные классификации элементарных частиц, кварклептонный уровень строения материи.

Лекционный материал.

Существование элементарных частиц – это своего рода постулат, и проверка его справедливости – одна из важнейших задач физики.

В современной физике понятие «элементарные частицы» часто употребляется не в своем точном значении, а менее строго – для наименования большой группы мельчайших частиц материи, при условии, что они не являются атомами, атомными структурами или атомными ядрами (кроме ядра атома водорода).

Огромное количество элементарных частиц, обнаруженных в середине прошлого века, безусловно, требовало упорядочивания частиц по каким-либо группам, использующим определенные признаки. Каждая из таких попыток классификации естественным образом использует в качестве некоторого основного признака какую-либо из физических характеристик: массу, заряд и т.д. Рассмотрение этих попыток иллюстрирует огромное разнообразие элементарных частиц, дает возможность показать пределы изменения тех или иных физических характеристик частиц, поэтому ниже обсуждаются некоторые из классификаций, использующие одну из физических характеристик.

Поскольку масса и вес связаны между собой, то частицы принято делить на «легкие» и «тяжелые». При этом следует помнить о релятивистском изменении массы частицы при движении. Частица, имеющая нулевую массу покоя, движется со скоростью света – фотон. Электрон – самая легкая из частиц с ненулевой массой покоя. Протон и нейтрон примерно в 2 000 раз тяжелее, масса самой тяжелой частицы, которую удалось создать в лабораторных условиях – Z-частицы, примерно в 200 000 раз больше массы электрона.

Лептоны – частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях и имеющие спин ½. Класс лептонов, по данным на настоящее время, состоит из 6 частиц и 6 соответствующих античастиц, т.е. содержит всего 12 частиц. Название «лептоны» (от греческого leptos – тонкий, легкий) исторически было связано с тем, что массы первых известных лептонов были меньше масс всех других частиц. Все лептоны – фермионы. Самый известный лептон – электрон, вместе с электронным нейтрино (е), образует первую пару лептонов, которую принято называть поколением, вторая пара – это отрицательный мюон (–) со своим мюонным нейтрино ( ) , и следующее поколение образует самый тяжелый из лептонов – таон (или -лептон) с таонным нейтрино ( ). Антилептоны представлены абсолютно симметрично: это позитрон, положительный мюон (+ ) и антитаон вместе со своими антинейтрино. Подробнее класс лептонов представлен в табл. 4. Лептоны несут специфический лептонный заряд L=1 или лептонное число) для частиц, и равный L=1 для антилептонов. Из опыта известен закон сохранения числа лептонов, согласно которому разность числа лептонов и числа антилептонов в замкнутой системе остается постоянной при любых процессах (подробнее см. 6.2). Таким образом, вводя лептонный заряд, можно свести закон сохранения числа лептонов к закону сохранения лептонного заряда. Для остальных элементарных частиц L= 0.

Сохранение лептонного заряда объясняет, например, отсутствие такого процесса, как е + р е+ + n, поскольку в такой реакции происходило бы изменение лептонного заряда, хотя другие законы сохранения этот процесс разрешают.

У лептонов, в отличие от адронов, не обнаружена внутренняя структура, поэтому их принято относить к истинно элементарным частицам.

Адроны. Первыми исследованными представителями адронов были протон и нейтрон. В настоящее время адронов существуют сотни. Адроны принято делит на мезоны и барионы.

Название «мезоны» (от греческого mesos средний, промежуточный) связано с тем, что массы первых открытых мезонов -мезона и К-мезона имеют значения, промежуточные между массами протона и электрона. В дальнейшем было открыто много других мезонов, масса некоторых из них превышает массу протона. Все мезоны являются бозонами.

Барионы (от греч. baros тяжелый) – группа «тяжелых» адронов с полуцелым спином и массой, не меньшей массы протона. К барионам относятся протон, нейтрон, гипероны, барионные резонансы. Единственный стабильный барион – протон, все остальные барионы нестабильны и путем последовательных распадов превращаются в протон и легкие частицы.

В любом процессе выполняется закон сохранения барионов: разность между числом барионов и антибарионов остается неизменной. Соответственно вводится барионный заряд (или барионное число) В=1 для всех барионов и В=1 для антибарионов и равный 0 для всех остальных частиц ( в том числе и всех мезонов). Барионный заряд системы – строго сохраняющаяся величина, закон сохранения барионного заряда выполняется при всех видах взаимодействия элементарных частиц.

Вопросы.

Как называют элементарные частицы, которые имеют сложное строение и участвуют в сильном взаимодействии?

Перечислите типы лептонов.

Что такое лептонное число?

На какие группы делятся элементарные частицы?

Зачетное занятие.

Цель занятия: проверить усвоение знаний курса «физика».

Вопросы к зачету:

Кинематика и динамика колебательного движения.

Механические волны, уравнение плоской волны, характеристики. Эффект Доплера.

Звук, физические и физиологические характеристики звука.

Ультразвук, свойства и действие на вещество.

Вязкость, методы определения вязкости жидкостей.

Течение	жидкости	по	трубам.	Закон	Пуазейля.	Гидравлическое сопротивление.

Механические свойства твердых тел, изучение на моделях.

Метод определения внутренних сил. Эпюры силы и напряжения.

Электрическое поле, характеристики. Электрическое поле диполя.

Электрический ток в проводниках I и II родов.

Электрический импульс, его характеристики. Импульсный ток.

Переменный ток. Полное сопротивление цепи (импеданс).

Электромагнитные волны. Свойства волн. Шкала электромагнитных волн.

Законы геометрической оптики. Рефрактометрия.

Оптическая микроскопия, специальные приемы.

Явления интерференции и дифракции сета.

Поляризация света. Оптическая активность. Поляриметрия.

Взаимодействие света с веществом. Рассеяние и поглощение света.

Тепловое излучение, характеристики и законы. Излучение Солнца.

Люминесценция, характеристики, законы.

Вынужденное излучение, его свойства. Оптически активные генераторы.

Рентгеновское излучение, виды, спектр. Взаимодействие с веществом.

Применение дифференциального и интегрального исчисления для решения прикладных задач.

Лабораторные работы

Введение

Все, что сказано в этом введении, запоминать не нужно. это справочный материал, к которому вы будете обращаться при выполнении лабораторных работ.

1. Как определять погрешности измерений

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений.

Прямое измерение — определение значения физической величины непосредственно средствами измерения.

Косвенное измерение — определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.

Введем следующие обозначения:

A, B, C, ... — физические величины.

Aпр — приближенное значение физической величины, т.е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.

ΔA — абсолютная погрешность измерения физической величины.

ε — относительная погрешность измерения физической величины, равная:

ΔиA — абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (погрешность средств измерения; указывается в каждой работе при описании прибора в разделе Оборудование и средства измерения)

ΔоA — абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве случаев половине цены деления; при измерении времени - цене деления секундомера или часов.

Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей: ΔA=ΔиA + ΔоA

Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры (ΔA≈0,17=0,2); численное значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра погрешности (А=10,332≈10,3).

Результаты повторных измерений физической величины А, проведенных при одних и тех же контролируемых условиях и при использовании достаточно чувствительных и точных (с малыми погрешностями) средств измерения, отличаются друг от друга.

В этом случае Aпр находят как среднее арифметическое значение всех измерений, а ΔA (ее в этом случае называют случайной погрешностью) определяют методами математической статистики.

В школьной лабораторной практике такие средства измерения практически не используются. Поэтому при выполнении лабораторных работ необходимо определять максимальные погрешности измерения физических величин. При этом для получения результата достаточно одного измерения.

Относительная погрешность косвенных измерений определяется, как показано в таблице 1.

Абсолютная погрешность косвенных измерений определяется по формуле ΔA=Aпрε (ε выражается десятичной дробью).

Таблица 1

Формулы для нахождения относительной погрешности косвенных измерений

Nº п/п	Формула физической величины	Формула относительной погрешности
1
2
3	A=B+C
4

2. О классе точности электроизмерительных приборов

Для определения абсолютной инструментальной погрешности прибора надо знать его класс точности. Класс точности γпр измерительного прибора показывает, сколько процентов составляет абсолютная инструментальная погрешность ΔиA от всей шкалы прибора (Amax):

Класс точности указывается при описании прибора в разделе Оборудование и средства измерения. Cуществуют следующие классы точности электроизмерительных приборов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Зная класс точности прибора (γпр) и всю его шкалу (Amax), определяют абсолютную погрешность ΔиA измерения физической величины А этим прибором:

3. Как сравнивать результаты измерений

1. Записать результаты измерений в виде двойных неравенств:

A1 пр – ΔA1 < A1 пр < A1 пр + ΔA1

A2 пр – ΔA2 < A2 пр < A2 пр + ΔA2

2. Сравнить полученные интервалы значений (рис.1): если интервалы не перекрываются, то результаты неодинаковы, если перекрываются - одинаковы при данной относительной погрешности измерений.

Рисунок 1.

4. Как оформлять отчет о проделанной работе

Отчетом о проделанной работе является форма, находящаяся в левом нижнем окне. После ее заполнения надо нажать на кнопку "Отправить результаты на сервер".

Значения измеренных физических величин переносятся в таблицу результатов автоматически после нажатия соответствующей кнопки. Значения остальных величин и ответ на контрольный вопрос вводятся с клавиатуры.

Опытная проверка закона Гей-Люссака

Оборудование и средства измерения:

стеклянная трубка, запаянная с одного конца и плластилин	стеклянная трубка, запаянная с одного конца	стакан с водой комнатной температуры	термометр	линейка	спиртовка

Термометр в исходном состоянии показывает температуру окружающего воздуха. Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений

оборудование и средства измерения в начальное состояние.

Поместите термометр в цилиндрический сосуд для измерения температуры воды t1.

Подогрейте цилиндрический сосуд с помощью спиртовки, переместив спиртовку под цилиндрический сосуд, а затем верните спиртовку на место. - Температура воды зависит от времени нагревания.

результаты измерения температуры воды t1 в таблицу. Затем верните термометр на место.

Измерьте с помощью линейки длину l1 стеклянной трубки. результаты измерения в таблицу. Затем верните линейку на место.

Поместите стеклянную трубку, открытым концом вверх, в цилиндрический сосуд с горячей водой.

Закройте пластилином открытый конец трубки.

Выньте трубку из сосуда с горячей водой и замазанный конец в стакан с водой комнатной температуры.

Снимите под водой пластилин. Подождите, пока воздух в трубке охладиться.

за трубку и погрузите ее в стакан так, чтобы уровни воды в трубке и стакане выровнялись.

Измерьте длину l2 воздушного столба в трубке. результаты измерения в таблицу.

Измерьте температуру t2 окружающего воздуха. результаты измерения в таблицу.

Введите в таблицу значения:

Δиl - абсолютная инструментальная погрешность линейки,

Δol - абсолютная погрешность отсчета расстояния,

Δl - максимальная абсолютная погрешность измерения расстояния,

ΔиT - абсолютная инструментальная погрешность термометра,

ΔoT - абсолютная погрешность отсчета температуры,

ΔT - максимальная абсолютная погрешность измерения температуры.

Вычислите значения температуры T1 и T2 в градусах Кельвина и занесите их в таблицу.

Вычислите отношения l1 __ l2 и T1 __ T2 , относительные (εl и εT) и абсолютные (Δl и ΔT) погрешности измерений этих отношений по формулам:

Сравните отношения l1 __ l2 и T1 __ T2. Можно ли на основании вычисленных значений погрешностей делать выводы? Если нет, то подумайте, как надо изменить параметры, чтобы погрешности уменьшились, и проведите эксперимент заново.

Если вы будете проводить эксперимент еще раз, то предварительно строку в таблицу результатов.

Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

Контрольные вопросы

Почему после погружения стеклянной трубки в стакан с водой комнатной температуры и после снятия пластилина вода в трубке поднимается?

Почему при равенстве уровней воды в стакане и в трубке давление воздуха в трубке равно атмосферному?

Лабораторное занятие № 1

«Определение ускорения свободного падения при помощи нитяного маятника»

Цель: определить ускорение свободного падения при помощи нитяного маятника.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Какой маятник называется нитяным?

2.Что такое период, частота колебания?

Условия выполнения: выполнение работы 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: шарик на нити, штатив, линейка, секундомер.

Теоретические сведения:

Математический маятник — это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящейся в поле тяжести Земли. Математический маятник — это идеализированная модель, правильно описывающая реальный маятник лишь при определенных условиях. Реальный маятник можно считать математическим, если длина нити много больше размеров подвешенного на ней тела, масса нити ничтожна, мала по сравнению с массой тела, а деформации нити настолько малы, что ими вообще можно пренебречь.

Период свободных колебаний математического маятника

T=2π

Период свободных колебаний математического маятника не зависит от его массы, а определяется лишь длиной нити и ускорением свободного падения в том месте, где находится маятник.

Ход работы:

1.Установить штатив на краю стола .Шарик должен висеть на расстоянии 5-7 см, от пола.

2.Отклонить маятник с сторону на 10-15 см и , опустив его, дать ему колебаться.

3.Подсчитать число n колебаний за время t, равное 1мин.

4.Измерить длину маятника.

5.Ввести расчетную формулу, пользуясь формулой периода колебания математического маятника:

T= , T=2π =› g -?

6.Вычислить ускорение свободного падения.

7.Повторить опыт, изменив длину маятника. Вычислить ускорение свободного падения.

8. Вычислить среднее значение ускорения свободного падения по результатам двух опытов.

9.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

10.Расписать все буквенные обозначения, которые отмечены в таблице.

Контрольные вопросы:

1.Дайте определение колебательного движения.

2.Какие превращения энергии происходит при колебаниях математического маятника?

3.Определите период и частоту колебаний нитяного маятника, если его длина нити 1,6м.

Лабораторная работа №2

«Определение коэффициента поверхностного натяжения»

Цель: экспериментально определить коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва капель.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Какими свойствами обладает поверхностный слой жидкости?

2.Что называется поверхностным натяжением?

3.От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения?

Условия выполнения: время выполнения работы 2 часа

Обеспечение лабораторной работы: штатив, бюретка, 2 стакана.

Теоретические сведения: В момент отрыва капли от бюретки сила поверхностного натяжения равна весу капли: mg = σπd, где m — масса капли, σ — коэффициент поверхностного натяжения воды, d — внутренний диаметр пипетки.

Отсюда:

Для повышения точности измеряют массу М нескольких капель: М = m•n,

где n — число капель. Тогда расчетная формула принимает вид:

Указание к работе:

1.Открыть кран и добиться, чтобы капли падали медленно (для счета).

2.Отметить начальный объем воды в бюретке (в мл).

3.Отсчитать 100 капель.

4.Снова отметим уровень воды в бюретке (в мл).

5.Определить объем 100 капель воды (1мл=1см3).

