Департамент образования Ямало-Ненецкого автономного округа

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Ямало-Ненецкого автономного округа

«Ямальский многопрофильный колледж»

Методические указания

к практическим занятиям по учебной дисциплине

ОУП.10 Физика

для специальности (профессии):

09.02.06 Сетевое и системное администрирование

Салехард 2019

Содержание

Пояснительная записка

Методические указания к практическим работам по дисциплине ОУП.10 Физика  предназначены для студентов по направлению подготовки 09.02.06 Сетевое и системное администрирование

Цель методических указаний: оказание помощи студентам в выполнении практических работ по дисциплине ОУП.10 Физика

Настоящие методические указания содержат практические работы, которые позволят студентам закрепить теорию по наиболее сложным разделам курса и направлены на формирование следующих компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.

ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.

В результате выполнения практических работ по учебной дисциплине ОУД.08 Физика студенты должны:

Знать:

- основополагающие физические понятия, закономерности, законы и теории;  

- физические термины и символики;

- основные методы научного познания, используемыми в физике: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом

Уметь:

- обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы;

− решать физические задачи;

− применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе, профессиональной сфере и для принятия практических решений в повседневной жизни;

- формировать собственную позицию по отношению к физической информации, получаемой из разных источников.

Описание каждой практической работы содержит: тему, цели работы, краткую теорию, примеры решения задач и порядок выполнения лабораторной работы, а так же задачи для самостоятельного решения и контрольные вопросы, с целью выявить и устранить недочёты в освоении рассматриваемой темы. Для получения дополнительной, более подробной информации по изучаемым вопросам, приведено учебно-методическое и информационное обеспечение.  

2.  Инструкция по технике безопасности

В кабинете запрещается применять:

- металлическую ртуть и приборы с содержанием ртути,

- генераторы УВЧ на октальных лампах,

- индукционные катушки ИВ-50, ИВ-100,

- приборы для демонстрации электроискровой обработки металлов,

- выпрямители алюминиевые,

- катушки Томсона,

- эвдиометры ЭВД,

- фотореле на фотосопротивлениях,

- парообразователи металлические,

- приборы для определения коэффициента линейного расширения металлов,

- электронагревательные приборы с открытой спиралью на напряжение переменного тока более 42 В.

II.Требования безопасности перед началом работы

1. Проверить готовность рабочих мест перед началом учебных занятий.
2. Проверить исправность электроосвещения, оборудования и приборов.
3. Не допускать нахождения в кабинете учащихся без учителя.
4. Проветрить кабинет.
5. Следить за чистотой и порядком в кабинете.

III.Требования безопасности во время работы

1. Разработать памятки-инструкции по выполнению лабораторно-практических работ для учащихся.
2. Соблюдать личную безопасность при работе с электрическим током.
3. Подавать напряжение на рабочие места не более 42В.
4. Следить за соблюдением рабочего порядка на местах.

IV.Требования безопасности в аварийных ситуациях

1. В случае возникновения аварийной ситуации, угрожающей жизни и здоровью учащихся принять меры к срочной их эвакуации.
2. Сообщить о происшедшем администрации и приступить к её ликвидации.
3. В случае травматизма оказывать первую помощь пострадавшим.
4. При внезапном заболевании учащегося , вызвать медработника.

V.Требования безопасности по окончании работы

1. После окончания учебного занятия, все физические приборы, лабораторное оборудование убрать в лаборантскую.
2. Отключить подачу электроэнергии от рабочих мест.
3. Привести в порядок своё рабочее место.
4. Выключить электроосвещение и закрыть кабинет на ключ.
5. В случае проявления каких-либо недостатков, обнаруженных во время учебных занятий известить об этом администрацию.

Практическая работа №1

Контрольная работа по теме «Кинематика»

Цель:

• проверка знаний, умений и навыков по теме «Кинематика»
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

Механика - часть физики, в которой изучаются закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Основу классической механики составляют кинематика, динамика и законы сохранения.

Основная задача механики – определение положения тела в любой момент времени.

Кинематика рассматривает виды движения тел без учета причин, его вызывающих.

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Материальная точка – это тело, размерами и формой которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

 Система отсчета – совокупностью тела отсчета, системы координат и связанных с ними часов.

Тело отсчета – произвольно выбранное тело (его считают неподвижным), относительно которого определяют положение других тел.

С телом отсчета связывают систему координат, простейшей из которых является декартова система координат.

Положение тела определяется в пространстве - тремя координатами (x,y,z), на плоскости – двумя координатами (x,y), на прямой – одной координатой (x).

Часы в системе отсчета должны быть неподвижны относительно тела отсчета.

Поступательным  движением тела называется движение,  при котором все точки тела движутся одинаково

Относительность движения — это зависимость кинематических характеристик (перемещение, скорость, ускорение) от выбора системы отсчета.

Траектория движения материальной точки — непрерывная линия, описываемая материальной точкой (телом) относительно выбранной системы отсчета.

Виды движений: прямолинейное равномерное, прямолинейное равноускоренное, криволинейное.

Прямолинейное движение

Определения: Движение по прямой траектории называется прямолинейным.

Характеристики прямолинейного движения

Прямолинейное равномерное движение –  это движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

1.  Путь – длина траектории;  l (м)
2. Перемещение – направленный отрезок, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением;  s (м):   
3. Скорость равна отношению перемещения s за время t к этому промежутку времени.  
4. Координата точки  х (м):    

Прямолинейное   равноускоренное движение – это движение, при котором тело

за равные  промежутки времени изменяет свою скорость на одну у ту же величину.

1. Ускорение – величина, равная отношению изменения скорости за время t к этому времени:

2. Мгновенная скорость- скорость в данный момент времени :  
3. Средняя скорость - :  
4. Перемещение:            
5. Координата точки:     

Свободное падение

Свободным падением называется движение тела под действием силы притяжения Земли или любой другой планеты.

Вблизи планеты все тела падают с одним и тем же ускорением, которое называется ускорением свободного падения.

Обозначается буквой  g(м/c2); g = 9,8м/с2≈10 м/с2.

, где h – высота падения (подъема).

Графики прямолинейного равномерного движения

График зависимости координаты тела               График зависимости проекции скорости тела

от времени: х = х(t)                                                       от времени: vx = v(t)

На левом графике изображена зависимость координаты трех разных движущихся тел от времени. Красный график соответствует случаю, когда скорость тела направлена в ту же сторону, что и ось координат. Зеленый график соответствует случаю покоящегося тела. Синий – случаю, когда скорость противоположно направлена к оси координат. Точка x0, в которой каждый из трех графиков пересекает ось Ox, – это начальная координата тела.

На правом графике изображены зависимости скоростей тела от времени. Поскольку при равномерном прямолинейном движении скорости тел не меняются, графики являются прямыми, параллельными оси времени. Красный график соответствует положительной скорости (скорость направлена в ту же сторону, что и ось координат), зеленый график соответствует покоящемуся телу (скорость постоянна и равна нулю), а синий – отрицательной скорости (скорость противоположно направлена оси координат).

Правило определения пути по графику v(t): Численное значение перемещения (пути) - это площадь прямоугольника под графиком скорости.

Графики прямолинейного равноускоренного движения

Правило определения пути по графику v(t): Путь тела - это площадь треугольника (или трапеции) под графиком скорости.

Практическая часть

Алгоритм решения задач

1. Прочитайте внимательно задачу.
2. Запишите условие задачи с помощью буквенных обозначений.
3. Переведите все значения величин в систему СИ (если это необходимо).
4. Выполните поясняющий рисунок или схему (при необходимости).
5. Решите задачу в общем виде.
6. Проверьте правильность выведенной вами формулы по наименованию величин.
7. Выполните вычисления.
8. Запишите ответ.

Примеры решения задач.

1. Прямолинейное движение.

1.  Два велосипедиста выехали из одного населенного пункта в противоположном направлении. Через сколько часов расстояние между ними окажется 108 км, если один двигался со скоростью 12 км/ч, а другой - 15 км/ч?

Решение.

Найдем скорость удаления  

2.  При равноускоренном движении автомобиля в течение 6 с его скорость изменилась от 11 м/с до 17 м/с. Чему равен модуль ускорения автомобиля?

3.  Поезд отходит от станции. Какое перемещение совершит он за 10 с, двигаясь с ускорением  0,2 м/с2 ?

4. Автомобиль проехал 270 км со скоростью 90 км/ч, а потом еще 140 км со скоростью 70 км/ч. Какова средняя скорость на всем пути?

5. На рисунке представлен график зависимости проекции скорости от времени для движущегося тела. По данному рисунку запишите эту зависимость аналитически.

Рис.  Иллюстрация к задаче

Решение

Зависимость является прямой, так как тело двигалось равноускоренно. Зависимость скорости от времени при равноускоренном движении выглядит следующим образом:

Для того чтобы записать эту зависимость для данного тела, необходимо найти проекцию начальной скорости  и проекцию ускорения .

Начальная скорость – это скорость, в начальный момент времени, то есть при . На данном графике видно, что начальная скорость равна  (цена одного деления на оси проекции скорости – ).

Формула для нахождения проекции ускорения:        

Начальная скорость  нам известна, а  определим в произвольный момент времени. В данном случае удобно определить скорость  в точке пересечения прямой с осью времени. Скорость в этой точке равна нулю . Время, за которое скорость изменилась с  до  определим по графику. Это время равно  (цена одного деления на оси времени – ).

Подставляем полученные данные в формулу проекции ускорения:

Подставляем значение проекции начальной скорости и ускорения в закон изменения проекции скорости со временем:

Ответ:

Контрольная работа

по  теме «Кинематика»

Вариант 1

1. В каком из следующих случаев движение тела можно рассматривать как движение материальной точки?

А.Вращение детали, обрабатываемом на токарном станке.

Б. Выступление спортсмена по фигурному катанию.

В. Полет самолета, совершающего рейс Москва-Владивосток.

2.   Какими величинами определяется положение тела в пространстве?

А. Координатами.        Б. Временем.        В. Расстоянием.

3.   Что такое перемещение?

1. Направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

Б. Линия, соединяющая начальное положение тела с его последующим положением.

B.   Длина траектории.

4. Какое движение называется прямолинейным равномерным?

1. Движение тела, при котором все его точки движутся неодинаково.

Б. Движение тела, при котором оно за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

B.  Движение тела, при котором оно за одинаковые промежутки времени проходит
неравные пути.

5. Что такое ускорение?

А. . Величина, равная отношению изменения перемещения к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

Б     Величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

В. Величина, равная отношению изменения пути к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

6. Велосипедист, двигаясь равномерно, проезжает 20м за 2с. Определите, какой путь он проедет при движении с той же скоростью за 10с.
                   А. 60 м                Б. 150 м                В. 100 м
7. На рисунке 1 приведен график зависимости пути при движении велосипедиста от времени. Определите по этому графику путь, который проехал велосипедист за 4с.
                   А. 12 м                        Б.  9 м                В. 15 м

                                                                           рис.1                

8. По графику (см. рис.1) определите скорость движения велосипедиста в момент времени  t = 2c.
                   А. 3 м/с                Б. 6 м/с                В. 10 м/с
9. Запишите уравнение движения x = x(t)  тела, график которого изображен на  рис.1.
                   А. x = 15 + 5 t            Б.    x = 3 t                В.  x =  - 3 t
10. Движение тела описывается уравнением  x = 4 – t.  Определите начальную координату тела и модуль скорости движения.
11. Два велосипедиста выехали из одного населенного пункта в противоположном направлении. Через сколько часов расстояние между ними окажется 81 км, если один двигался со скоростью 12 км/ч, а другой - 15 км/ч?
12. Поезд трогаясь с места за 4 с набрал  скорость 36 км/ч. С каким ускорением он разгонялся и какой путь прошел за это время?                
    

Контрольная работа  по  теме «Кинематика»

Вариант 2

1. Что такое материальная точка?

1. Тело, размер которого невозможно измерить.

        Б. Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

2. Минимальная частица тела, из которого состоит материя.

2. Что такое система отсчёта?

1. Это тело отсчета, система координат, связанная с ним, и прибор для измерения  времени.

        Б. Это тело отсчета и прибор для измерения времени.

2. Это тело отсчета, система координат, связанная с ним.

3. Сколько координат надо, чтобы определить положение тела в пространстве?

А.  1.                Б. 2.                          В. 3.

4. Что такое путь?

1. Направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

       Б.   Линия, соединяющая начальное положение тела с его последующим положением.

         B.        Длина траектории.

5. Что такое равноускоренное движение?

1. Движение тела, при котором все его точки движутся неодинаково.

        Б. Движение тела, при котором  за равные промежутки времени его скорость изменяется одинаково.

          B.        Движение тела, при котором оно за одинаковые промежутки времени проходит равные   пути.

6. Автомобиль, двигаясь равномерно, проехал 50 м за 2с.   Какой путь он проедет за 20 с, двигаясь с той же скоростью?
                   А. 500 м                Б. 1000 м                В. 250 м
7. Определите по графику зависимости пути от времени (рис.1) путь, пройденный телом за

4 с.
                А. 16 м                        Б. 4 м                В. 1  м

                      Рис. 1

8. По графику (см. рис.1) определите модуль скорости  движения тела в момент времени t = 4c.
                   А. 0 м/с                Б. 4 м/с                В.  1 м/с
9. Запишите уравнение движения x = x(t)  тела, график которого изображен на  рис.1.
                   А. x = 4 + t        Б. x = 4 - t                В. x = 4 t
10. Движение тела описывается уравнением  x = 1 - 2 t. Определите начальную координату тела и модуль скорости движения.
11. Два автомобиля выехали из одного населенного пункта в противоположном направлении. На каком расстоянии друг от друга они окажутся через 3 ч, если один двигался со скоростью 70 км/ч, а другой - 80 км/ч?
12. Поезд отходит от станции. Какое перемещение совершит он за 10 с, двигаясь с ускорением   0,2 м/с2 ? Какую скорость наберет поезд за это время?