6.Вычислить массу 100 капель с помощью формулы: m=pV.

7. Определить плотность воды по таблице.

8.Записать результат в таблицу.

9.Вычислить коэффициент поверхностного натяжения.

9.Повторить опыт, определив объем 150 капель воды.

10.Определить абсолютную и относительную погрешности:

=, ,

Еср =.

11.Сделать вывод с учетом абсолютной погрешности:

(Н/м).

Контрольные вопросы:

1.Физический смысл коэффициента поверхностного натяжения.

2.Записать формулу для силы поверхностного натяжения.

3. Привести примеры действия сил поверхностного натяжения.

4.Найти коэффициент поверхностного натяжения воды, если в капилляре с диаметром 1мм она поднимется на высоту 32,6 мм?

Лабораторная работа № 3

«Определение удельного сопротивления проводника»

Цель: освоить приборы и метод определения сопротивления проводника; определить удельное сопротивление проводника; сравнить полученное значение с табличным.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Что такое удельное сопротивление проводника?

2.Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Условия выполнения: время выполнения работы 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: сопротивление, амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода.

Теоретические сведения:

Электрическое сопротивление характеризует противодействие проводника или электрической цепи упорядоченному перемещению носителей тока. Согласно закону Ома, сила тока в однородном участке цепи равна отношению напряжения U на его концах к сопротивлению этого участка R:

(1)

В этом случае электрическое сопротивление называют активным. Оно зависит от материала проводника, его размеров и формы. Для однородного по составу линейного проводника с поперечным сечением S и длиной l

(2),

где ρ– коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника. Называется этот коэффициент удельным электрическим сопротивлением и численно равен сопротивлению однородного цилиндрического проводника, изготовленного из данного материала, имеющего единичную длину и единичную площадь поперечного сечения.

Из формулы (2) следует

(3)

то есть, чтобы определить удельное сопротивление однородного по химическому составу проводника, имеющего постоянную площадь поперечного сечения, необходимо измерить его сопротивление постоянному току и геометрические параметры.

Ход работы:

1.Начертить схему электрической цепи. Собрать цепь по схеме.

2.Начертить таблицу для записи измерений.

3.Записать показания амперметра и вольтметра в таблицу.

4.Используя закон Ома для участка цепи, вычислить Rx.

5.Найти удельное сопротивление из формулы (3)

6.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

7.Вычислить относительную и абсолютную погрешности измерений.

8.Сравните полученное опытным путем значение удельного сопротивления проводника с табличным.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Сделать вывод

Контрольные вопросы:

1. Выразить полученное удельное сопротивление в Ом∙мм² м

2. Что значит: удельное сопротивление алюминия 0,028 Ом∙мм² м

удельное сопротивление цинка 0,06 Ом∙мм² м

3. Найти сопротивление одного километра алюминиевой проволоки, если площадь поперечного сечения 0,2 мм 2 .

4. Сила тока в проводнике увеличилась в 2 раза. Как изменилось его сопротивление?

Лабораторная работа №4«Определение электрохимического эквивалента меди».

Теория. Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией; получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.

Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. У электродов происходят окислительно-восстановительные реакции, при этом на электродах выделяются вещества – продукты реакции.

Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: m = kQ, или m = kIt, где k – электрохимический эквивалент – количества вещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Для каждого вещества значение k есть постоянная величина.

Измерив силу тока в цепи, составленной по схеме на рис. 1, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества, можно определить электрохимический эквивалент из первого закона Фарадея: k = m/(It).

Оборудование. 1. Весы с разновесом. 2. Амперметр. 3. Часы. 4. Вентилятор настольный или электроплитка. 5. Источник электрической энергии (выпрямитель ВС-4-12 или батарея аккумуляторов). 6. Ключ. 8. Медные пластины (2 шт.). 9. Соединительные провода. 10. Электрическая ванна с раствором медного купороса. 11. Наждачная бумага.

Порядок выполнения работы.

Тщательно очистить поверхность медной пластины наждачной бумагой и взвесить эту пластину с максимально возможной точностью.

Собрать электрическую цепь по схеме, изображённой на рис. 1. Взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника электрической энергии.

После проверки цепи преподавателем заметить время по часам с секундной стрелкой, замкнуть ключ. Быстро установить реостатом силу тока 1 – 1,5 А. Пользуясь реостатом поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта.

Через 8-10 мин. цепь разомкнуть. Пластину, служившую в опыте катодом, вынуть, осторожно ополоснуть водой, высушить перед вентилятором или электроплиткой, тщательно взвесить и определить массу выделившейся меди.

По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди.

Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Масса катода до опыта m1, кг	Масса катода после опыта m2, кг	Масса меди, отложившейся на катоде, m, кг	Сила тока I, A	Время пропускания тока t, с	Электрохимический эквивалент k, кг/Кл	Табличное значение электрохимического эквивалента kтаб, кг/Кл	Относительная погрешность

Методические рекомендации.

Медные пластины со временем покрываются налётом оксида меди, который относится к ядовитым веществам, поэтому в процессе выполнения работы необходимо соблюдать предосторожность: бумагу, на которой очищается пластинка, следует аккуратно свернуть, нельзя сдувать со столов порошок, образовавшийся при очистке пластин.

Пальцами касаться очищенных пластин нельзя.

После эксперимента электроды, вынутые из раствора, необходимо тщательно промыть (3-5 мин.) в проточной воде.

Необходимо помнить, что большой ток в цепи не даст хороших результатов: налёт меди на пластинах может отслаиваться и выпадать в осадок.

В работе рекомендуется использовать аккумуляторы.

Данную работу полезно предложить учащимся на занятиях физического кружка для определения заряда одновалентного иона и исследования зависимости массы выделенного на катоде вещества от силы протекающего через электролит тока, от времени пропускания тока.

Контрольные вопросы.

Почему молекулы соли, кислоты и щёлочи в воде распадаются на ионы?

Почему с повышением температуры сопротивление электролита уменьшается?

Будет ли происходить электролитическая диссоциация в условиях космического полёта?

При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остаётся постоянной? Меняется?

Как следует поступить, если по ошибке при выполнении опыта взвешенная пластинка была соединена с положительным полюсом источника тока?

Как поступают, когда необходимо к угольному электроду припаять провод?

Лабораторное занятие № 5

«Исследование температурной зависимости сопротивления проводников и полупроводников»

Цель: определить температурный коэффициент сопротивления (ТКС) проводника и полупроводника.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Что такое проводники? Какие вещества к ним относятся?

2.Что такое полупроводники? Какие вещества к ним относятся?

3.Чем обусловлена температурная зависимость R(t) для проводника?

4. Какие приборы используются для измерения сопротивления и температуры?

Условия выполнения: время выполнения работы 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: регулируемый источник постоянного напряжения; мини-блок «Исследование температурной зависимости сопротивления проводника и полупроводника»; мини-блок «Ключ»; мультиметры.

Теоретические сведения:

По электрическим свойствам вещества разделяют на три класса: проводники, диэлектрики и полупроводники. Типичными проводниками являются металлы, обладающие малым удельным сопротивлением - менее 10-6 Ом•м Удельное электрическое сопротивление полупроводников ρ обычно лежит в

пределах 10-6...10-14 Ом•м. Материалы, у которых величина ρ больше 10-14 Ом•м, относятся к диэлектрикам. Полупроводниками является ряд элементов III—VI групп таблицы элементов Д.И. Менделеева (В, Ge, Si, As, Те и т.д.), а
также большое число химических соединений (GaAs, GaP, ZnS, SiC и др.). В зависимости от внешних условий (температура, давление) одно и то же вещество может относиться к разным классам. Например, германий при температуре жидкого азота 77 К - диэлектрик, при комнатной температуре - полупроводник, а жидкий Ge - проводник.

Если валентные электроны атомов, ответственные за электрические свойства вещества, образуют валентную зону так, что зона проводимости свободна, то электропроводность такого вещества равна нулю, и оно является диэлектриком.

Для того, чтобы перевести электроны из валентной зоны в зону проводимости, им следует сообщить энергию, не меньшую, чем ширина запрещенной зоны ∆W. Часть электронов приобретает эту энергию при облучении вещества светом или за счет теплового движения атомов. Поэтому при обычных температурах (Т ≈ 300 К) в зоне проводимости есть некоторое количество электронов. В зависимости от их концентрации вещество может быть либо диэлектриком, либо полупроводником, причем различие между этими классами определяется значениями ширины запрещенной зоны ∆W и температуры Т. Для полупроводников при комнатной температуре ∆W составляет 0,02 -2 эВ, а для диэлектриков - больше 2 эВ.

Температурная зависимость проводимости полупроводников определяется изменением концентрации носителей тока - электронов, перешедших в зону проводимости. При увеличении температуры их количество возрастает, поэтому сопротивление R чистых полупроводников уменьшается с ростом температуры Т.

Проводники имеют другую зонную структуру. Валентные электроны заполняют зону примерно наполовину, при этом электроны могут свободно перемещаться под действием внешнего электрического поля. Валентная зона является зоной проводимости. В проводнике концентрация свободных электронов не зависит от температуры - в этом основное отличие проводника от полупроводника и диэлектрика. Для проводников зависимость сопротивления от температуры значительно слабее, чем для диэлектриков. Она определяется рассеянием энергии электронов при взаимодействии с ионами кристаллической решетки. С ростом температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов, что ведет к снижению длины свободного пробега электронов проводимости в металле. При этом электрическое сопротивление R проводников увеличивается по линейному закону

R = R0 (1+αt), (1)

где t - температура в градусах Цельсия;

R0 - сопротивление проводника при 0° С;

α -температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Методика определения величины ТКС проводника и ширины запрещенной зоны полупроводника

Уравнение (1) температурной зависимости сопротивления проводника в координатах R - t изображается прямой линией, угловой коэффициент которой К1= R0 α. По величине К1 можно определить значение ТКС исследуемого проводника:

α = К1/ R0, (2)

Величину углового коэффициента экспериментальной зависимости также определяют по графику.

Для полупроводника зависимость сопротивления от температуры нелинейная, поэтому для определения ее параметров используют функциональные шкалы lnR – 1/Т. Такая зависимость является линейной с угловым коэффициентом К2 =∆W /2k, что позволяет найти ширину запрещенной зоны полупроводника по формуле

∆W=2k• К2 (3)

Таким образом, для определения величины ТКС проводника и ширины запрещенной зоны полупроводника ∆W достаточно получить экспериментально температурные зависимости их сопротивления.

Описание установки

Рис.1. Электрическая схема

Электрическая схема включает:

1 - регулируемый источник постоянного напряжения (0...+15 В);

2- электронагреватель;

3 - термопара;

4, 5 - исследуемые образцы проводника и полупроводника;

6 - блок «Исследование температурной зависимости сопротивления проводника и полупроводника»;

7 – переключатель;

8 – мини-блок «Ключ»;

9 – цифровой мультиметр в режиме измерения сопротивления (режим 2 кОм, входы СОМ, );

10 - цифровой мультиметр в режиме измерения температуры (режим 0С, входы 5).

Электронагреватель 2 подсоединен к регулируемому источнику постоянного напряжения 1 (0...+15 В). При включении источника напряжения начинается нагрев исследуемых образцов. Для измерения сопротивления образцов 4, 5 в режиме непрерывного нагрева их поочередно подсоединяют к цифровому мультиметру 9 с помощью переключателя 7. Температуру образцов измеряют с помощью термопары 3, сигнал с которой подается на мультиметр 10 (разъем для подключения термопары).

Рис. 2. Монтажная схема установки

Ход работы:

1.Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис.2. При подсоединении термопары к мультиметру необходимо учитывать полярность подсоединения проводов.

2.Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка».

3.Установите необходимые режимы измерений мультиметров. Учесть, что при измерении сопротивления проводника переключатель диапазона ставится в положение 200 Ом, а полупроводника - 2 кОм.

4.Измерьте сопротивление проводника (Rпр) и полупроводника (Rпп) при комнатной температуре, подключая с помощью миниблока «Ключ» поочередно к мультиметру проводник (положение В) и полупроводник (положение А). Результаты измерений Rпр, Rпп и температуры t (°С) запишите в таблицу 1.

5.Кнопками установки напряжения «0...15В» установите по индикатору 7-8 делений. По мере нагрева образцов измеряйте их сопротивление через каждые 5 °С до температуры 70 °С. Все результаты измерений записывайте
в таблицу 1.

6.кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и
блока мультиметров.

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

№ п/п

t, °С

Rпп, Ом

Rпр, Ом

Т, К

1/Т, 10-3, К-1

Обработка результатов измерений

1.По данным таблицы постройте график температурной зависимости сопротивления проводника от температуры в координатах R-t. Ось темпе
ратуры необходимо начать с 0 °С.

2.По графику определите сопротивление R0 при температуре t = 0 °С, а
также угловой коэффициент прямой К1 .

3.По формуле (2) вычислите величину температурного коэффициента сопротивления а исследуемого проводника.

4.По данным таблицы 1 постройте два графика для полупроводника: один в координатах (R - t), а второй - в координатах (In R - 1/Т) (линейный характер второго графика показывает, что зависимость сопротивления полупроводника от температуры действительно экспоненциальная).

5.Определите по второму графику угловой коэффициент прямой К2 .

1).По формуле (3) вычислите ширину запрещенной зоны полупроводника ∆W.

2).Сформулируйте вывод (проведите сравнительный анализ полученных температурных зависимостей сопротивления проводника и полупроводника. Сравните величины ТКС проводника и ширины запрещенной зоны полупроводника с табличными значениями, выберите наиболее подходящие вещества).

Контрольные вопросы:

1.От каких величин зависит электрическое сопротивление проводника? Запишите зависимости R от размеров проводника и температуры.

2.Как можно объяснить сильную зависимость сопротивления полупроводника от температуры?

3.Укажите режимы и входы для подключения цифровых мультиметров в лабораторной работе.

Лабораторния работа №6 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводов»

Цель работы: проверить следующие законы: 1) для последовательного соединения проводников:

Цель работы: проверить справедливость законов электрического тока для последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: источник тока, два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, реостат.

Теория:

Законы электрического тока для последовательного соединения проводников:

Сила тока
Напряжение
Сопротивление

Законы электрического тока для параллельного соединения проводников:

Сила тока
Напряжение
Сопротивление

Проведение эксперимента и обработка результатов:

Соберите электрическую цепь (рис. 5) и с помощью реостата установите стрелку амперметра на определенное деление.

Измерьте вольтметром напряжение в общей цепи и на отдельных потребителях.

рис.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Сила электрического тока I в цепи	Напряжение на резисторе	Сопротивление резистора
U1	U2	Uобщ	R1	R2	Rобщ

Соберите электрическую цепь (рис. 6) и с помощью реостата установите стрелку вольтметра на определенное деление шкалы.