Практическая работа №2

 Решение  задач по теме «Второй закон Ньютона»

Цель:

• закрепить знания учащихся об уравнении состояния идеального газа; познакомить учащихся с методом поэлементного решения задач
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

Второй закон Ньютона: в инерциальных системах отсчета ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально действующей силе F и обратно пропорционально массе т материальной точки (тела).

Ускорение совпадает по направлению с силой F:

Записав второй закон Ньютона  в виде ,  можно определить единицу силы —

ньютон (Н); 1 Н — сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2в направлении действия силы: 1 Н = 1 кг· м / с2.

Если на материальную точку (тело) действуют одновременно несколько сил, то результирующая сила находится векторным сложением всех сил, действующих на тело (правило параллелограмма). Эту силу называют равнодействующей всех сил.

Примеры решения задач

Задача 1. Сила 50 Н сообщает телу ускорение 0,1 м/с2. Какая сила сообщает этому телу ускорение 0,01 м/с2?

Задача 2. Тело движется прямолинейно под действием постоянной силы F. Известно, что в первую секунду после начала движения тело прошло расстояние l = 25 см. Определить силу F, если масса тела 25 г.

Задачи для самостоятельного решения

1. Тело массой 2 кг приобретает под действием некоторой силы ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретет под действием этой силы тело массой 5 кг?
2. Тело массой 4 кг приобретает под действием некоторой силы ускорение 1,5 м/с2. Какое ускорение приобретет под действием этой силы тело массой 10 кг?
3. Тело, движущееся под действием постоянной силы, прошло за 2 с путь 40 см. Определите силу, если масса тела 20 г.
4. Тело, движущееся под действием постоянной силы, прошло за 3 с путь 60 см. Определите силу, если масса тела 30 г.
5. Снаряд массой 2 кг вылетает из ствола орудия горизонтально со скоростью 1000 м/с. Определите силу давления пороховых газов, считая ее постоянной, если длина ствола равна 3,5 м.
6. Снаряд массой 1,5 кг вылетает из ствола орудия горизонтально со скоростью 800 м/с. Определите силу давления пороховых газов, считая ее постоянной, если длина ствола равна 3,5 м.
7. Два мальчика тянут веревку в разные стороны, прилагая силы 100 Н каждый. Веревка может выдержать, не разрываясь, груз весом 150 Н. Разорвется ли веревка?
8. Птица в клетке-ящике сидит на дне. Ящик с ней уравновешен на весах. Нарушится ли равновесие весов, если птица взлетит?

Практическая работа №3

Контрольная работа по теме «Динамика»

Цель:

• проверка знаний, умений и навыков по теме «Динамика»
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

Краткая теория

Динамика – это раздел механики, изучающий причины и законы механических движений.

Закон инерции: если на тело не действуют другие тела, скорость тела остается неизменной.

Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными .

Основные понятия динамики

1.  Материальная точка – тело, обладающее массой, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.

2.  Сила - это мера взаимодействия тел.

3.  Масса – характеристика инертности тела

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона: существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.

Второй закон Ньютона:  равнодействующая всех сил F, приложенных к телу, равна произведению массы  m тела на его ускорение a:            

Третий закон Ньютона: тела  взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению: 

Силы в природе

В механике изучаются три вида взаимодействий тел, обусловленные, соответственно, тремя видами сил:

• силы всемирного тяготения, 
• силы упругости, 
• силы трения. 

Закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения: две материальные точки массами m1  и  m2 и  находящиеся на расстоянии R друг от друга, притягиваются с силой F, прямо пропорциональной массам материальных точек и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: 

• G = 6,67∙10-11 Н ∙м2/кг2 – гравитационная постоянная (равна силе притяжения двух тел массой  по 1 кг на расстоянии 1 м) 

Сила тяжести и вес тела

Силой тяжести называется сила, с которой все тела притягиваются к Земле.

Обозначим Мз – масса Земли, Rз – радиус Земли, m – массу тела, то закон всемирного тяготения имеет вид:

Если обозначить    - ускорение свободного падения,  то выражение для силы тяжести будет иметь вид

                                                                                               F = mg

Весом тела называется сила P, с которой тело давит на опору или подвес.

Если опора с телом движется без ускорения (а = 0), то  Р = mg.

Если опора с телом движется с ускорением a вверх, то  Р = m (g + a)

Если опора с телом движется с ускорением вниз, то Р = m (g - a)

Если опора с телом движется с а = g вниз, то Р = 0 (невесомость)

Сила упругости

Силой упругости называется сила, которая возникает в любом деформированном теле.

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием нагрузки.

Деформации бывают:  пластическими (после снятия нагрузки тело остается  деформированным); упругими  (после снятия нагрузки тело возвращает исходные размеры)

Закон Гука:  Сила упругости прямо пропорциональна удлинению х и направлена в сторону противоположную удлинению:  Fупр = - kx

Сила трения

Силой трения называется сила, возникающая между соприкасающимися поверхностями, в результате их неровностей.

Существуют силы трения покоя, трения скольжения, трения качения.

Сила трения зависит от силы нормальной реакции N: Fтр = μ N;  так как   N = mg , то F = μ mg,

где  - коэффициент трения.

Примеры решения задач

1.  С какой силой притягиваются два вагона массой по 80 т, если между ними расстояние 3,0 км.

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 200 кг каждое будет равна 3,00·10-14 Н?

Контрольная работа по теме «Динамика»

Вариант 1

1. Второй закон Ньютона:

а) Сила, действующая на тело, равна отношению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.

б) Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.

в) Сила, действующая на тело, равна сумме массы телаи сообщаемое этой силой ускорение.

2. Какой закон Ньютона называется законом инерции?

а) Первый закон Ньютона  

б) Второй закон Ньютона    

в) Третий закон Ньютона   

3. Какие системы отсчета называются инерциальными?

а) Системы отсчета, относительно которых тела движутся с непостоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на них.

б) Системы отсчета, относительно которых тела движутся с постоянной скоростью при внешних воздействиях на них.

в) Системы отсчета, относительно которых тела движутся с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на них.

4. Третий закон Ньютона:
5. Формула   является математическим выражением

а) Первого закона Ньютона  

б) Второго закона Ньютона    

в) Третьего закона Ньютона   

6. Тело массой 2кг движется с постоянным ускорением 2,4 м/с2. Чему равна сила, действующая на тело?

а) 4,8 Н              б)  1,2 Н       в) 4,4 Н

7. Что такое сила?

а) Причина возникновения скорости

б) Причина возникновения ускорения

в) Причина движения

8. Закон Гука:

а)                      б)                      в)

9. От чего зависит жесткость пружины?

а) Жесткость зависит от размеров пружины и силы упругости

б) Жесткость зависит от силы упругости и удлинения

в) Жесткость зависит от размеров пружины и материала, из которого она изготовлена

10. Что такое сила тяжести?

а) Сила, с которой Земля притягивает к себе все тела.

б) Сила, с которой Земля отталкивает все тела.

в) Сила,  которая, вседствие притяжения Земли, действует на горизонтальную опору.

11. Какова масса тела, если сила тяжести, действующая на него равна 98 Н?

а) 10 кг    б)  20 кг          в) 0,1 кг

12. Тело движется с ускорением вниз. Чему равен вес тела?

а)  P = m(g - a)       б) P = m(g +a)       в) P = mg      

13. Какого удлинение пружины жесткостью 100 Н/м под действием силы 2 Н?
14. Тело массой 500 кг движется под действием силы 100 Н. Определите его ускорение.
15. Определите силу, с которой притягиваются друг к другу два корабля массой 107 каждый, находящиеся на расстоянии 500 м друг от друга.

.

Контрольная работа по теме «Динамика»

Вариант 2

1. Первый закон Ньютона:

а) Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел скомпенсировано)

б) Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него действуют другие тела (или действия других тел не скомпенсировано)

в) Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело не сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел скомпенсировано)

2. Какая формула  является математическим выражением второго закона Ньютона?

а) F = m + a              б)              в)

3. Что называется инерцией?

а) Явление сохранения скорости постоянной  

б) Явление сохранения скорости непостоянной  

в) Явление не сохранения скорости постоянной  

4. Что такое масса?

а) Физическая величина, характеризующая скорость  тела

б) Физическая величина, характеризующая инертность  тела

в) Физическая величина, характеризующая плотность тела

5. Математическое выражение третьего закона Ньютона:

а)                      б)                     в)

6. Тело массой 1кг падает на землю с постоянным ускорением 9,8 м/с2. Чему равна сила, действующая на тело?

а) 10 Н              б)  9,8 Н       в) 8,8 Н

7. Что такое сила упругости?

а) Сила, восстанавливающая то состояние, которое стало после деформации

б) Сила, восстанавливающая то состояние, которое было при сжатии и до растяжения

в) Сила, восстанавливающая то состояние, которое былодо деформации .

8. Закон Гука:

а) Сила, возникающая при малых деформациях, пропорциональна его удлинению и направлена в одну сторону с направлением смещения частиц тела при деформции.

б) Сила, возникающая при малых деформациях..

в) Сила, возникающая при малых деформациях, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлениюсмещения частиц тела при деформции.

9. Закон всемирного тяготения:

а) Сила всемирного тяготения, прямо пропорциональна  сумме масс материальных точек и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: 

б) Сила всемирного тяготения, прямо пропорциональна  произведению масс материальных точек и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: 

в) Сила всемирного тяготения, обратно пропорциональна  произведению  масс материальных точек и прямо  пропорциональна квадрату расстояния между ними.

10. Что называют весом тела?

а) Вес тела – это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес

б) Вес тела – это сила, с которой Земля притягивает к себе тело

в) Вес тела – это сила, с которой вследствие его притяжения к Земле, действует на другое тело.

11. Какова масса тела, если сила тяжести, действующая на него равна 49 Н? Тело находится вблизи Земли.

а) 5 кг    б)  10 кг          в) 5,5 кг

12. Тело движется с ускорением вверх. Чему равен вес тела?

а)  P = m(g - a)       б) P = m(g +a)       в) P = mg      

13. Под действием силы 4 Н пружина удлинилась на 0,02м. Чему равна жесткость пружины?
14. Автобус  массой 8000кг едет по горизонтальному шоссе. Какая сила требуется для сообщения ему ускорения 1,2 м/с2?
15. Определите силу, с которой притягиваются друг к другу два человека массой 60 кг каждый, находящиеся на расстоянии 100 м друг от друга.

Практическая работа №4

 Решение  задач по теме  «Закон сохранения импульса»

Цель:

• закрепление умений учащихся применять при решении задач уравнения и графики движений;
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

Определение:  импульсом тела    называется величина равная произведению массы тела m на его скорость : .  

Единица измерения импульса в системе СИ:    = 1Н·с 

 Импульс  - величина векторная; по направлению совпадает с направлением вектора скорости.

Определение. Импульсом силы называется величина равная произведению силы на время действия силы: .  

Единица измерения импульса силы:  1Н·с

Второй закон Ньютона: изменение импульса тела равно импульсу силы:    .

Система тел , взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих ни с какими другими телами называется замкнутой .                    

Закон сохранения импульса: сумма импульсов двух тел замкнутой системы до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия:

здесь      ,   -  скорости тел до взаимодействия; , - скорости тел после взаимодействия

Физические величины, их буквенные обозначения и единицы измерения

Примеры решения задач

Указания: при решении задач на закон сохранения импульса надо выполнить рисунок с указанием направлений векторных величин, записываете уравнение в векторной форме и переходите к уравнению в проекциях.

1. Шарик массой m1=1 кг. скользит по идеально гладкой поверхности со скоростью v1=4 м/с и абсолютно неупруго сталкивается с таким же по размеру шариком массой m2=3 кг. Определите скорость шариков после удара?

2. С лодки массой 200 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, ныряет мальчик массой 50 кг, двигаясь в горизонтальном направлении. Какой станет скорость лодки после прыжка мальчика, если он прыгает со скорстью 4 м/с в сторону, противоположную движению лодки?

Задачи для самостоятельного решения

1. Два неупругих тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со скоростями 2 м/с каждое. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться эти тела после удара

2. Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий

3. С лодки массой 200 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, ныряет мальчик массой 50 кг, двигаясь в горизонтальном направлении. Какой станет скорость лодки после прыжка мальчика, если он прыгает в сторону движения лодки со скоростью 6 м/с: 
4. На покоящейся тележке массой 20 кг находится человек массой 60 кг. Какова будет скорость тележки относительно земли, если человек спрыгнет с  тележки со скоростью 2 м/с относительно земли.

Практическая работа №5

 Решение  задач по теме  

«Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»

Цель:

• закрепить знания учащихся об уравнении состояния идеального газа; познакомить учащихся с методом поэлементного решения задач
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

Определение:  идеальный газ — математическая модель газа, в которой в рамках молекулярно-кинетической теории предполагается, что: 1) потенциальной энергией взаимодействия частиц, составляющих газ, можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией; 2) суммарный объём частиц газа пренебрежимо мал; 3) между частицами нет дальнодействующих сил притяжения или отталкивания.

Уравнение Менделеева-Клапейрона даёт возможность решить большинство задач на расчёт макропараметров состояния идеального газа

Для решения задач нужно знать:

1. Уравнение Менделеева – Клапейрона и уравнение Клапейрона.
2. Уметь выразить одну величину через другую.
3. Обозначение физических величин (см. таблицу)

4. Уравнения, связывающие физические величины  (формулы)

           ;             - по этим формулам определяют количество вещества

    -  уравнение Менделеева – Клапейрона

  – уравнение Клапейрона ( p1, V1, T1 – параметры газа в первом состоянии,   p2, V2, T2 – параметры газа во втором  состоянии)

Молярная масса вещества определяется по таблице Менделеева: например, молярная  масса одного атома азота М = 14 г/моль = 14·10-3 кг/моль.

Молярная  масса двухатомного  азота N2 : М = 2·14 г/моль = 28 г/моль = 28·10-3 кг/моль.