Измерьте поочередно амперметром силу электрического тока в общей цепи и в цепях отдельных потребителей.

рис.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Напряжение U на резисторе	Сила электрического тока в цепи	Сопротивление резистора
I1	I2	Iобщ	R1	R2	Rобщ

Проведите расчеты по результатам эксперимента.

На основании проведенных опытов, сделайте вывод о том, выполняются ли законы электрического тока для последовательного и параллельного соединений проводников.

Отчет о лабораторной работе должен содержать

3) R = R1 + R2 = 0,1 + 0,2 = 0,3 для последовательного соединения проводников.

для параллельного соединения проводников

Лабораторное занятие № 7

«Исследование явления электромагнитной индукции»

Цель: экспериментальное изучение явления электромагнитной индукции

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

2.Какое явление называется электромагнитной индукцией?

Условия выполнения: время выполнения работы 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: источник переменного тока, постоянный магнит, виток с лампочкой, алюминиевое кольцо, катушка, гальванометр, соединительные провода.

Теоретические сведения: В 1831 г. Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции, состоящее в возникновении электродвижущей силы индукции в контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого контуром. Если контур является замкнутым и проводящим, то в нем возникает индукционный ток. Правило, определяющее направление ЭДС индукции, было сформулировано в 1833 г. Ленцом: индукционный ток направлен так, что создаваемое им поле препятствует изменению магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. В нашем случае разумнее было бы менять во времени магнитное поле, так как оно создается движущимися (свободно) магнитом. Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. В данном случае наблюдать это мы можем по отклонению стрелки гальванометра.

Ход работы:

Опыт 1: Получение индукционного тока при помощи магнита:

Пронаблюдать и ответить на вопросы:

Возникает ли индукционный ток, если:

а). Магнит находится в катушке без движения;

б). Магнит движется параллельно виткам катушки;

в). Магнит движется перпендикулярно виткам катушки.

Сформулировать явление электромагнитной индукции.

Опыт 2: Проверка правила Ленца.

Объяснить опыт с алюминиевым кольцом.

Сформулировать правило Ленца.

Опыт 3: Виток с лампочкой в переменном магнитном поле.

Объяснить, почему загорается лампочка.

Сделать вывод

Контрольные вопросы:

1. Продолжить предложение:

В замкнутом проводнике возникает индукционный ток тогда, когда он оказывается в области действия ….

Правило, определяющее направление ЭДС индукции, было сформулировано ….

Правило Ленца формулируется так: индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором ….

Единицей магнитного потока в СИ является ….

Закон формулируется так: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна ….

Математическая запись закона электромагнитной индукции….

Возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при изменении силы тока в нем же самом называется ….

Коэффициентом самоиндукции (или индуктивностью) называется ….

2.За 5 мс в соленоиде, содержащем 500 витков провода, магнитный поток равномерно убывает с 7 мВб до 3 мВб. Найдите величину ЭДС индукции в соленоиде.

Какой величины ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита с индуктивностью 0,4 Гн при равномерном изменении силы тока в ней на 5 А за 0,02 с?

3.Найдите индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждает ЭДС самоиндукции 20 мВ.

Лабораторное занятие № 8

«Определение показателя преломления стекла»

Цель: определить показатель преломления стекла и сравнить полученное значение с табличным значением.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Что называют показателем преломления среды?

2.Условия выполнения: работа выполняется 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: стеклянная пластина с двумя боковыми

Теоретические сведения:

После прохождения через стеклянную плоскопараллельную пластинку луч света смещается, однако его направление остается прежним.

Анализируя ход луча света, можно с помощью геометрических построений определить показатель преломления стекла , где - угол падения и - угол преломления светового луча.

Ход работы:

Положить на лист бумаги пластинку (лист картона под листом бумаги), прочертить карандашом на бумаге линии вдоль преломляющих граней.

С помощью двух булавок выбрать направление падающего луча на одну из граней.

Расположив глаза на уровне стола, выколоть 3 и 4 булавки по другую сторону пластинки так, чтобы основания всех четырех булавок казались расположенными на одной прямой.

Провести карандашом луч, падающий на пластинку, и преломленные лучи, восстановить перпендикуляр в точке падения луча.

Определить угол падения и преломления луча на границе раздела двух сред.

Значения sin углов определите по таблице Брадиса:

< α1 = sin α1 =

< α2 = sin α2 =

< β1 = sin β1 =

< β2 = sin β2 =

Вычислить показатель преломления для стекла n1 и n2, используя закон преломления:

Определить среднее значение показателя преломления:

nср = (n1+ n2): 2

9.Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1.Чему равна скорость света в стекле?

2.Физический смысл абсолютного и относительного показателей преломления среды.

3. Луч света переходит из воды в стекло с показателем преломления 1,7. Определить угол падения луча, если угол преломления равен 280 . Показатель преломления воды равен 1,33.

Лабораторная работа №9 . Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы

Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы

Оборудование: собирающая (двояковыпуклая) линза, экран, линейка.

Указания к выполнению работы

1. Расположив линзу между окном и экраном, получите на экране резкое изображение какого-либо удаленного предмета (здания за окном, дерева или, в крайнем случае, окна кабинета, или находящейся как можно дальше от вас осветительной лампы).

2. Измерьте расстояние от линзы до полученного изображения. Это и есть (приблизительно) фокусное расстояние F линзы. Выразите полученный результат в сантиметрах и метрах.

3. Рассчитайте оптическую силу D линзы. В каких единицах она измеряется?

Эта работа очень простая, однако требует определенную аккуратность в выполнении. Мы, в свою очередь, напомним, что фокусным расстоянием называется расстояние от оптического центра линзы до точки, где пересекаются лучи света, прошедшие сквозь линзу (фокуса). Оптическая сила линзы обратно пропорциональна ее фокусному расстоянию:

и измеряется в диоптриях [Дптр].

Примерный ход работы:

Фокусное расстояние: F = 15 см = 0,15 м

Оптическая сила:

Лабораторная работа № 10

«Наблюдение сплошного и линейчатого спектров»

Цель: с помощью необходимого оборудования наблюдать (экспериментально) сплошной спектр, неоновый, гелиевый или водородный.

Предварительная подготовка к лабораторной работе:

Вопросы:

1.Что такое спектр?

2.Перечислите типы спектров излучения.

3. Что называется спектральным анализом?

Условия выполнения: выполнение работы 2 часа.

Обеспечение лабораторной работы: спектральные трубки с водородом, неоном, гелием; проекционный аппарат; стеклянная пластинка со скошенными гранями

Теоретические сведения: Спектр электромагнитного излучения, упорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн, на которую разлагается свет или иное электромагнитное излучение.

Если в спектре представлены волны всех длин, то такой спектр называют непрерывным или сплошным. Это сплошная разноцветная полоса, без разрывов и промежутков. Спектральная плотность интенсивности излучения, различно для разных тел. Если температура увеличивается, то спектральная плотность излучения перемещается в коротковолновую область спектра.

Непрерывные (сплошные) спектры, дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы и высокотемпературная плазма. В сплошном спектре проявляются не только свойства излучающих атомов, но также взаимодействия атомов друг с другом.

Цветные линии разной яркости, разделенные темными широкими промежутками, представляют собой линейчатые спектры.

Появление линейчатого спектра говорит о том, что вещество излучает свет только одних длин волн. Спектры линейчатые дают вещества в газообразном атомарном состоянии. Наблюдают линейчатые спектры с помощью спектроскопа, используя свечение газового разряда в трубке, заполненной газом или свечение паров вещества в пламени горелки.

Ход работы:

1. Расположить стеклянную пластинку горизонтально перед глазами. Наблюдать светлую вертикальную полоску на экране - изображение раздвижной щели проекционного аппарата.

2. Выделить основные цвета полученного сплошного спектра. Зарисовать и записать в наблюдаемой последовательности.

3. Наблюдать линейчатые спектры через стеклянную пластинку, рассматривая светящиеся трубки:

Гелий -

Неон -

Водород -

4. Выделить основные цвета линейчатого спектра, зарисовать и записать в наблюдаемой последовательности.

5. Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Какой спектр называется сплошным? В каком состоянии вещества дают сплошные спектры?

2. Какие спектры называются линейчатыми? В каком состоянии вещества дают линейчатые спектры?

3. В каком состоянии вещества дает полосатые спектры?

4. Какой спектр называется спектром поглощения?

5. В чем состоит главное свойство линейчатых спектров?

6. Опишите применение спектрального анализа в технике, в астрономии.

7. Какого типа спектр - линейчатый или сплошной будет получен от пламени свечи; пламени костра; нити электролампы; неоновой лампы; спирали электроплиты?

Решение задач по физике

Написать уравнение движения точки и уравнение траектории по известной начальной скорости, углу наклона к оси X и координатам в начальный момент времени.

Решение (исправлено 25.11.2010):

уравнение движения имеет вид:
x = xo + vxt по оси x и
y = yo + vyt по оси Y.
Начальные координаты заданы xo, yo. Проекции скорости найдем из прямоугольного треугольника АВС:
vx = −vocos α, знак минус указывает на то, что направление проекции вектора скорости не совпадает с направлением оси x;
vy = vosin α, проекция скорости положительна, так как направление вектора скорости, совпадает с направлением оси Y.
Тогда, подставляя проекции скоростей в соответствующие уравнения движения, имеем:
x = xo − vot·cos α,
y = yo + vot·sin α.
Решая совместно эти два уравнения, напишем уравнение траектории. Для этого из уравнения движения точки вдоль оси x выразим время и подставим в уравнение движения точки вдоль оси Y:

t =	xo − x	, тогда
vo cos α

y = yo + vo sin α	xo − x	=	yo + xotg α − x tg α.
vo cos α

Даны уравнения движения тела: x = vxt и y = yo + vyt. Запишите уравнение траектории и постройте график, если vx = 25 см/с, vy = 1 м/с, yo = 0,2 м.

Написать уравнение траектории и построить график по двум уравнениям движения тела и начальным величинам.

Решение (исправлено 25.11.2010):

решая совместно уравнения x = vxt и y = yo+vyt,
получим уравнение траектории:

y =	yo +	vyx	.
vx

Если теперь мы подставим исходные данные, то уравнение траектории примет вид: y = 0.2 + 4x.
Сравним уравнение траектории с уравнением вида y = kx + b. Проводя аналогию, делаем вывод, что траектория движения тела представляет собой прямую.
Начальное положение точки при x = 0 yo = 0.2 м, вторую точку возьмем, например, при x = 1 м у = 4.2 м.

Найти линейную и угловую скорости движения точек экватора Земли по ее радусу.

Линейная скорость вращения ν точек земного экватора:

ν =	2πR	,
T

а угловая скорость вращения w всех точек Земли равна:

w =	2π	.
T

После вычислений будем иметь: ν = 463 м/с, w = 7,3×10−5 рад/с.

4.Тело находится у основания наклонной плоскости с углом при основании α =30°. Коэффициент трения о поверхность равен µ = 0,6 и масса тела m = 2 кг. Сколько времени тело будет двигаться по наклонной плоскости, если его толкнуть вверх вдоль плоскости со скоростью υ0 = 20 м/с? (g = 9,8 м/с2).

Решение

Для начала, выполним рисунок:

Тело будет двигаться равнозамедленно с ускорением, равным –a в течение времени t, при этом

Откуда

Определим ускорение a. Запишем второй закон Ньютона в векторной форме и в проекциях на оси Х и Y соответственно:

Сила трения определяется выражением

Тогда,

Следовательно, время, в течение которого тело будет двигаться по наклонной плоскости:

Подставим числовые значения:

Ответ: 2 секунды.

Задача 5. Из баллона со сжатым кислородом объемом 100 л из-за неисправности крана вытекает газ. При температуре 273 К манометр на баллоне показывал давление 2·106 Па. Через некоторое время при температуре 300 К манометр показал то же давление. Сколько газа вытекло из баллона?

Решение:

В системе СИ (системе интернациональной)

л = 0,1 м–3,

Па,

Т1 = 273 К,

Т2 = 300 К.

= ?

Запишем уравнение Менделеева–Клапейрона для двух состояний газа:

Из (12) и (13) ,

или

,

или

.

Из (12)

.

Тогда

кг.

Ответ: Δm = 0,254 кг.

Задача 6. Плотность газа ρ, состоящего из смеси гелия и аргона, при давлении 152 кН/м2 и температуре 300 К равна 2 кг/м3. Сколько атомов гелия содержится в 1 см3 газовой смеси? Молярные массы гелия и аргона равны соответственно 4·10–3 и
4·10–2 кг/моль.

Решение:

Для смеси газов:

. (14)

По определению ρ имеем:

. (15)

Равенства (14) и (15) – два уравнения с двумя неизвестными – и . Решим эти уравнения совместно.

м3.

.

Итак,

Решаем эту систему уравнений и находим . Из первого уравнения выражаем через :

.

Это выражение подставляем во второе уравнение:

;

;

;

.

Ответ: .

Задача 7. В вертикальном закрытом с обоих концов цилиндре находится легкоподвижный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха. В равновесном состоянии при температуре 300 К объем верхней части цилиндра в h = 4 раза больше объема нижней части. При какой температуре отношение этих объемов станет (рис. 6)?

Решение:

Обозначим параметры состояния моля идеального газа при двух равновесных положениях поршня соответственно

I – T1, P1, V1; ;

II – T1, P2, V2; .

На основании уравнения состояния моля идеального газа в принятых обозначениях имеем:

, (16)

, (17)

, (18)

. (19)

Учтем, что при любом положении поршня суммарный объем, занимаемый газом, остается постоянным, поэтому можно записать:

. (20)

Выразив V1, V2, V '1 и V '2 из уравнений (16)–(19) и подставив полученные значения в (20), находим:

. (21)

Решив (21) относительно Т ', получаем:

. (22)

Установим далее связь между Р1 и Р2 и и . В равновесном положении поршня давление газа в части II цилиндра равно сумме давлений в части I и давления, обусловленного весом поршня, поэтому можно записать:

, (23)

где Q – вес поршня, S – площадь его поперечного сечения.

Из уравнений (16) и (17) с учетом данных условия находим:

. (24)

Подставляя (24) в (23), получаем:

. (25)

С учетом (24) для Р2 находим:

. (26)

Выполнив полностью аналогичное рассмотрение для второго равновесного положения поршня (при соотношении объемов ), получим равенства:

, (27)

. (28)

Подставляя (25)–(28) в (22), получаем:

. (29)

Подставляя в (29) численные значения, находим:

= 420 К.

Ответ: 420 К.

Задача 8. С какой максимальной силой прижимается к телу человека медицинская банка, если диаметр ее отверстия d = 4 см? В момент прикладывания к телу воздух в ней имеет температуру t1 = 80 °C, температура окружающего воздуха t0 = 20 °C, атмосферное давление = 105 Па. Изменением объема воздуха в банке при ее присасывании к телу пренебречь.