Молярная масса сложного вещества находится как сумма молярных масс простых веществ, входящих в состав сложного вещества

Справочный материал

1 м3 = 10 6 см3

1кг = 10 3 г

1м3 = 10 3 л

Примеры решения задач

1. В сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89 г водорода  Н2  при температуре 17ºС. Найти давление газа.

2. Водород при температуре  15ºС   и давлении 1,33·105 Па занимает объем 2 л  . Газ сжали до объема 1,5·10-3 м3 и температуру повысили до 30ºС. Каким стало давление газа?

3.  Два баллона, имеющих объемы 6 л и 14 л, содержащих газы с давлением, соответственно 8 МПа и 5 МПа при одинаковой температуры. Баллоны соединены трубкой с краном. Какое давление образуется в баллонах, если открыть кран? Температура не меняется, газы в химическую реакцию не вступают.

Задачи для самостоятельного решения

1. Объем 2 кг водорода (Н2) при давлении 105Па равен  5·10-4 м3 . Какова температура водорода?
2. 4 моля  водорода (Н2) при температуре 20ºС имеет давлениие 1,2·105 Па. Какой  объем занимает водород?
3. Определите давление 4 кг кислорода, находящегося в сосуде емкостью 2 м3. температура кислорода  29ºС.
4. Объем водорода при температуре 50 ºС и давлении 0,98·105 Па равен 2,5· 10-3 м3. Каков объем той же массы водорода прои 0 ºС и давлении 105 Па?
5. При давлении 105 Па и температуре 15ºС воздух имеет объем 2·10-3 м3. При каком давлении данная масса воздуха займет объем 4·10-3 м3, если температура его станет 20ºС?
6. Воздух при температуре 0ºС и давлении 105 Па воздух займет объем 10-3 м3. При какой температуре объем воздуха будет равен 4·10-3 м3 , а давление 2,5·105 Па?
7. Какой объем занимает газ в количестве 103 моль при давлении 106 Па и температуре

100 °С?

8. В сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89 г водорода при температуре 17 °С. Определите давление газа.

Практическая работа № 6

 Решение  задач по теме «Закон Кулона. Электрическое поле»

Цель:- выявить знания по изученной теме, умения пользоваться основными формулами, алгоритмом решения задач на закон Кулона;

- совершенствовать навыки выполнения математических операций, выработать творческую самостоятельность, аналитическое мышление при решении задач;

- научиться устанавливать причинно-следственные связи в изучаемых явлениях.

Краткая теория

 Электрический заряд и его свойства

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая способность частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. 

В системе СИ электрический заряд измеряется в Кулонах (Кл).

Свободный заряд в 1 Кл – это гигантская величина заряда, практически не встречающаяся в природе. Как правило, Вам придется иметь дело с микрокулонами (1 мкКл = 10–6 Кл), нанокулонами (1 нКл = 10–9 Кл) и пикокулонами (1 пКл = 10–12 Кл). 

Электрический заряд обладает следующими свойствами:

1. Электрический заряд является видом материи.

2. Электрический заряд не зависит от движения частицы и от ее скорости.

3. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

4. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными

  и отрицательными.

5. Все заряды взаимодействуют друг с другом. При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Силы взаимодействия зарядов являются центральными, то есть лежат на прямой, соединяющей центры зарядов.

6. Существует минимально возможный (по модулю) электрический заряд, называемый элементарным зарядом. Его значение:

e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл.

Электрический заряд любого тела всегда кратен элементарному заряду: q = Ne

где: N – целое число.

7. Закон сохранения электрического заряда. В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:  q1+q2+q3+...+qN = const

Закон Кулона

Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон: силы взаимодействия неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

где ε – диэлектрическая проницаемость среды – безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз сила электростатического взаимодействия в данной среде будет меньше, чем в вакууме(ε =1) (то есть во сколько раз среда ослабляет взаимодействие). Здесь k – коэффициент в законе Кулона, величина, определяющая численное значение силы взаимодействия зарядов. В системе СИ его значение принимается равным:

k = 9∙109 Н·м2/Кл2

Силы взаимодействия точечных неподвижных зарядов подчиняются третьему закону Ньютона, и являются силами отталкивания друг от друга при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения друг к другу при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Электрическое поле и его напряженность

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела.

Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не вносит заметного перераспределения исследуемых зарядов. 

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика -напряженность электрического поля E.

Определение: напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим.

Электрическое поле называют однородным, если вектор напряжённости одинаков во всех точках поля.

Например, однородное поле создаёт плоский конденсатор – две пластины, заряженные равным по величине и противоположным по знаку зарядом, разделённые слоем диэлектрика, причём расстояние между пластинами много меньше размеров пластин.

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунке:

 Принцип суперпозиции

Если с помощью пробного заряда исследуется электрическое поле, создаваемое несколькими заряженными телами, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в отдельности. Следовательно, напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

Это свойство электрического поля означает, что поле подчиняется принципу суперпозиции.

Итак, если в задаче требуется определить напряженность поля системы зарядов, то надо действовать по следующему алгоритму:

Практическая часть

Примеря решения задач

1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10нКл находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

2. На каком расстоянии друг от друга заряды 1мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9мН?

3. В некоторой точке поля на заряд 2нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.

4. Найти напряженность поля заряда 36 нКл в точках, удаленных от заряда на 9 и 18 см.

                                                             Ответ: Е1 = 40 кВ/м, Е2 = 10 кВ/м.

Задачи для самостоятельной работы по теме «Электростатика»

I вариант

1. С какой силой взаимодействуют два маленьких шарика, заряды которых 0,5 Кл и 2 Кл, если расстояние между их центрами 10 см?

2. Известно, что на текстильных фабриках нити чесальных машин прилипают к гребням. Как объяснить это явление и как избежать этого?

3. С какой силой взаимодействуют точечные заряды - 0, 3 мкКл и 7 нКл на расстоянии 20 см, если между зарядами помещены слюда, парафинированная бумага?

4. Наблюдается ли явление электризации металлов при их обработке резцами на токарном и других станках?

II вариант

1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

2. В кабине бензовоза имеется надпись "При наливе и сливе горючего в цистерну включите заземление". Почему необходимо выполнить это требование?

3. Два заряда q1 = 140e и q2 = 20e находятся на расстоянии 4 см. Определите силу взаимодействия зарядов, если они помещены в парафин?

4. Объяснить почему на производстве приводные ремни покрывают проводящей пастой, а станки заземляют?

Задачи для самостоятельной работы по теме «Электростатика»

III вариант

1. С какой силой взаимодействуют в керосине два заряда по 30 нКл каждый на расстоянии 4 см друг от друга?

2. Для чего к корпусу самоходного комбайна прикреплена цепь, часть которой тянется по земле? 

3. Заряд в 1,3∙10-9 Кл в керосине на расстоянии 0,005 м притягивает к себе второй заряд с силой 2∙10-4 Н. Найдите величину второго заряда. Диэлектрическая проницаемость керосина равна

4. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении каждого заряда в 3 раза, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?

IV вариант

1. На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой

9 мН?

2. На фабриках в процессе изготовления ткань или бумага сильно пылится и загрязняется. Почему? Что предпринимают, чтобы избежать этого?

3. Два одинаковых шарика электроскопа, имеющие заряды по 4 мкКл каждый взаимодействуют с силой 1,6 Н. На каком расстоянии находятся центры этих шаров?

4. При электризации стеклянной палочки ее масса уменьшилась на 9,1*10- 24 кг. Определите значение и знак заряда стеклянной палочки.

Практическая работа №7

 Контрольная работа «Законы постоянного тока»

Цели :  проверка знаний, умений и навыков по теме

Вариант 1

Часть А

А1. Электрический ток - это ...

1) направленное движение частиц

2) хаотическое движение заряженных частиц

3) изменение положения одних частиц относительно других

4) направленное движение заряженных частиц

А2. За 5 секунд по проводнику при силе тока 0,2 А проходит заряд равный ...

        1) 0,04 Кл             2) 1 Кл             3) 5,2 Кл             4) 25 Кл

A3. Работу электрического поля по перемещению заряда характеризует ...

     1) напряжение                2) сопротивление

     3) напряженность                4) сила тока

А4. Напряжение на резисторе с сопротивлением 2 Ом при силе тока 4 А равно ...

1) 0,55 В            2) 2 В               3) 6 В                4) 8 B

А5. Определить площадь сечения стального проводника длинной 1 км сопротивлением 50 Ом, удельное сопротивление стали 1,5.10 -7 Ом • м.

1) 3.10 -6 м2                2) 3.10 -3 м2

3) 3.10 3 м2                4) 3.10 6 м2

А6. Если проволоку вытягиванием удлинить в  3 раза, то ее сопротивление ...

         1) уменьшится в 3 раза            2) увеличится в 3 раза

         3) уменьшится в 9 раз           4) увеличится в 9 раз

Рис. 1        Рис.2

А7. На участке цепи (рис.1), состоящем из сопротивлений r1 = 2 Ом и     R2 = 6 Ом, падение напряжения 24 В. Сила тока в каждом сопротивлении ...

l) I1 = I2 = 3 A         2) I1 = 6 A,   I2 = 3 А         3) I1 = 3 A,  I2 = 6 A                   4) I1 = I2 = 9 A

А8. К последовательно соединенным сопротивлениям R1 = R2 =R3 = 2 Ом параллельно подключено сопротивление R4 = 6 Ом (рис 2), полное сопротивление цепи равно ...

1) 12 Ом       2) 6 Ом         3) 3 Ом        4)1/12 0м

А9. Работу электрического тока можно рассчитать, используя выражение:

1) IR       2) IUΔt         3) IU             4) I2R

А10. Мощность лампы накаливания при напряжении 220 В и силе тока 0,454 А равна

        1) 60 Вт             2) 100 Вт             3) 200 Bm               4) 500 Bm

     А11. В источнике тока происходит ...

1) преобразование электрической энергии в механическую

2) разделение молекул вещества

3) преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую

4) разделение на положительные и отрицательные электрические заряды

А12. Закону Ома для полной цепи соответствует выражение ...

А13. Единица измерения ЭДС в Международной системе ...

1) Ом.м                2) Ом                3) А                4) В

А 14.

              В данной цепи вольтметр показывает...

1) ЭДС источника тока               2) 0 В

3) напряжение на внешнем участке цепи

     4) напряжение на внутреннем участке цепи

А15. Цепь состоит из источника с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением      2 Ом. Внешнее сопротивление цепи 10 Ом. Ток короткого замыкания отличается от тока цепи в ... раз.

1) 1                2) 1,2                3) 5        4) 6

Часть В

    В1. За какое время через  поперечное сечение   проводника прошел электрический заряд 100 Кл   при  силе тока 25 мА?

  В2. Сила тока в лампе, рассчитанной  на напряжение 110 В, равна 0,5 А.

 Какова мощность тока  в лампе?

   В3. К источнику тока с ЭДС 8 В и внутренним сопротивлением 3,2 Ом подключен нагреватель сопротивлением 4,8 Ом. Чему равна  сила тока в цепи?

Вариант 2.

Контрольная работа по теме: “Законы постоянного тока”

Часть А

А1. За направление тока принимают направление движения...

1) электронов

2) отрицательных ионов

3) заряженных частиц

4) положительно заряженных частиц

А2. Время прохождения заряда 0,5 Кл при силе тока в проводнике 2 А равно ...

1) 4 с           2) 25 с          3) 1 с           4) 0,25 с

A3. Физическая величина, характеризующая заряд, проходящий через проводник за 1 секунду ...

1) напряжение

2) сопротивление

3) напряженность

4) сила тока

А4. Сопротивление резистора в цепи с током 4 А и падении напряжения на нем 2 В равно ...

1) 8 Ом         2) 6 Ом         3)2 Ом         4) 0,5 Ом

А5. Длина медного кабеля с удельным сопротивлением 17 . 10 8 Ом . м, площадью сечения 0,5 мм 2 и сопротивлением 170 Ом  ...

1) 2 . 10 -3 м        2) 200 м        3)5000 м        4) 5 . 10 9 м

А6. Если проволоку разрезать поперек на 3 равные части и соединить их параллельно, то ее сопротивление ...

1) уменьшится в 3 раза              2) увеличится в 3 раза

3) уменьшится в 9 раз                4) увеличится в 9 раз

А7.

R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом и падение напряжения на участке 24 В. Сила. тока в каждом резисторе …

1) I1 = 12 A,   I2 = 4 А                2) I1 = I2 = 3 А

3) I1 = I2 = 16 А                           4) I1 = 4A,   I2 = 12 А

А8. К трем параллельно соединенным резисторам четвертый подключен последовательно R1 = R 2 = R 3 = R 4 = 3 Ом. Полное сопротивление цепи равно …

А9. Количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении электрического тока можно рассчитать, используя выражение:

1) IR        2) I2RΔt        3) IU        4) I2R

А10.Утюг, включен в сеть с напряжением 220 В. Работа электрического тока силой 5 А за 10 минут ...

1) 66 . 10 3 Дж        2) 66 . 10 4 Дж        3) 11 . 10 3 Дж        4) 220 Дж

А11. К сторонним силам не относятся силы ...

1) ядерные         2) электромагнитные      3) электростатические      4) механические

А12. ЭДС источника тока определяется выражением ...

А13. Единица измерения в Международной системе внутреннего сопротивления источника тока …

1) Ом        2) В                3) Ом . м                 4) A

А14.

В данной цепи вольтметр показывает ...

1) ЭДС источника тока

2) напряжения в цепи нет

3) напряжение на внешнем участке цепи

4) напряжение на внутреннем участке цепи.

А15. К источнику тока с внутренним сопротивлением 5 Ом подключили сопротивление 57,5 Ом. Определить величину тока в цепи, если ток короткого замыкания 50 А.