Решение:

При остывании воздуха в банке давление в ней становится меньше атмосферного, и сила, с которой она прижимается к телу, равна

,

где , - давление в банке после остывания воздуха.

Изменением объема в банке пренебрегаем, тогда по закону Шарля

при .

Тогда .

Решаем, применяя систему единиц СИ:

,

.

Ответ: .

Задача 9. Некоторая масса азота совершает замкнутый процесс, изображенный на рис. 7 в координатах V, T. Минимальное давление азота в этом процессе Па. Определите массу газа и его давление в точке 1 (рис. 7).

Решение:

По закону Клапейрона для данной массы газа. Тогда Р минимально, если максимально. Обратим внимание, что прямые, проходящие через данную точку и начало координат – изобары, а .

tg α

;

Па (в СИ).

Из уравнения Менделеева–Клапейрона:

; кг (в CИ).

1 л = 10–3 м–3.

Ответ: m = 55 г; Р1 = 4?105 Па.

Задача 10. Вычислите напряженность электрического поля в точке А, находящейся на прямой, проходящей через два точечных электрических заряда расположенных в точках В и С.

Рассмотреть все возможные случаи расположения точки А по отношению к точкам В и С.

Дано:

____________________

Решение:

Напряженность электрического поля в точке А равна

где и – напряженности полей, создаваемых в точке А зарядами q1 и q2. Модули напряженностей и соответственно равны:

где ,

По условию задачи возможны два случая. В первом случае точка А находится между точками В и С (рисунок 1).

Тогда

и

Векторы и направлены противоположно, по модулю вектор больше вектора .

Поэтому вектор направлен от В к А и модуль его равен

Во втором случае точки А и С находятся по разные стороны от точки В (рисунок 2).

В этом случае:

Векторы и направлены в одну сторону:

Ответ: 500 В/м или 1125 В/м.

Задача 11. Водород находится под давлением Р = 20 мкПа и имеет температуру Т = 300 К. Определить среднюю длину свободного пробега <L> молекулы такого газа.

Решение

Средняя длина свободного пробега молекул газа вычисляется по формуле:

Здесь d – эффективный диаметр молекулы газа, n – число молекул в единице объема. Запишем основное уравнение молекулярно-кинетической теории:

k – постоянная Больцмана. Отсюда находим:

Ответ: 881 м.

Задача 12. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше их наиболее вероятной скорости на 100 м/с?

Решение

Здесь нужно использовать формулы для средней квадратичной и вероятной скоростей.

По условию, дельта v – известная величина. Подставим ее в уравнение, и выразим температуру:

Ответ: 121 К.

Задача 13. Найти приращение энтропии при переходе массы m=8 г углекислого газа от объема V1=10 л при температуре t1=80° С к объему V2=40 л при температуре t2=300° С.

Решение

Кстати, про энтропию у нас есть отдельная статья. Рассмотрим процесс перехода между состояниями вначале по
изохоре, а затем по изотерме. При изохорном процессе:

А при изотермическом:

Соответственно изменения энтропии в двух процессах:

В итоге получаем:

Ответ: 3.9 Дж\К.

Задача14. Идеальный газ массой m и молярной массой M находится в сосуде объемом V1 при температуре T1 и давлении p1. Сначала вследствие изохорного охлаждения газа его давление уменьшилось вдвое. Затем газ изобарно расширился, вследствие чего его температура стала равна начальной. Вычислить выполненную работу.

Решение:

Для наглядности изобразим эти процессы графически и проанализируем условие задачи. Изохорный процесс 1—2 характеризуется снижением температуры газа до T2 и уменьшением давления вдвое (p2 = p1 / 2) (Рис. 2.9). Работа при этом не выполняется (V = const): A1—2 = 0. Изобарный процесс расширения газа 2—3 характеризуется повышением температуры до начального значения (T1 = T3). Работа при этом равняется A2—3 = p2(V3 — V2).

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для состояний 2 и 3 и составим систему уравнений:

{	p2V2 = (m / M) • RT2; p2V3 = (m / M) • RT3;

Отсюда

p2(V3 — V2) = (m / M) • R(T3 — T2).

Для процесса 1—2 справедлив закон Шарля: p1 / p2 = T1 / T2, поэтому T2 = T1 / 2, ведь p2 = p1 / 2.

Поскольку A = A1—2 + A2—3 = p2(V3 — V2), то Материал с сайта http://worldofschool.ru

A = (m / M) • R(T3 — T2) = (m / M) • RT1 / 2.

Задача 15.Температура нагревателя идеальной тепловой машины составляет 227 °С, а охладителя — 27 °С. За один рабочий цикл тепловой машиной выполняется работа 60 Дж. Какое количество теплоты получает рабочее тело идеальной тепловой машины за один цикл?

Дано: T1 = 500 K T2 = 300 K A = 60 Дж	Решение: η = (T1 — T2) / T1; η = A / Q1 = (|Q1| — |Q2|) / |Q1|. A = Q2; (T1 — T2) / T1 = (Q1 — A) / Q1. Отсюда Q1 = 100 Дж.
Q — ?	Ответ: Q1 = 100 Дж.

Задача 16. Какова сила тока в резисторе, если его сопротивление 12 Ом, а напряжение на нем 120 В?

Задача 17. Сопротивление проводника 6 Ом, а сила тока в нем 0,2 А. Определите напряжение на концах проводника.

Задача 18. Определите сопротивление проводника, если при напряжении 110 В сила тока в нем 2 А.

Задача 19. По графикам зависимости силы тока от напряжения определите сопротивление каждого проводника.

Решение:

Задача 20. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?

Задача 21. Показание вольтметра, присоединенного к горящей электрической лампе накаливания, равно 120 В, а амперметра, измеряющего силу тока в лампе, 0,5 А. Чему равно сопротивление лампы? Начертите схему включения лампы, вольтметра и амперметра.

Задача 22. Два проводника сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение.

Задача 23. Два проводника сопротивлением 20 Ом и 30 Ом соединены последовательно. Напряжение на концах первого проводника 12 В. Определить сопротивление цепи, силу тока в цепи, напряжение на втором проводнике и полное напряжение.

Задача 24. Два резистора соединены последовательно. Сопротивление первого 12 Ом, полное сопротивление 30 Ом. Сила тока в цепи 2 А. Определить сопротивление первого резистора, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение.

Задача 25. Два резистора сопротивлением 8 и 1 кОм соединены последовательно. Определите показание вольтметра, подключенного между точками А и С, если сила тока в цепи равна 3 мА. Что будет показывать вольтметр, подключенный между точками А и В, В и С?

Задача 26. В цепь включены последовательно три проводника сопротивлениями: R1=5 Ом, R2=6 Ом, R3= 12 Ом. Какую силу тока показывает амперметр и каково напряжение между точками А и В, если показание вольтметра 1,2 В?

Задача 27. Последовательно с электрической лампой включен реостат. Начертите схему цепи и определите сопротивление реостата и лампы, если напряжение на зажимах цепи 12 В. Вольтметр, подключенный к реостату, показывает 8 В. Сила тока в цепи 80 мА.

Задача 28. Определить мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 110 В сила тока в ней 200 мА.

Задача 29. Определить мощность тока в электрической лампе, если сопротивление нити акала лампы 400 Ом, а напряжение на нити 100 В.

Задача 30. В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

Задача31. Одинакова ли мощность тока в проводниках ?

Задача 32. Какое количество теплоты выделит за 20 мин спираль электроплитки сопротивлением 25 Ом, если сила тока в цепи 1,2 А?

Задача 33. Сколько времени нагревалась проволока сопротивлением 20 Ом, если при силе тока 1 А в ней выделилось 6 кДж теплоты.

Задача 34. Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 мин потребляет 1080 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.

Задача 35. Какое количество теплоты выделится за 25 мин в обмотке электродвигателя, если ее активное сопротивление равно 125 Ом, а сила тока, протекающего в ней, равна 1,2 А?

Задача 36. Каков объем железобетонной плиты, если в воде на нее действует выталкивающая сила 8000 Н?

Задача 37. Какую высоту должен иметь столб нефти, чтобы уравновесить в сообщающихся сосудах столб ртути высотой 16 см?

Задача 38. Какую силу надо приложить, чтобы удержать под водой бетонную плиту, масса которой 720 кг?

Задача 39. Какое ускорение приобретет тело массой 500 г под действием силы 0,2 Н?

Задача 40.Сила 30 Н сообщает телу ускорение 0,4 м/с. Какая сила сообщит тому же телу ускорение 2 м/с2 ?

Задача 41. Самолет массой 14 т, пройдя по взлетной полосе путь 600 м, приобретает необходимую для отрыва от поверхности Земли скорость 144 км/ч. Считая движение равноускоренным, определите время разгона, ускорение и силу, сообщающую самолету это ускорение.

По горизонтали:

2. Его используют для выполнения механической работы

7. Энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел

10. Одна и основных наук о природе

11. Векторная величина, которая является мерой взаимодействия тел

12. Физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело

14. Основная единица работы и энергии

15. Самый простой и распространённый механизм

По вертикали:

1. Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения

3. Величина, характеризующая быстроту выполнения работы

4. Прибор для измерения силы

5. Он бывает подвижным и неподвижным

6. Основная единица мощности

8. Наука физика объясняет причины различных …… природы

9. Мера инертности тела. Физическая величина

13. Она бывает полезной или затраченной

Наглядные пособие

Словарь ключевых терминов

Аберра́ция (от лат. aberrare – заблудиться, отклониться) – явление, заключающееся в том, что световые лучи, испускаемые точечным источником света, после прохождения через линзу не пересекаются в одной точке, а дают расплывчатое изображение.

Адге́зия – (от лат. adhaesio – прилипание), возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел (фаз), приведённых в соприкосновение.

Адиаба́та (от греч. adiabatos – непереходимый), линия на термодинамической диаграмме состояния, изображающая равновесный адиабатический процесс.

Адиабати́ческий процесс (от др.-греч. ἀδιάβατος – «непроходимый») — термодинамический процесс при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

Адро́ны (от греч. hadros – большой, сильный), класс элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии.

Аккомода́ция глаза – (от лат. accommodatio – приспособление), приспособление глаза к ясному видению предметов, находящихся на разных расстояниях.

Аку́стика – (от греч. akustikos – слуховой, слушающийся), область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот (условно от 0 Гц) до предельно высоких частот (1011÷1013 Гц), их взаимодействия с веществом и разнообразные применения.

Акце́птор – (от лат. acceptor – принимающий), примесный атом в полупроводнике, который может захватить электрон из валентной зоны, что эквивалентно появлению в ней дырки.

Амперме́тр (от ампер + μετρέω «измеряю») – прибор для измерения силы тока в амперах

Анализа́тор – в оптике, прибор или устройство для анализа характера поляризации света.

Анизотропи́я (от греч. anisos – неравный и tropos – направление), зависимость физических свойств (механических, оптических, магнитных, электрических и т. д.) вещества от направления.

Ано́д (от греч. anodos – движение вверх), 1) электрод электронного или ионного прибора, соединяемый с положительным полюсом источника; 2) положительный электрод источника электрического тока (гальванического элемента, аккумулятора); 3) положительный электрод электрической дуги.

Атмосфе́ра – (от греч. atmos – пар и sphaira – шар), газовая (воздушная) среда вокруг Земли, которая вращается вместе с Землёй как единое целое.

А́ ́том (от греч. atomos – неделимый), часть вещества микроскопических размеров и массы (микрочастица), наименьшая часть хим. элемента, являющаяся носителем его свойств.

Бар (Б) (от греч. baros – тяжесть). 1) внесистемная единица давления; 1 Б = 105 Па=0,986923 атм; 2) вышедшее из употребления название единицы давления в СГС системе единиц. 1Б = 1 дин/см2 . Баро́метр (др.-греч. βάρος – «тяжесть» и μετρέω – «измеряю») – прибор для измерения атмосферного давления.

Бие́ния – периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. Блеск – характеристика вещества поверхности, отражающей свет.

Блок – простой механизм в форме колеса с желобом, через который перекинута цепь, трос или веревка.

Ватт (Вт) – единица мощности в СИ; названа в честь англ. изобретателя Дж. Уатта.

Ваттме́тр (от ватт и греч. metreo – измеряю), прибор для измерения мощности в электрических цепях. Ве́бер (Вб), единица магнитного потока и потокосцепления в СИ. Названа в честь немецкого физика Вильгельма Эдуарда Вебера.

Вес те́ла – сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

Весы́– прибор для определения массы тел по действующей на них силе тяжести.

Ве́чный дви́гатель (перпетуум-мобиле) (лат. perpetuum mobile, буквально – вечно движущееся), воображаемый двигатель, который, будучи раз пущен в ход, совершал бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергию извне (так называемый В. д. 1-го рода). Идея В. д. 1-го рода противоречит закону сохранения и превращения энергии. В. д. 2-го рода – воображаемая периодически действующая машина, которая целиком превращает в работу теплоту, извлекаемую из окружающих тел (океана, атм. воздуха и др.). При этом должна уменьшаться суммарная энтропия среды и В.д., что противоречит второму началу термодинамики. Вещество́– вид материи, обладающей массой покоя.

Газ (франц. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём.

Ге́нри (Гн), единица СИ индуктивности и взаимной индуктивности. Названа в честь американского учёного Дж. Генри Герц (Гц) – единица частоты СИ и СГС системы единиц. Названа в честь нем. физика Г. Герца

Ги́га (от греч. gigas – гигантский), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования кратной единицы, равной 109 исходных ед.

Гигроскопи́чность (от др.-греч. ὑγρός «влажный» + σκοπέω «наблюдаю») – способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха

Гидра́влика (от греч. hydor – вода и aulos – трубка), наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики.

Гидроста́тика (от греч. hydor – вода и статика), раздел гидроаэромеханики, в котором изучается равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погружённые в неё тела

Давле́ние – физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого (например, фундамент здания на грунт, жидкость на стенки сосуда, газ в цилиндре двигателя на поршень).

Давле́ние – физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.

Дейтро́н – ядро тяжёлого изотопа водорода – дейтерия, содержит один протон и один нейтрон.

Де́ка (от греч. deka – десять), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования кратной единицы, равной 10 исходным единицам.

Десо́рбция (от лат. de – приставка, означающая удаление, и sorbeo – поглощаю), удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента; процесс, обратный адсорбции.

Диссоциа́ция (от лат. dissociatio – разъединение), распад молекулы, радикала, иона или комплексного соединения на две или несколько частей.

Жёсткость – мера податливости тела деформации при заданном типе нагрузки: чем больше жёсткость, тем меньше деформация.

Жи́дкость – агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным.