1) 4 А        2) 2 А                3) 0,9 А                4) 1,25 А

Часть В

В1. Через раствор азотнокислого  серебра прошел заряд 180 Кл  электричества при напряжении на  электродах 4 В. Чему равна работа, совершаемая током?

   В2. Какое количество теплоты выделится в резисторе сопротивлением 25 Ом при протекании по нему тока силой 1,2 А за 1,5 мин?

  В3. Каково внутреннее сопротивление элемента, если его ЭДС равна 1,2 В и  при внешнем сопротивлении 5 Ом сила тока равна 0,2 А?

Практическая работа № 8

 Решение  задач по теме «Характеристики магнитного поля. Сила Ампера, сила Лоренца»

Цель: закрепить знания студентов по теме;

развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;

формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Краткая теория

            Магнитными взаимодействиями называют взаимодействия между движущимися электрическими зарядами (или проводниками с током).

            Взаимодействие параллельных проводников с токами: если по проводникам текут токи в одном направлении, эти проводники притягиваются, а если в противоположных - то отталкиваются.

            Гипотеза Ампера: все магнитные взаимодействия обусловлены взаимодействием электрических токов.

   Магнитное взаимодействие осуществляется посредством магнитного поля: движущиеся заряженные частицы (проводники, по которым текут токи) создают вокруг себя магнитное поле, которое действует на другие движущиеся заряженные частицы (проводники с токами).

   Основной характеристикой магнитного поля в данной точке является магнитная индукция.

   За направление магнитной индукции принимают направление, на которое указывает северный полюс свободно вращающейся магнитной стрелки.

            Модуль магнитной индукции равен отношению силы, действующей на проводник с током, расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции, к произведению силы тока в проводнике и длины проводника: .

   Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

            Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: 

Модуль силы Ампера  , где I - сила тока в проводнике, l - длина проводника, B - модуль магнитной индукции, α- угол между проводником и вектором магнитной индукции.

         Силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, называют силой Лоренца.

Направление силы Лоренца , действующей на положительно заряженную частицу, определяют с помощью правила левой руки:

Модуль силы Лоренца  ,  где q - модуль заряда частицы, - модуль ее скорости, B- модуль магнитной индукции, α - угол между скоростью частицы и вектором магнитной индукции.

    Линии магнитной индукции - это воображаемые линии, касательные к которым показывают направление вектора магнитной индукции в каждой точке. Густота линий магнитной индукции пропорциональна модулю магнитной индукции.

Физические величины,

их обозначение и единицы измерения в СИ.

Практическая часть

Примеры решения задач

1. С какой силой действует магнитное поле с индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

2. Какова индукция магнитного поля, в которой на проводник с длиной активной части 5см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

3.  Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Самостоятельная работа

     1. Что наблюдается в опыте Эрстеда? Выберите правильное утверждение.

А. Проводник с током действует на электрические заряды.

Б. Магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током.

В. Магнитная стрелка поворачивается вблизи заряженного проводника.

2. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Магнитные поля создаются …»

А….неподвижными электрическими зарядами.

Б….как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами.

В…. движущимися электрическими зарядами

3. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Движущийся электрический заряд

создает …»

А. …только магнитное поле.

Б. …только электрическое поле.

В. … как электрическое, так и магнитное поле.

4. Какое из приведенных ниже выражений характеризует  силу действия магнитного поля на проводник с током? Выберите правильное утверждение.

А. BIl

Б. Bqυ

В.Eq

5. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник  с током в однородном магнитном поле, при увеличении силы тока в 2 раза? Выберите правильное утверждение.

А. Увеличится в 2 раза.

Б. Не изменится

В. Уменьшится в 2 раза.

6. Назовите прибор (устройство), в котором используется поворот рамки стоком в магнитном поле. Выберите правильное утверждение.

А. Громкоговоритель.

Б. Электромагнит

             В. Амперметр.

7. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с током? Выберите правильное утверждение.

А. Действием электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.

Б.  Взаимодействием электрических зарядов.

В.  Действием магнитного поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.

8. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Магнитные поля оказывает силовое

действие …»

А. … только на покоящиеся электрические заряды.

Б.  …только на движущиеся электрические заряды.

В. … как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды.

9. «Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем, что на нее действуют…»

Выберите правильное утверждение.

А…. электрическое поле, создаваемое зарядами проводника.

Б. …магнитное поле, создаваемое  движущимися в проводнике зарядами.

В. …электрическое поле, созданное  движущимися зарядами  проводника.

10. Что наблюдалось в опыте Ампера? Выберите правильное утверждение.

А. Две магнитные стрелки взаимодействуют друг с другом.

Б. Магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током.

В. Два проводника с током взаимодействуют друг с другом.

11. По какой из приведенных ниже выражений можно вычислить модуль индукции магнитного поля В  по силе,  действующей на проводник с током? Выберите правильное утверждение.

А. FIl

Б.

В.

12. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник  с током в однородном магнитном поле, при уменьшении силы тока в 2 раза? Выберите правильное утверждение.

А. Увеличится в 2 раза.

Б. Не изменится

В. Уменьшится в 2 раза.

13. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 3 см действует сила 25 мН? Сила тока в проводнике 20 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

14. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 0,5Тл на прямолинейный проводник длиной 10 см с током 5 А, расположенный перпендикулярно вектору индукции магнитного поля?

15. На проводник с током 2А,  расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции, действует сила 0,5 Н. Найдите длину проводника, если модуль индукции равен 0,4 Тл.

16. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 8 Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,6 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Практическое занятие № 9  

Контрольная работа

по теме «Магнитное поле»

I вариант

1. Что наблюдается в опыте Эрстеда? Выберите правильное утверждение.

А. Проводник с током действует на электрические заряды.

Б. Магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током.

В. Магнитная стрелка поворачивается вблизи заряженного проводника.

2. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Магнитные поля создаются …»

А….неподвижными электрическими зарядами.

Б….как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами.

В…. движущимися электрическими зарядами

3. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Движущийся электрический заряд

создает …»

А. …только магнитное поле.

Б. …только электрическое поле.

В. … как электрическое, так и магнитное поле.

4. Какое из приведенных ниже выражений характеризует  силу действия магнитного поля на проводник с током? Выберите правильное утверждение.

А. BIl

Б. Bqυ

В.Eq

5. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник  с током в однородном магнитном поле, при увеличении силы тока в 2 раза? Выберите правильное утверждение.

А. Увеличится в 2 раза.

Б. Не изменится

В. Уменьшится в 2 раза.

6. Назовите прибор (устройство), в котором используется поворот рамки стоком в магнитном поле. Выберите правильное утверждение.

А. Громкоговоритель.

Б. Электромагнит

В. Амперметр.

7. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

8. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 4 Тл на прямолинейный проводник длиной 20 см с током 10 А, расположенный перпендикулярно вектору индукции магнитного поля?

9. На проводник с током 5А,  расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции, действует сила 0,6 Н. Найдите длину проводника, если модуль индукции равен 0,2 Тл.

10. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Контрольная работа

по теме «Магнитное поле»

II вариант

1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с током? Выберите правильное утверждение.

А. Действием электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.