Звук – в широком смысле – колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдых средах – то же, что упругие волны; в узком смысле – явление, субъективно воспринимаемое органом слуха человека и животных. Человек слышит звуки в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц

Измере́ние – последовательность экспериментальных и вычислительных операций, осуществляемая с целью нахождения значения физической величины, характеризующей некоторый объект или явление.

Инфра́звук – (от лат. infra – ниже, под), упругие волны с частотами ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвука принимают частоты 16–25 Гц, нижняя граница неопределённа.

Ио́н – (от греч. ion — идущий), электрически заряженная частица, образующаяся при потере или присоединении электронов атомами, молекулами, радикалами и т. д.

Иониза́ция – образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.

Калори́метр – (от лат. calor – тепло и греч. metreo – измеряю), прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе. Термин «калориметр» был предложен франц. учёными А.Лавуазье и П.Лапласом.

Кало́рия (кал) – (от лат. calor – тепло) – внесистемная единица количества теплоты. 1 кал = 4,1868 Дж. Канде́ла (кд) – (от лат. candela – свеча) – единица силы света в СИ.

Ка́пля – небольшой объём жидкости, ограниченный в состоянии равновесия поверхностью вращения.

Ки́ло – (франц. kilo..., от греч. chilioi – тысяча), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования кратной единицы, равной 1000 исходных единиц. Кинема́тика – (от греч. kinema, род. п. kinematos – движение), раздел механики, посвящённый изучению движений тел, без учёта действующих на них сил.

Кипе́ние – переход жидкости в пар (фазовый переход I рода), происходящий по всему объёму жидкости.

Ла́зер – (оптический квантовый генератор), устройство, генерирующее когерентные электромагнитные волны за счёт вынужденного излучения света активной средой. «Лазер» – аббревиатура слов англ. выражения «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» – усиление света вынужденным излучением.

Лептоны (от греч. leptos – легкий) – слабо взаимодействующие элементарные частицы.

Ли́нза – (нем. Linse, от лат. lens – чечевица), прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, преломляющими световые лучи.

Литр (л) – (франц. litre) – единица объёма и ёмкости (вместимости) в метрической системе мер. Лу́па – (от франц. loupe), оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Луч – понятие геометрической оптики (световой луч) и геометрической акустики (звуковой луч), обозначающее линию, вдоль которой распространяется поток энергии, испущенной в определённом направлении источником света или звука.

Макроскопи́ческий (от греч. makros – большой и skopein – рассматривать) – видимый невооружённым» глазом.

Мано́метр (греч. manós, неплотный + metréō, измеряю) – прибор, измеряющий давление жидкости или газа.

Ма́сса – (лат. massa, буквально – глыба, ком, кусок), физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая её инерционные и гравитационные свойства.

Ма́ятник – твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.

Ме́га – (от греч. megas – большой), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования кратной единицы, равной 106 исходных единиц.

Нейтрон – (англ. neutron, от лат. neuter – ни тот, ни другой), электрически нейтральная элементарная частица.

Объекти́в – (от лат. objectus –предмет), обращённая к объекту часть оптической системы или самостоятельная оптическая система, формирующая действительное изображение оптическое объекта. Окуля́р – (от лат. oculus – глаз), обращённая к глазу наблюдателя часть оптической системы (зрительной трубы, телескопа, бинокля, микроскопа и т. д.); служит для визуального рассматривания действительного изображения, которое формирует объектив или другая предшествующая окуляру часть системы.

Омме́тр – прибор для измерения электрического (омического) сопротивления.

Осцилля́тор – (от лат. oscillo – качаюсь), физическая система, совершающая колебания.

Пар – термин, обозначающий газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой (твёрдой) фазой того же вещества.

Позитро́н – (от лат. posi(tivus) – положительный и (элек)трон), элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону.

Просты́е механи́змы – устройства, предназначенные для преобразования силы.

Психро́метр (от др.греч. «психрос» – холодный и «метрео» – измерять) – прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.

Радиа́н (рад) – (от лат. radius – луч, радиус), единица плоского угла; 1 рад равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Резона́нс – (франц. resonance, от лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь), относительно большой избирательный отклик колебательной системы (осциллятора) на периодическое воздействие с частотой, близкой к частоте её собственных колебаний.

Резона́тор – (от лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь), колебательная система, способная совершать колебания максимальной амплитуды (резонировать) при воздействии внешней силы определённой частоты и формы.

Рекомбина́ция – (от лат. re – снова, опять и позднелат. combinatio – соединение), процесс при котором из ионов и электронов образуются нейтральные атомы или молекулы.

Солено́ид – (от греч. solen – трубка и eidos – вид), свёрнутый в спираль изолированный проводник, по которому течёт электрический ток.

Спин – (от англ. spin – вращаться, вертеться), собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.

Ста́тика – (от греч. statike – учение о весе, о равновесии), раздел механики, посвящённый изучению условий равновесия материальных тел под действием сил.

Стробоско́п – (от греч. strobos – кружение, беспорядочное движение и skopeo – смотрю), прибор для наблюдения быстрых периодических движений, основанный на стробоскопическом эффекте.

Температу́ра – (от лат. temperatura – надлежащее смешение, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Те́ра – (от греч. teras – чудовище), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования кратной единицы, равной 1012 исходных единиц.

Термо́метр – (от греч. therme – тепло и metreo – измеряю), прибор для измерения температуры посредством контакта с исследуемой средой.

Термоста́т – (от греч. therme – тепло и statos – стоящий, неподвижный), прибор для поддержания постоянной температуры.

То́нна (т) – (франц. tonne, от позднелат. tunna – бочка), единица массы, равная 1000 кг

Фе́мто (ф) – (от дат. femten – пятнадцать), приставка к наименованию единицы физической величины для образования наименования дольной единицы, равной 10-15 от исходной

Фи́зика (от др.-греч. φύσις – природа) – область естествознания: наука о простейших и, вместе с тем, наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Флуктуа́ции – (от лат. fluctuatio – колебание), случайные отклонения физических величин от их средних значений.

Флюоресце́нция – (от назв. минерала флюорит, у которого впервые была обнаружена флюоресценция, и лат. escent – суффикс, означающий слабое действие), люминесценция, затухающая в течение короткого времени.

Фото́н – (от греч. phos, род. падеж photos – свет), элем. частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света).

Це́нтнер (ц) – (нем. Zentner, от лат. centenarius – содержащий 100 единиц), единица массы, равная 100 кг.

Электро́н – (от греч. ēlektron – янтарь) – мельчайшая элементарная частица вещества, имеющая отрицательный электрический заряд.

Эне́ргия – (от греч. energeia – действие, деятельность), общая количеств. мера движения и взаимодействия всех видов материи. Определяет способность тела совершить работу.

Энтальпи́я – (от греч. enthalpo – нагреваю), потенциал термодинамический, характеризующий состояние макроскопической системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве основных независимых переменных энтропии S и давления р.

Энтропи́я – (от греч. entropia – поворот, превращение), понятие, впервые введённое в термодинамике для определения меры необратимого рассеяния энергии.

Эпидиаско́п – (от греч. epi – на, dia – через и skopeo – смотрю) (эпидиапроектор), комбинированный проекционный аппарат, позволяющий получать на экране изображения как прозрачных, так и непрозрачных оригиналов.

Эфи́р – (греч. aither) мировой, световой эфир, гипотетическая всепроникающая среда, которой наука прошлых столетий приписывала роль переносчика света и вообще электромагнитных взаимодействий. Юстиро́вка – (от лат. justus – правильный), совокупность операций по приведению средств измерений в состояние, обеспечивающее их правильное функционирование.

Я́дро а́томное – центральная и очень компактная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса и весь положительный электрический заряд. Ядро, удерживая вблизи себя кулоновскими силами электроны в количестве, компенсирующем его положительный заряд, образует нейтральный атом.

ТЕСТ

1-модуль

1. Что изучает статика ?

1) статика изучает силы, их действия, сложение, разложение и равновесие их.

2) статика изучает статистические движения тел

3) статика изучает механическое движение тел

2. На какие разделы делится механика?

1) статика, кибернетика, механика.

2) статика, кинематика, динамика.

3) кинематика, механика, кибернетика.

3. Когда расстояние между двумя точками тела остается неизменным его называют

1) абсолютно твердым телом

2) прочным телом

3)материальным телом.

4. Векторная величина, представляющая собой меру механического воздействия одних тел на другие – это

1)механическое воздействие;

2) сила;

3) удар.

5. Материальной точкой называется

1) абсолютно твердое тело, размерами которого можно пренебречь, сосредоточив всю массу тела в точке.

2) точка, сосредоточенная в центре тела

6.Дествия системы сил на одно и то же твердое тело, производя одинаковые воздействия

Называются:

1)эквивалентными;

2) внутренними;

3) внешними.

7.Если система сил эквивалентна одной силе, то эта сила называется

1) уравновешенной

2)равнодействующей

3) сосредоточенной

Что изучает кинематика?

1) Движение тела под действием приложенных к нему сил.

2) Виды равновесия тела.

3) Движение тела без учета действующих на него сил.

4) Способы взаимодействия тел между собой.

9.Единицы измерения работы в Международной системе единиц (СИ) – это

1) джоуль

2)ньютон

3)паскаль

10.отношение полезной работы к полной затраченной работе – это

1)мощность

2) КПД

3)первый закон динамики

11.Какие системы отсчета называются инерциальными?

A) Любые.

B) Которые покоятся относительно Земли.

C) Которые движутся прямолинейно и равномерно относительно Земли.

12.Какое движение тел называется поступательным?

A) При котором все точки тела движутся одинаково.

B) Любое движение тел.

C) При котором тело движется равномерно и прямолинейно.

13.Укажите признак поступательного движения тел?

A) когда тело не меняет направление движения.

B) Когда тело вращается.

C) Когда любая прямая, проходящая через две любые точки тела, остается параллельной самой себе.

14.В каких системах отсчета выполняются законы Ньютона?

A) В неинерциальных.

B) В инерциальных.

C) В любых.

15.В каком законе Ньютона утверждается, что сила действия равна силе противодействия?

A) В первом.

B) Во втором.

C) В третьем.

16.Сила, действующая на тело, сообщила ему некоторое ускорение. Как по отношению друг к другу направлены сила и ускорение?

A) Сонаправлены.

B) Направлены в противоположные стороны.

C) точно не сможем указать без числовых данных.

17.Формула второго закона Ньютона.

A) F = m/a

B) F = a/m

C) F = m+a

D) F = ma

18.Как направлены силы при взаимодействии двух тел?

A) По прямой, соединяющей тела.

B) По прямой, соединяющей тела и направлены в противоположные стороны

C) По прямой, соединяющей тела и направлены в одну сторону.

19.Под действием силы 10 Н тело массой 5 кг приобрело некоторое ускорение? Чему оно равно?

A) 5 Н

B) 2 Н

C) 0,5 Н

20. Под действием силы 16 Н тело некоторой массы приобрело ускорение 0,4 м/с2. Какое ускорение приобретет это тело под действием в 2 раза большей силы?

A) 0,4 м/с2

B) 0,8 м/с2

C) 0,16 м/с2

D) 4 м/с2

21. С одинаковой высоты на кафельный пол падают три шарика одинаковой массы - медный, стальной и железный. Какой из них нагреется до более высокой температуры. Удельная теплоемкость меди 400, железа 460 и стали 500.
А) медный; Б) стальной; В) железный. Г) золотой

22. Газ совершает цикл Карно. 70% полученной теплоты от нагревателя отдаёт холодильнику. Температура нагревателя 430 К. Определите температуру холодильника.
А) 3 К; Б) 301 К; В) 614 К. Г) 200К

23. Кто является автором МКТ строения вещества

А) М. Ломоносов; Б) И. Ньютон; В) О. Штерн; Г) Р. Поль;

24. Постоянная Авогадро показывает:

А) число молекул в веществе; Б) число молекул в углероде;

В) в одном моле любого вещества содержится разное количество молекул;

Г) в одном моле любого вещества содержится одинаковое количество молекул;

25. Масса вещества, в количестве одного моля, называется…

А) молекулярная; Б) молярная; В) атомная Г) ядерная;

Назовите вариант ответа, в котором представлены основные положения

Молекулярно-Кинетической Теории строения вещества….

1) все вещества состоят из молекул, молекулы движутся непрерывно и

хаотично

2) молекулы притягиваются и отталкиваются

3) все вещества состоят из молекул, молекулы притягиваются и

отталкиваются, молекулы движутся непрерывно и хаотично

26. Какая из приведенных ниже величин, соответствует порядку значения массы молекулы?

27 -27 10 -10

А )10 кг Б ) 10 кг В ) 10 кг г) 10 к г

27. По какой формуле рассчитывается давление газа?

-3

А m/N Б 3/2KТ В М.10 Г 1/3 m.n/υ²

28. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 2,7 кг?

А 0,1 моль Б 0,0001 моль В 100моль Г 10моль Д 1 моль

Какое явление доказывает, что между молекулами существуют силы притяжения?

А броуновское движение

Б Существование жидкостей и твердых тел В диффузия

Г испарение

Какой закон описывает изобарический процесс?

А PV=const Б P/T= const В VT= const Г V/T= const

Газ получил 500 Дж теплоты. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 300 Дж. Чему равна работа, совершенная газом?

А 200 Дж Б 800 Дж В 0 Г 200 Дж

По какой формуле рассчитывается внутренняя энергия газа?

А C.m.∆T

Б 3/2( m/M).RT В λm Г P.∆V

Тепловая машина получила от нагревателя 0,4 МДж теплоты и отдала холодильнику 0,1 МДж теплоты. Чему равен КПД?

А 100% Б 75% В 25% Г 125%

В каком из перечисленных технических устройств используется двигатель внутреннего сгорания?

А автомобиль Б тепловоз В тепловая э/станция Г ракета

2. Броуновское движение – это…

1) Проникновение молекул одного вещества в промежутки между

молекулами другого вещества

2) Отрыв молекул с поверхности жидкостей или твердых тел

3) Хаотическое тепловое движение взвешенных частиц в жидкостях или

газах

Какой закон описывает изотермический процесс?

А PV=const Б P/T= const В VT= const Г PT= const

36. Как изменится давление газа, если его объем уменьшится в 2 раза, а среднеквадратическая скорость его молекул уменьшится в √2 раз

А) не уменьшается

Б) не изменится

В) увеличится в4 раза

Г) уменьшится в 4 раза

37. Какая величина характеризует состояние термодинамического равновесия?
А) давление; Б) давление и температура; В) температура;
Г) давление, объём и температура;

38. . Какое выражение, приведенное ниже, соответствует формуле количества вещества?
А) ; Б) ; В) ; Г) .

39. Какое выражение, приведённое ниже, соответствует формуле уравнения Менделеева-Клапейрона?

А) ; Б) ; В) ; Г.) .
40. Что определяет произведение ?

А) давление идеального газа;

Б) абсолютную температуру идеального газа;
В) внутреннюю энергию идеального газа;
Г) среднюю кинетическую энергию молекулы идеального газа.

41. При реализации какого изопроцесса увеличение абсолютной температуры идеального газа в 2 раза приводит к увеличению объёма тоже в 2 раза?
А) изотермического; Б) изохорного; В) адиабатического; Г) изобарного.

42. Как изменится давление идеального газа при переходе из состояния 1 в состояние 2 (см. Рис.1)?
А) не изменится;
Б) увеличится;
В) уменьшится;
Г) не знаю.

43. Как изменится объём идеального газа при переходе из состояния 1 в состояние 2 (см. Рис. 2)?

А) уменьшится;
Б) увеличится;
В) не изменится.

Г) увеличится в 2раза

44. При постоянной температуре 270С и давлении 105 Па объём газа 1 м3. При какой температуре этот газ будет занимать объём 2 м3 при том же давлении 105 Па?
А) 327ºС; Б) 54ºС; В) 600 К. Г) 375К

45. Какова первоначальная абсолютная температура газа, если при его изохорическом нагревании на 150 К давление возросло в 1,5 раза?
А) 30 К; Б) 150 К; В) 75 К; Г) 300 К.

46. Конденсация-это процесс перехода вещества из … состояние

А) жидкое в газообразное

Б) Твердого в жидкое

В) газообразного в жидкое

Г) твердого в жидкое

47. В закрытом сосуде находятся воздух и капля воды массой 1 г. Объём сосуда 75 л, давление в нем 12 кПа и температура 290 К. Каким будет давление в сосуде, если капля испарится?
А) давление не изменится; Б) 13,785 кПа;

В) 13,107 кПа. Г) 373 МПа

48. Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно нулю?
А) изобарный; Б) изотермический; В) изохорный; Г) адиабатический.

49. Идеальному газу передаётся количество теплоты таким образом, что в любой момент времени передаваемое количество теплоты Q равно работе А, совершаемой газом. Какой процесс осуществляется?

А) адиабатический; Б) изобарный; В) изохорный; Г) изотермический.

50. Сколько положении МКТ

А) 3; Б) 2 ; В)5 ; Г)1 .

51. При быстром сжатии газа в цилиндре его температура повысилась. Изменится ли при этом внутренняя энергия газа? Напишите уравнение первого закона термодинамики для этого случая.
А) энергия уменьшилась Q=∆U+А/;

Б) энергия увеличилась ∆U=-А/;

В) энергия не изменилась Q=А/.

Г) нет ответа

52. Определите внутреннюю энергию двух молей одноатомного (идеального) газа, взятого при температуре 300 К.

А) 2,5 кДж; Б) 2,5 Дж; В) 4,9 Дж; Г) 7479Дж;

53. Что называют тепловым движением?

А) движение одного тела по поверхности другого;

Б) беспорядочное движение молекул;

В) движение тела в горячей воде;

Г) броуновское движение;.

54. В каких агрегатных состояниях диффузия протекает быстрее?

А) жидкое; Б) твердое; В) газообразное; Г) жидкое и газообразное;

55. Какова температура по шкале Цельсия, если по шкале Кельвина она равна 273К ?

А) 0°; Б) 10°; В) 273°; Г) 3°;

56. Какая единица измерения соответствует молярной массе?

А)кг

Б) кг/моль

В) моль

Г) 1/моль

57. Относительной молекулярной массой вещества называют

А) массу одной молекулы

Б) массу одного моля вещества

В) массу всех молекул данного вещества

Г) отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода

58. Число Авогадро:
А) равно 6,02•1023 моль-1;
Б) это число атомов в 12 г углерода;
В) равно числу молекул в одном моле любого вещества;
Г) равно числу молекул в 22,4 л любого газа, находящегося при нормальных условия

59. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул:
А) зависит от температуры;
Б) не зависит от температуры;
В) зависит от массы молекул;
Г) не зависит от массы молекул;

60. Какая температура по шкале Цельсия соответствует температуре 100 К по абсолютной шкале

А) -373°C

Б) +273°C

В) -273°C

Г) -173°C

2-модуль

1. Единица измерения электрического сопротивления

А) Ватт

Б) Вольт

В) Ом

2. Два сопротивления соединены последовательно. Чему равно их общее сопротивление, если R1=10 Ом, а R 2= 40 Ом?

А) 50 Ом

Б) 10 Ом

В) 8 Ом

3. Электрическая плита включена в сеть напряжением 220 В. Сопротивление спирали плитки в рабочем состоянии равно 55 Ом. Какова сила тока в спирали?

А) 0,25 А

Б) 0,4 А

В) 4 А

4. Какое количество теплоты выделяет электрический кипятильник мощностью 0,5кВт за 90 с?

А) 45 Дж

Б) 45000 Дж

В) 19800 Дж

5. Прибор для измерения электрического напряжения называется

А) Вольтметр

Б) Амперметр

В) Омметр

6. Сила тока в электрической цепи равна 2 А. Сопротивление электрической лампы 14 Ом. Чему равно напряжение в лампе?

А) 28 В

Б) 7 В

В) 0,125 В

7. Какая из перечисленных ниже частиц имеет наименьший отрицательный заряд?

А) Протон

Б) Нейтрон

В) Электрон

8. Единица измерения электрической мощности

А) Ватт

Б) Вольт

В) Ампер

9. Тела, имеющие заряды одного знака …

А) не взаимодействуют друг с другом

Б) взаимно притягиваются

В) взаимно отталкиваются

10. Прибор для измерения силы тока называется

А) Вольтметр

Б) Амперметр

В) Омметр

11. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы без примесей?
А) в основном дырочной;
Б) в основном электронным;
В) в равной мере электронным и дырочным;
Г) не проводит ток.
12. Какими носителями создаётся электрический ток в полупроводниках?
А) положительными и отрицательными ионами;
Б) электронами и положительными ионами;
В) положительными и отрицательными ионами и электронами.
Г) электронами и дырками.
13. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с донорными примесями?
А) в основном электронным; Б) в основном дырочным;
В) не проводят ток; Г) в равной мере электронным и дырочным.
14. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с акцепторными примесями?
А) в основном электронным; Б) в основном дырочным;
В) не проводят ток; Г) в равной мере электронным и дырочным.
15. Как изменится масса выделившегося на катоде вещества при увеличении в 2 раза силы тока, проходящего через раствор электролита?
А) уменьшится в 2 раза; Б) уменьшится в 4 раза;
В) увеличится в 2 раза; Г) увеличится в 4 раза.
16. Ионизация газа - это...
А) процесс образования нейтральных молекул из положительно заряженных ионов и электронов;
Б) процесс образования в газе ионов и свободных электронов;
В) распад молекул на ионы под действием полярных молекул растворителя;
Г) насыщение газа свободными электронами.
17. Рекомбинация - это..А) процесс образования в газе ионов и свободных электронов;
Б) процесс образования нейтральных молекул из положительно заряженных ионов и электронов;
В) распад молекул на ионы под действием полярных молекул растворителя.
Г) среди ответов нет правильных.
18. Прибор для накопления зарядов и электрической энергии.
А) трансформатор; Б) генератор;
В) конденсатор; Г) камера Вильсона.
19. Как изменится электроёмкость плоского конденсатора, если увеличить площадь пластин?
А) уменьшится; Б) увеличится;
В) не изменится; Г) зависит от вида диэлектрика.
20. За единицу электроёмкости в СИ принимается
А) Кулон; Б) Вебер; В) Фарад; Г) Ампер.
21. Процесс перераспределения электронов между взаимодействующими телами называется
А) электризация; Б) деформация;
В) диссоциация; Г) диффузия.
22. Тела, в которых заряженные частицы перемещаются свободно.
А) диэлектрики; Б) проводники;
В) полупроводники; Г) среди ответов нет правильного.
23. Тела, в которых движение зарядов несколько затруднено (при определённых условиях движение свободно, при других -нет)
А) диэлектрики; Б) проводники;
В) полупроводники; Г) среди ответов нет правильного.
24. Тела, в которых заряженные частицы не перемещаются.
А) диэлектрики; Б) проводники;
В) полупроводники; Г) среди ответов нет правильного.
25. За единицу электрического заряда в СИ принимается
А) Кулон; Б) Вебер; В) Фарад; Г) Ампер.
26. Как изменится сопротивление проводника, если увеличится его длина?
А) не изменится; Б) увеличится; В) уменьшится;
Г) зависит от материала из которого изготовлен проводник.
27. На какие движущиеся частицы будет действовать магнитное поле?
А) на электрон и ион; Б) на электрон и атом;
В) на атом и ион; Г) на электрон, атом и ион.
28. Магнитное поле обнаруживается по действию на...
А) прямой проводник с током; Б) рамку с током;
В) магнитную стрелку; Г) верны все названные ответы
29. Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекает ток в одном направлении?
А) ответ неоднозначен; Б) притягиваются;
В) не взаимодействуют; Г) отталкиваются.
30. Укажите условия возникновения магнитного поля.
1..Нужен движущийся электрический заряд;
2.Нужен проводник с током
А) достаточно или 1, или2; Б) только 1;
В) Только 2; Г) обязательно и 1, и 2.
31. Как изменится сила Лоренца, действующая на заряженную частицу, если скорость частицы уменьшится в 3 раза?
А) уменьшится в 3 раза; Б) уменьшится в 9 раз;
В) увеличится в 3 раза; Г) увеличится в 9 раз.
32. За единицу магнитной индукции в СИ принимается
А) Ампер; Б) Тесла; В) Фарад; Г) Вебер.
33. Вещества, в которых внешнее магнитное поле ослабляется
А) парамагнетики; Б) диамагнетики;
В) ферромагнетики; Г) среди ответов нет правильного.
34. Вещества, которые незначительно усиливают внешнее магнитное поле.
А) парамагнетики; Б) диамагнетики;
В) ферромагнетики; Г) среди ответов нет правильного.
35. Вещества, которые значительно усиливают внешнее магнитное поле
А) парамагнетики; Б) диамагнетики;
В) ферромагнетики; Г) среди ответов нет правильного.
36. Явление возникновения электрического тока в проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур называется
А) электризация; Б) электролиз;
В) электромагнитная индукция; Г) термоэлектронная эмиссия.
37. Какими носителями создаётся электрический ток в электролитах?
А) электронами; Б) ионами обоих знаков;
В) электронами и ионами; Г) атомами.
38. Процесс выделения вещества на электродах, при прохождении тока через электролит
А) электролиз; Б) газовый разряд; В) электризация; Г) деформация
39.Источником электрического поля является …

А. Постоянный магнит Б. Проводник с током

В. Неподвижный заряд Г. Движущийся заряд

40.Электрическое поле создано положительным зарядом. Какое направление имеет вектор напряженности в точке а ?

Г

↑

Б ← а → А

↓

В

А. А Б. Б В. В Г. Г

41.Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние уменьшить в два раза?

А. Увеличится в 2 раза

Б. Уменьшится в 2 раза

В. Увеличится в 4 раза

Г. Уменьшится в 4 раза

42.Какими носителями заряда создается ток в металлах?

А. электронами

Б. положительными ионами

В. отрицательными ионами

Г. молекулами

44.Чему равно показания вольтметра на рисунке?

R1=2Ом I=1А R2=4Ом

А. 12 В Б. 24 В В. 4 В Г. 6 В

45.Выберите формулу, описывающую закон Ома для полной цепи

А. I=V/R Б. I=ε/R+r В. I=ε/r Г. I=q/t

46.Как направлен вектор магнитной индукции в точке а?

N ------------------------S

. а

А. вверх Б. вниз В. вправо Г. влево

47.Куда отклонится в движущаяся в магнитном поле отрицательная частица?

В

ν х хххх

○→ х хххх

А. от нас Б. вниз В. вверх Г. к нам

Итоговый тест

1.Какими носителями эл. заряда создается электрический ток в металлах?

А. Электронами и положительными ионами.

Б. Положительными и отрицательными ионами.

В. Электронами и дырками.

Г. Положительными ионами, отрицательными ионами и электронами.

Д. Только электронами.

2.Какой минимальный по абсолютному значению заряд может быть перенесен электрическим током через электролит?

А. e≈1,6·10 -19Кл.

Б. 2e≈3,2·10 -19 Кл.

В. Любой сколь угодно малый.

Г. Минимальный заряд зависит от времени пропускания тока.

Д. 1 Кл.

3. Какими носителями эл. заряда создается электрический ток в растворах или расплавах электролитов?

А. Электронами и положительными ионами.

Б. Положительными и отрицательными ионами.

В. Положительными ионами, отрицательными ионами и электронами.

Г. Только электронами.

Д. Электронами и дырками.

4.Какие действия эл. тока всегда сопровождают его прохождение через любые среды?

А. Тепловое.

Б. Химическое.

В. Магнитное.

Г. Тепловое и магнитное.

Д. Тепловое, химическое и магнитное.

5. Электроны освобождаются из катода, создающие изображение в электронно-лучевой трубке телевизора, в результате

А. Действия электрического поля между катодом и анодом
Б. Электролиза
В. Термоэлектронной эмиссии
Г. Ионизации атомов электронным ударом

6. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы без примесей?

А. В основном электронной.

Б. В основном дырочной.

В. В равной мере электронной и дырочной.

Г. Ионной.

Д. Не проводят электрический ток.

7. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с донорными примесями?

А. В основном электронной.

Б. В основном дырочной.

8.Куда отклонится в магнитном поле движущаяся положительная частица?

В

ν х хххх

○→ х хххх

А. от нас Б. вниз В. вверх Г. к нам

9.Выберите формулу для расчета силы Лоренца

А. F=E.q Б. F=qvBsinἀ B. F=kq1q2/r2 Г. F=IBlsinἀ

10.Кто открыл отклонение магнитной стрелки возле проводника с током?

А. Эрстед Б. Кулон В. Фарадей Г. Ампер

11. Постоянное магнитное поле можно обнаружить по действию на…

А. движущуюся заряженную частицу;

Б. неподвижную заряженную частицу;

В. любое металлическое тело;

Г. заряженный диэлектрик

12. Как взаимодействуют два параллельных проводника при протекании в них тока в противоположных направлениях?

А. сила взаимодействия равна нулю;

Б. проводники притягиваются;

В. проводники отталкиваются;

Г. проводники поворачиваются.

13. Как называется единица магнитной индукции?

А. Тесла Б. Генри В. Вебер Г. Ватт

14. В магнитном поле с индукцией 4 Тл движется электрон со скоростью 107 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующий на электрон со стороны магнитного поля?

А. 0,4 пН; Б. 6,4 пН; В. 0,4 мкН; Г. 6,4 мкН

15. Заряд движется в магнитном поле. Индукция магнитного поля и скорость заряда увеличиваются в 3 раза. Сила, действующая на заряд

А. увеличится в 3 раза;

Б. уменьшится в 3раза;

В. увеличится в 9 раз;

Г. уменьшится в 9 раз.

16. Линии магнитного поля в пространстве вне постоянного магнита

А. начинаются на северном полюсе магнита, заканчиваются на южном;

Б. начинаются на южном полюсе магнита, заканчиваются на бесконечности;

В. начинаются на северном полюсе магнита, заканчиваются на бесконечности;

Г. начинаются на южном полюсе магнита, заканчиваются на северном.

17.Разноименные полюсы магнита…, а одноименные полюсы -

А. …отталкиваются, …притягиваются;

Б. …притягиваются, …отталкиваются;

В. …отталкиваются;

Г. …притягиваются.

18. Какой из перечисленных процессов объясняется явлением электромагнитной индукции

А. отклонение магнитной стрелки при прохождении по проводу электрического тока;

Б. взаимодействие проводников с током;

В. появление тока в замкнутой катушке при опускании в нее постоянного магнита;

Г. возникновение силы, действующей на проводник с током.

19. Определить индуктивность катушки, через которую проходит поток величиной 5 Вб при силе тока 100 мА.
А. 0,5 Гн Б. 50 Гн В. 100 Гн Г. 0,005 Гн

20. Какова энергия магнитного поля катушки индуктивностью, равной 2 Гн, при силе тока в ней, равной 200 мА?
А. 400 Дж; Б. 4·104 Дж; В. 0,4 Дж; Г. 4·10-2 Дж

21. Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитном поле с индукцией 100 мТл, если оно полностью исчезает за 0,1 с?

Площадь, ограниченная контуром, равна 1 м2.
А. 100 В; Б. 10 В; В. 1 В Г. 0,01 В

22. Определить индукцию магнитного поля проводника, по которому протекает ток 4 А, если поле действует с силой 0,4 Н на каждые 10 см проводника.

А. 0,5 Тл; Б. 2Тл; В. 1 Тл; Г. 0,1 Тл.

23. Частица с электрическим зарядом 8·10-19 Кл движется со скоростью 220 км/ч в магнитном поле с индукцией 5 Тл, под углом 300. Определить значение силы Лоренца.
А. 10-15 Н Б. 2·10-14 Н В. 2·10-12 Н Г. 1,2·10-16 Н

25.Выберите формулу для расчета силы Ампера

А. F=E.q Б. F=q.υ.B.Sinα В.F=k.q1.q2/r2 Г. F=I.B.L.Sinα

26.Кто открыл взаимодействие двух проводников с током?

А. Эрстед Б. Кулон В. Фарадей Г. Ампер

27. Магнитное поле создается…

А. неподвижными электрическими зарядами;

Б. движущимися электрическими зарядами;

В. телами, обладающими массой;

Г. движущимися частицами.

28. Что наблюдалось в опыте Эрстеда?

А. взаимодействие двух параллельных проводников с током.

Б поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока.

В. взаимодействие двух магнитных стрелок

Г. возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита.

29. Как называется сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля?

А. Сила Ампера; Б. Центробежная сила;

В. Сила Лоренца; Г.Центростремительная сила

30. Участок проводника длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитного поля

А. 0,004 Дж. Б. 0,4 Дж. В. 0,5 Дж. Г. 0,625 Дж

31. Если величину заряда увеличить в 3 раза, а скорость заряда уменьшить в 3 раза, то сила, действующая на заряд в магнитном поле,

А. не изменится;

Б. увеличится в 9 раз;

В. уменьшится в 3раза;

Г. увеличится в 3 раза.

32. С помощью правила Буравчика можно определить

А. направление силы магнитного поля;

Б. направление движения заряженной частицы;

В. направление линий магнитного поля;

Г. направление силы электрического поля.

33. Линии однородного магнитного поля

А. искривлены, их густота меняется от точки к точке;

Б. параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой;

В. расположены параллельно с разной густотой;

Г. расположены хаотично

34. Чем определяется величина ЭДС индукции в контуре?

А. Магнитной индукцией в контуре;

Б. Магнитным потоком через контур ;
В. Электрическим сопротивлением контура;

Г. Скоростью изменения магнитного потока

35. Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 200мТл, если оно полностью исчезает за 0,05с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1м2.
А. 400В; Б. 40В; В. 4В; Г. 0,04В

36. Определить индуктивность катушки, если при силе тока в 2А, она имеет энергию 0,2Дж.
А. 200Гн; Б. 2мГн В. 200мГн Г. 100мГн

21. Определить сопротивление проводника длиной 20 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с, индукция поля равна 0,01Тл, сила тока 2А.
А. 100 Ом; Б. 0,01Ом; В. 0,1Ом; Г. 1 Ом;

37. Определить сопротивление проводника длиной 40 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с. Индукция магнитного поля равна 0,01Тл, сила тока 1А.
А. 400 Ом; Б. 0,04Ом; В. 4Ом Г. 40 Ом

38.Рамку площадью 0,5 м2 пронизывают линии магнитной индукции магнитного поля с индукцией 4 Тл под углом 300 к плоскости рамки. Чему равен магнитный поток, пронизывающий рамку?

А. 1 Вб Б. 2,3 Вб В. 1,73 Вб Г. 4 Вб

39. Правильно ли утверждение, что броуновское движение есть результат столкновения частиц, взвешенных в жидкости?

А) утверждение верно; Б) утверждение не верно; В) не знаю.

40. Относительная молекулярная масса гелия равна 4. Выразите в кг/моль молярную массу гелия.
А) 0,004 кг/моль; Б) 4 кг/моль; В) 4 ∙ 10-4 кг/моль.

41. Укажите основное уравнение МКТ газов.

А); Б) ; В) ; Г) .

42. Чему равен абсолютный нуль температуры, выраженный по шкале Цельсия?

А) 2730С; Б) -1730С; В) -2730С.

44. Какому процессу соответствует график, изображенный на рис. 1?

А) изобарному;
Б) изохорному;
В) изотермическому;
Г) адиабатическому.

45. Как изменится давление идеального газа, если при постоянной температуре его объём уменьшиться в 4 раза?

А) увеличится в 4 раза; Б) не изменится; В) уменьшится в 4 раза.

46. Чему равно отношение числа молекул в одном моле кислорода к числу молекул в одном моле азота?

А) ; Б) ; В) ; Г) 1; Д) 2.
47. Найдите, во сколько раз среднеквадратичная скорость молекул водорода больше среднеквадратичной скорости молекул кислорода. Газы находятся при одинаковой температуре.

А) 16; Б) 8; В) 4; Г) 2.

9. На рис. 2 представлен график зависимости давления газа от температуры. В состоянии 1 или в состоянии 2 объём газа больше?
А) в состоянии 1;
Б) в состоянии 2;
В) давление в состоянии 1 и 2 одинаковое;
Г) не знаю.

48. При постоянном давлении р объём газа увеличится на ∆V. Какая физическая величина равна произведению р|∆V| в этом случае?
А) работа, совершаемая газом; Б) работа, совершаемая над газом внешними силами;

В) количество теплоты, полученное газом; Г) внутренняя энергия газа.

49. Над телом совершена работа А внешними силами, и телу передано количество теплоты Q. Чему равно изменение внутренней энергии ∆U тела?
А) ∆U=А; Б) ∆U=Q В) ∆U=А+Q; Г) ∆U=А-Q; Д) ∆U=Q-A.
50. Какая физическая величина вычисляется по формуле ?

А) количество теплоты в идеальном газе; Б) давление идеального газа;
В) внутренняя энергия одноатомного идеального газа;
Г) внутренняя энергия одного моля идеального газа.
51. Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно количеству подведённой теплоты.

А) изобарный; Б) изотермический; В) изохорный; Г) адиабатный.

52. На рис.3 показан график изопроцесса с идеальным газом. Запишите для него первый закон термодинамики.
А) ∆U=Q+А/;

Б) ∆U=А/;

В) ∆U=Q;

Г) Q=А/.

53. Чему равно изменение внутренней энергии одного моля идеального одноатомного газа, если Т1=Т, а Т2=2Т?
А) RТ; Б) 2RТ; В) 3RТ; Г) 1,5RТ.

54. Какую работу совершает газ, расширяясь изобарно при давлении 2 ∙ 105 Па от объёма V1=0,1 м3 до объёма V2=0,2 м3?
А) 2 ∙ 106 Дж; Б) 200 кДж; В) 0,2 ∙ 105 Дж.

55. В камере, в результате сгорания топлива выделилась энергия, равная 600 Дж, а холодильник получил энергию, равную 400 Дж. Какую работу совершил двигатель?

А) 1000 Дж; Б) 600 Дж; В) 400 Дж; Г) 200 Дж.

56. Каков максимальный КПД тепловой машины, которая использует нагреватель с температурой 427ºС и холодильник с температурой 27ºС?

А) 40%; Б) 6%; В) 93%; Г) 57%.

57 . В цилиндре под поршнем находится воздух, массой 29 кг. Какую работу совершит воздух при изобарном расширении, если температура его увеличилась на 100 К. Массу поршня не учитывать.
А) 831 Дж; Б) 8,31 кДж; В) 0,83 МДж.

58. Куда отклонится в движущаяся в магнитном поле отрицательная частица?

В

ν х хххх

○→ х хххх

А. от нас Б. вниз В. вверх Г. к нам

59 .Выберите формулу для расчета силы Ампера

А. F=E.q Б. F=q.υ.B.Sinα В.F=k.q1.q2/r2 Г. F=I.B.L.Sinα

60.Кто открыл взаимодействие двух проводников с током?

А. Эрстед Б. Кулон В. Фарадей Г. Ампер

61. Магнитное поле создается…

А. неподвижными электрическими зарядами;

Б. движущимися электрическими зарядами;

В. телами, обладающими массой;

Г. движущимися частицами.

62. Что наблюдалось в опыте Эрстеда?

А. взаимодействие двух параллельных проводников с током.

Б поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока.

В. взаимодействие двух магнитных стрелок

Г. возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита

8. Методические рекомендации для студентов и преподавателей.

1. СЦЕНАРИЙ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Успешное усвоение курса предполагает активное, творческое участие студента на всех этапах ее освоения путем планомерной, повседневной работы. Общие рекомендации изучение дисциплины следует начинать с проработки настоящей рабочей программы, методических указаний и разработок, указанных в программе, особое внимание уделяется целям, задачам, структуре и содержанию курса.

Работа с конспектом лекций просмотрите конспект сразу после занятий. Пометьте материал конспекта лекций, который вызывает затруднения для понимания. Попытайтесь найти ответы на затруднительные вопросы, используя предлагаемую литературу. Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформулируйте вопросы и обратитесь на текущей консультации или на ближайшей лекции за помощью к преподавателю. Каждую неделю рекомендуется отводить время для повторения пройденного материала, проверяя свои знания, умения и навыки по контрольным вопросам. Физика - предмет, относящийся к числу сложных для усвоения. Задача учителя заключается в том, чтобы убедить учеников, что каждый из них способен овладеть предметом. Затем, учитывая способности и возможности каждого ребенка, давать ему посильные задания, предъявлять соответствующие его знаниям и возможностям требования, предусматривающие разрешение им преодолимых, но ощутимых трудностей, т.е. осуществлять индивидуальный подход в обучении учащихся. Задачу обеспечения развития каждой личности, каждого ученика можно решить путем индивидуализации и дифференциации обучения.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МАТЕРИАЛОВ КОМПЛЕКСА

Важно проводить дополнительную работу с текстом конспекта: внимательно прочитать его, пропуски; дополнить записи материалами из других источников, рекомендованных преподавателем; выделить все незнакомые понятия и термины и в дальнейшем поместить их в словарь. Наличие словаря определяет степень готовности студента к экзамену и работает как допуск к заключительному этапу аттестации. Необходимо систематически готовиться к практическим (семинарским) занятиям, изучать рекомендованные к прочтению статьи и другие материалы. Методический материал, обеспечивает рациональную организацию самостоятельной работы студентов на основе систематизированной информации по темам практических занятий курса. Практика – один из наиболее сложных и в то же время плодотворных видов (форм) обучения и воспитания. Практических занятий, проводимых под руководством преподавателя, ведущего научные исследования по тематике семинара и являющегося знатоком данной проблемы или отрасли научного знания. Практика предназначается для углубленного изучения той или иной дисциплины и овладения методологией применительно к особенностям изучаемой отрасли науки. Можно отметить, однако, что при изучении дисциплины является не просто видом практических занятий, а, наряду с лекцией, основной формой учебного процесса. При подготовке к практический занятию по теме прочитанной лекции необходимо уточнить план его проведения, продумать формулировки и содержание учебных вопросов, выносимых на обсуждение, ознакомиться с новыми публикациями по теме и составить список обязанностей и дополнительной литературы по вопросам плана занятия. Ведущей дидактической целью практических занятий является систематизация и обобщение знаний по изучаемой теме, разделу, формирование умений работать с дополнительными источниками информации, сопоставлять и сравнивать точки зрения, конспектировать прочитанное, высказывать свою точку зрения и т.п. В соответствии с ведущей дидактической целью содержанием семинарских занятий являются узловые, наиболее трудные для понимания и усвоения темы, разделы дисциплины. Спецификой данной формы ведения занятия является совместная работа преподавателя и студентов над решением стоящей проблемы, а сам поиск верного ответа строится на основе чередования индивидуальной и коллективной деятельности. Оценка производится через механизм совместного обсуждения, сопоставления предложенных вариантов ответов с теоретическими и эмпирическими научными знаниями, относящимися к данной предметной области. Это ведет к возрастанию возможностей осуществления самооценки собственных знаний, умений и навыков, выявлению студентами «белых пятен» в системе своих знаний, повышению познавательной активности. При подведении рейтинга студента принимаются во внимание следующие виды учебной деятельности:

1. Посещение и творческая работа студентов на лекциях (активное участие при прослушивании проблемных лекций, приведение примеров на лекции и т.д.).

2. Работа на практических занятиях (обсуждение теоретических вопросов, выполнение практических заданий).

3. Изучение тем, вынесенных на самостоятельную работу.

3. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА.

Правильная организация самостоятельных учебных занятий, их систематичность, целесообразное планирование рабочего времени позволяет студентам развивать умения и навыки в усвоении и систематизации приобретаемых знаний, обеспечивать высокий уровень успеваемости в период обучения, получить навыки повышения профессионального уровня.

Задачи преподавателя по планированию и организации самостоятельной работы студента:

1. Составление плана самостоятельной работы студента по дисциплине.

2. Разработка и выдача заданий для самостоятельной работы.

3. Обучение студентов методам самостоятельной работы.

4. Организация консультаций по выполнению заданий (устный инструктаж, письменная инструкция).

5. Контроль над ходом выполнения и результатом самостоятельной работы студента. Студент должен знать: какие разделы и темы дисциплины предназначены для самостоятельного изучения (полностью или частично); какие формы самостоятельной работы будут использованы в соответствии с рабочей программой дисциплины; какая форма контроля и, в какие сроки предусмотрена.

Методическими материалами, направляющими самостоятельную работу студентов являются: учебно-методический комплекс по дисциплине; практикумы; рабочие тетради по дисциплине; методические указания по выполнению контрольных работ; методические указания для студентов по организации самостоятельной работы. Методические указания для студентов являются обязательной частью учебно-методического комплекса. Цель методических указаний – обратить внимание студента на главное, существенное в изучаемой дисциплине, научить связывать теоретические положения с практикой, научить конкретным методам и приемам выполнения различных учебных заданий (решение задач, написание тезисов, подготовка презентаций и т.д.).

3.1. Методические указания для студентов при подготовке к занятиям Практическая занятия – форма систематических учебно-теоретических занятий, с помощью которых обучающиеся изучают тот или иной раздел определенной научной дисциплины, входящей в состав учебного плана. При подготовке занятиям следует использовать основную литературу из представленного списка, а также руководствоваться приведенными указаниями и рекомендациями. Для наиболее глубокого освоения дисциплины рекомендуется изучать литературу, обозначенную как «дополнительная» в представленном списке. На практических занятиях приветствуется активное участие в обсуждении конкретных ситуацийи решит задачу способность на основе полученных знаний находить наиболее эффективные решения поставленных проблем, уметь находить данного формулу и поставить необходимую единицу.

Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к практическую занятию:

На практических занятиях по естественно-научным и техническим дисциплинам нужно не менее 1 часа из двух (50% времени) отводить на самостоятельное решение задач. Практические занятия целесообразно строить следующим образом:

1. Вводное слово преподавателя (цели занятия, основные вопросы, которые должны быть рассмотрены).

2. Беглый опрос.

3. Решение 1-2 типовых задач у доски.

4. Самостоятельное решение задач

5. Разбор типовых ошибок при решении (в конце текущего занятия или в начале следующего). Для проведения занятий необходимо иметь большой банк заданий и задач для самостоятельного решения, причем эти задания могут быть дифференцированы по степени сложности. В зависимости от дисциплины или от ее раздела можно использовать два пути: 1. Давать определенное количество задач для самостоятельного решения, равных по трудности, а оценку ставить за количество решенных за определенное время задач. 2. Выдавать задания с задачами разной трудности и оценку ставить за трудность решенной задачи. По результатам самостоятельного решения задач следует выставлять по каждому занятию оценку. Оценка предварительной подготовки студента к практическому занятию может быть сделана путем экспресс-тестирования (тестовые задания закрытой формы) в течение 5, максимум - 10 минут. Таким образом, при интенсивной работе можно на каждом занятии каждому студенту поставить по крайней мере две оценки. По материалам модуля или раздела целесообразно выдавать студенту домашнее задание и на последнем практическом занятии по разделу или модулю подвести итоги его изучения (например, провести контрольную работу в целом по модулю), обсудить оценки каждого студента, выдать дополнительные задания тем студентам, которые хотят повысить оценку. Результаты выполнения этих заданий повышают оценку уже в конце семестра, на зачетной неделе, т.е. рейтинговая оценка на начало семестра ставится по текущей работе только, а рейтинговая оценка на конец зачетной недели учитывает все дополнительные виды работ.

Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к лабораторную занятию:

Выполнение лабораторного практикума, как и другие виды учебной деятельности, содержит много возможностей применения активных методов обучения и организации СРС на основе индивидуального подхода. При проведении лабораторного практикума необходимо создать условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при выполнении работы необходимо:

1. Провести экспресс-опрос (устно или в тестовой форме) по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы (с оценкой).

2. Проверить планы выполнения лабораторных работ, подготовленный студентом дома (с оценкой).

3. Оценить работу студента в лаборатории и полученные им данные (оценка).

4. Проверить и выставить оценку за отчет.

Любая лабораторная работа должна включать глубокую самостоятельную проработку теоретического материала, изучение методик проведения и планирование эксперимента, освоение измерительных средств, обработку и интерпретацию экспериментальных данных. При этом часть работ может не носить обязательный характер, а выполняться в рамках самостоятельной работы по курсу. В ряд работ целесообразно включить разделы с дополнительными элементами научных исследований, которые потребуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.

3.2. Методические указания по подготовке к зачетам.

Изучение каждой дисциплины заканчивается определенными методами контроля, к которым относятся: текущая аттестация, зачеты и экзамены. Требования к организации подготовки к зачетам те же, что и при занятиях в течение семестра, но соблюдаться они должны более строго. При подготовке к зачетам у студента должен быть хороший учебник или конспект литературы, прочитанной по указанию преподавателя в течение семестра. Вначале следует просмотреть весь материал по сдаваемой дисциплине, отметить для себя трудные вопросы. Обязательно в них разобраться. В заключение еще раз целесообразно повторить основные положения, используя при этом опорные конспекты лекций. Систематическая подготовка к занятиям в течение семестра позволит использовать время экзаменационной сессии для систематизации знаний. Если в процессе самостоятельной работы над изучением теоретического материала или при решении задач у студента возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения у него разъяснений или указаний. В своих вопросах студент должен четко выразить, в чем он испытывает затруднения, характер этого затруднения. За консультацией следует обращаться и в случае, если возникнут сомнения в правильности ответов на вопросы самопроверки.

3.3. Методические указания по написанию и оформлению рефератов Реферат – письменная работа по определенной научной проблеме, краткое изложение содержания научного труда или научной проблемы. Он является действенной формой самостоятельного исследования научных проблем на основе изучения текстов, специальной литературы, а также на основе личных наблюдений, исследований и практического опыта. Реферат помогает выработать навыки и приемы самостоятельного научного поиска, грамотного и логического изложения избранной проблемы и способствует приобщению студентов к научной деятельности.

Последовательность работы:

1. Выбор темы исследования. Тема реферата выбирается студентом по коду зачетной книжки и (или) на основе его научного интереса. Также помощь в выборе темы может оказать преподаватель.

2. Планирование исследования. Включает составление календарного плана научного исследования и плана предполагаемого реферата. Календарный план исследования включает следующие элементы: выбор и формулирование проблемы, разработка плана исследования и предварительного плана реферата; сбор и изучение исходного материала, поиск литературы; анализ собранного материала, теоретическая разработка проблемы; сообщение о предварительных результатах исследования; литературное оформление исследовательской проблемы; обсуждение работы (на семинаре, в студенческом научном обществе, на конференции и т.п.). Каждый элемент датируется временем начала и временем завершения. План реферата характеризует его содержание и структуру. Он должен включать в себя: введение, где обосновывается актуальность проблемы, ставятся цель и задачи исследования; основная часть, в которой раскрывается содержание проблемы; заключение, где обобщаются выводы по теме и даются практические рекомендации.

3. Поиск и изучение литературы. Для выявления необходимой литературы следует обратиться в библиотеку или к преподавателю. Подобранную литературу следует зафиксировать согласно ГОСТ по библиографическому описанию произведений печати. Подобранная литература изучается в следующем порядке: знакомство с литературой, просмотр ее и выборочное чтение с целью общего представления проблемы и структуры будущей научной работы; исследование необходимых источников, сплошное чтение отдельных работ, их изучение, конспектирование необходимого материала (при конспектировании необходимо указывать автора, название работы, место издания, издательство, год издания, страницу); обращение к литературе для дополнений и уточнений на этапе написания реферата. Для разработки реферата достаточно изучение 4-5 важнейших статей по избранной проблеме. При изучении литературы необходимо выбирать материал, не только подтверждающий позицию автора реферата, но и материал для полемики.

4. Обработка материала. При обработке полученного материала автор должен: систематизировать его по разделам; выдвинуть и обосновать свои гипотезы; определить свою позицию, точку зрения по рассматриваемой проблеме; уточнить объем и содержание понятий, которыми приходится оперировать при разработке темы; сформулировать определения и основные выводы, характеризующие результаты исследования; окончательно уточнить структуру реферата.

5. Оформление реферата. При оформлении реферата рекомендуется придерживаться следующих правил: следует писать лишь то, чем автор хочет выразить сущность проблемы, ее логику; писать последовательно, логично, доказательно (по схеме: тезис – обоснование – вывод); соблюдать правила грамматики, писать осмысленно, не злоупотребляя наукообразными выражениями. При изложении материала необходимо придерживаться принятого плана. Реферат печатается на стандартном листе бумаги формата А4. Левое поле – 30 мм, правое – 15 мм, верхнее и нижнее – 20 мм. Шрифт Times New Roman размером 14, межстрочный интервал 1,5. Каждый новый раздел начинается с новой страницы; это же правило относится к другим основным структурным частям работы (введению, заключению, списку литературы, приложениям и т.д.). Страницы реферата с рисунками и приложениями должны иметь сквозную нумерацию. Первой страницей является титульный лист, на котором номер страницы не проставляется. Номер листа проставляется арабскими цифрами в центре нижней части листа без точки. Название раздела выделяется жирным шрифтом и располагается симметрично строке без переноса слов. Точка в конце названия не ставится. Название не подчеркивается. Фразы, начинающиеся с новой строки, печатаются с абзацным отступом от начала строки (1,25 см). В работе можно использовать только общепринятые сокращения и условные обозначения. Следует учитывать ряд особенностей при написании числительных. Одноразрядные количественные числительные, если при них нет единиц измерения, пишутся словами (пять фирм, а не 5 фирм). Многоразрядные количественные числительные пишутся цифрами, за исключением числительных, которыми начинается предложение. Такие числительные пишутся словами. Важным моментом при написании реферата является оформление ссылок на используемые источники. При их оформлении следует придерживаться следующих правил: текст цитаты заключается в кавычки и приводится в той грамматической форме, в какой он дан в источнике, с сохранением особенностей авторского написания; каждая цитата должна сопровождаться ссылкой на источник; научные термины, предложенные другими авторами, не заключаются в кавычки. При цитировании текста цитата приводится в кавычках, а после нее в квадратных скобках указывается ссылка на литературный источник по списку использованной литературы и номер страницы, на которой в этом источнике помещен цитируемый текст. Например: [15, с. 237-239]. Возможно оформление ссылок при цитировании текста в виде концевых сносок со сквозной нумерацией.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С ЛИТЕРАТУРОЙ.

Колледж обеспечивает учебно-методическую и материально-техническую базу для организации самостоятельной работы студентов. Библиотека обеспечивает: учебный процесс необходимой литературой и информацией (комплектует библиотечный фонд учебной, методической, научной, периодической, справочной и художественной литературой в соответствии с учебными планами и программами, в том числе на электронных носителях); доступ к основным информационным образовательным ресурсам, информационной базе данных, в том числе библиографической, возможность выхода в Интернет. Колледж обеспечивает доступность всего необходимого учебно-методического и справочного материала; разрабатывает: учебно-методические комплексы, программы, пособия, материалы по учебным дисциплинам в соответствии с государственными образовательными стандартами; методические рекомендации, пособия по организации самостоятельной работы студентов; задания для самостоятельной работы; темы рефератов и докладов; вопросы к экзаменам и зачетам; образцы оформления индивидуальных заданий; предоставляет студентам сведения о наличии учебно-методической литературы, современных программных средств по своей дисциплине.

9. Условия реализации учебной дисциплины

Методические указания:

для выполнения -лабораторных работ

1) Методические указания лабораторному работу по теме: «Последовательно параллельное соединение сопротивлений» авторы А.Я.Ашкалунин, В.О.Кабанов, С.А.Поржецкий Физика. Часть 2. –М: 2015

2) Калыбеков Абакир «Рабочая тетрадь по лабораторной работы». Проверка закона Бойл-Мариотта и Гей-Люсака. –Б: 2016

Наглядные пособия

- Таблица «Международная система единиц»

- физические приставки

- основные физические константы

- слайды

- Справочные материал « физические термины « Кобардин О.Н. 1992- учебно-наглядные пособия «физика для колледжей учебное пособия» Касаткина И.Л. - М 2016, «физика учебная пособия« Сулайманова О.С., Доолоталиева А.К.

Технические средства обучения

Компьютеры

Проектор

Интерактивная доска

4. Информационное обеспечение обучения:

Основные литературы.

Антошина, Л.Г. Общая физика: Сборник задач: Учебное пособие / Л.Г. Антошина, С.В. Павлов, Л.А. Скипетрова; Под ред. Б.А. Струкова. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2016. - 336 c.

Вихман, Э. Берклеевский курс физики. Квантовая физика / Э.Вихман.- М.: Наука, 2017.

Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. Волькенштейн. - М.: Наука, 2018.-265 с.

Гартман, З. Занимательная физика, или Физика во время прогулки / З. Гартман. - М.: ЛИБРОКОМ, 2017. - 120 c.

Курс общей физики, т.т. 1-2. Механика / под ред. Гершензон.- М.: Академия, 2018. - 123 с.

Перышкин А.В. Физика.:. учеб. для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа.2016

Лукашик В.И. сборник вопросов и задач по физике. –М: Просвещение, 2013

Кирик Л.А. Физика. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. –М.: Илекса, 2014.

Перышкин А.В. Гутник Е.М..Физика. 9-класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа 2015

Дополнительные литературы.

Вихман Э. Берклеевский курс физики. Квантовая физика. М.: Наука, 2007.

Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.: Наука, 2009.

Гершензон Е.М. и др. Курс общей физики. т.т. 1-2. Механика. М.: Академия, 2008.

Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. М. Высшая школа, 2009

Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Бином, 2008.

Иродов И.Е. Механика. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2009.

Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2009.

Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 2007.

Китель И., Найт У., Рудерман М. Берклеевский курс физики. Механика. М.: Наука, 2007.

Матвеев А.Н. Курс физики. т.т. 1-4. М.: Высшая школа, 1976-2009.

Парселл Э. Берклеевский курс физики. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 2009.

Рейф Ф. Берклеевский курс физики. Статистическая физика. М.: Наука, 2007.

Савельев И.В. Курс физики, т.т. 1-5. М.: Наука, 2007.

Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.т. 1-5. М.: Высшая школа, 2008.

Трофимова Т.И. Краткий курс физики. М.: Высшая школа, 2009.

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. т.т. 1-9. М.: Мир, 2007.

Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 2007.

Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики, т.т. 1-2. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.

Интернет-ресурсы

Портал естественных наук: Физика

Адрес сайта: http://www.e-science.ru/physics

Ядерная физика в Интернете

Адрес сайта: http://nuclphys.sinp.msu.ru

Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. Пособие для учителей. – М., «Просвещение», 1971, С. 52-55.

www.fizika.ru

www.all-fizika.com

http://nsportal.ru/shkola/fizika

http://distant.msu.ru/course/view.php?id=89

http://www.drofa.ru/for-users/teacher/help/