Б.  Взаимодействием электрических зарядов.

В.  Действием магнитного поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.

2. Выберите наиболее правильное продолжение фразы: «Магнитные поля оказывает силовое

действие …»

А. … только на покоящиеся электрические заряды.

Б.  …только на движущиеся электрические заряды.

В. … как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды.

3. «Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем, что на нее действуют…»

Выберите правильное утверждение.

А…. электрическое поле, создаваемое зарядами проводника.

Б. …магнитное поле, создаваемое  движущимися в проводнике зарядами.

В. …электрическое поле, созданное  движущимися зарядами  проводника.

4. Что наблюдалось в опыте Ампера? Выберите правильное утверждение.

А. Две магнитные стрелки взаимодействуют друг с другом.

Б. Магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током.

В. Два проводника с током взаимодействуют друг с другом.

5. По какой из приведенных ниже выражений можно вычислить модуль индукции магнитного поля В  по силе,  действующей на проводник с током? Выберите правильное утверждение.

А. FIl

Б.

В.

6. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник  с током в однородном магнитном поле, при уменьшении силы тока в 2 раза? Выберите правильное утверждение.

А. Увеличится в 2 раза.

Б. Не изменится

В. Уменьшится в 2 раза.

7. На прямой проводник длиной 50 см, расположенный перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 20 мТл, действует сила 0,15 Н. найдите силу тока в проводнике.

8. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током  25 А действует сила 0,05Н? Длиной активной части 5 см? Направление линий  индукции магнитного поля и тока взаимно перпендикулярны.

9. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл на прямолинейный проводник длиной 40 см с током 10 А, расположенный перпендикулярно вектору индукции магнитного поля?

10. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Практическая работа №10

 Решение  задач по теме  «Электромагнитная индукция»

Цель: - закрепить понятие электромагнитной индукции,  отработать навыки решения задач на закон электромагнитной индукции

- развивать у студентов умение видеть, где применяется  электромагнитная индукция  в практическом применении в быту, технике и на производственной практике;

-  Воспитывать у студентов чувство требовательности к себе, дисциплинированность

Краткая теория

Электромагнитной индукцией называется явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

Единица магнитного потока в системе СИ называется вебер (Вб) в честь немецкого физика Вильгельма Вебера. Магнитный поток 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью S,  расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции: 1Вб = 1Тл∙1м2

      Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле стремится скомпенсировать то изменение магнитного потока, которое вызвало данный ток.

Закон электромагнитной индукции

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур, взятого со знаком минус: 
= ,  или        = ,   где  – ЭДС индукции, N – число витков  в контуре, ∆Ф – изменение магнитного потока (∆Ф = Ф2-Ф1), ∆t – время.

ЭДС индукции в движущихся проводниках:  = Blvsinα, где l-длина проводника,

 v-скорость движения проводника, α- угол между проводником и вектором магнитной индукции В.

Самоиндукция

           Явление самоиндукции состоит в возникновении ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре. А ЭДС индукции называется в данном случае ЭДС самоиндукции.  ЭДС самоиндукции обозначается

Физической причиной явления самоиндукции является порождение вихревого электрического поля переменным магнитным полем.

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС самоиндукции  = ,

         Магнитный поток Ф пропорционален силе тока I в контуре: Ф = LI . Коэффициент пропорциональности L  называется индуктивностью данного контура.

Индуктивность контура определяется его формой и размерами (в частности, числом витков в катушке), а также свойствами материала, находящегося внутри контура (так называемого «сердечника»).

Поскольку  Ф = LI,  из формулы  = ,  получаем, что   = ,  

Эта формула раскрывает физический смысл индуктивности L: из нее следует, что индуктивность L контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Поэтому индуктивность называют также коэффициентом самоиндукции .

В системе СИ единицей индуктивности является генри (Гн). Она названа в честь американского физика Джозефа Генри, наблюдавшего впервые явление самоиндукции в 1832 году.

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при изменении силы тока в контуре на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В. Отсюда 1 Гн =  

Энергия магнитного поля

Магнитное поле так же, как и электрическое, обладает энергией.

    Энергия магнитного поля тока в контуре с индуктивностью L равна  , где I- сила тока в контуре, L -  индуктивность контура.

Физические величины,

их обозначение и единицы измерения в СИ.

Практическая часть

Примеры решения задач

Задача №1.  За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.

Задача №2. Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см2, чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течении 4 мс в ней возбуждалось ЭДС 10 В?

Задача №3. В витке, выполненном из алюминиего провода длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1,4 мм2 , скорость изменения магнитного потока 10 мВб/с. Найти силу индукционного тока.

Задачи для самостоятельного решения

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Определить ЭДС, индуцируемую в катушке.

2. Определить магнитный поток, проходящий через прямоугольную площадку со сторонами 20х40 см, если она помещена в однородное магнитное поле с индукцией в 5 Тл под углом 60° к линиям магнитной индукции поля.

3. Сколько витков должна иметь катушка, чтобы при изменении магнитного потока внутри нее от 0,024 до 0,056 Вб за 0,32 с в ней создавалась средняя э.д.с. 10 В?

4. Определить ЭДС индукции на концах крыльев самолета Ан-2, имеющих длину 12,4 м, если скорость самолёта при горизонтальном полёте 180 км/ч, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 0,5·10-4 Тл.

5. Найти ЭДС индукции на крыльях самолета Ту-204, имеющих длину 42 м, летящего горизонтально со скоростью 850 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 5·10-5 Тл.

6. В катушке возникает магнитный поток 0,015 Вб, когда по ее виткам проходит ток 5,0 А. Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность 60 мГ?
7. Какая э.д.с. самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГ, если ток 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?
8. Определить индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции 14 В.
9.  За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГ происходит нарастание тока от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя э.д.с. самоиндукции 30 В?

10. По катушке с индуктивностью 0,6 Гн течет ток силой 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится эта энергия при возрастании силы тока в 2 раза? в 3 раза?

11. Какой силы ток нужно пропускать по обмотке дросселя с индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 100 Дж?

12. Энергия магнитного поля какой катушки больше и во сколько раз, если первая имеет характеристики: I1=10A, L1=20 Гн, вторая: I2=20A, L2=10 Гн?

13.  Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3·10-3 Вб. Число витков в катушке 120.
14. Определить индуктивность катушки, если при токе 6,2 А ее магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.

Практическая работа №11.

Лабораторная работа: Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза).

Оборудование: штатив с перекладиной и муфтой, нить с петлями на концах, груз с крючком, линейка, электронный секундомер

Цель работы: состоит в экспериментальной проверке формулы, связывающей период колебаний маятника с длиной его подвеса.

Основные сведения

Рассмотрим колебания нитяного маятника, т.е. небольшого тела (например, шарика), подвешенного на нити, длина которой значительно превышает размеры самого тела. Если шарик отклонить от положения равновесия и отпустить, то он начнет колебаться. Сначала маятник движется с нарастающей скоростью вниз. В положении равновесия скорость шарика не равна нулю, и он по инерции движется вверх. По достижении наивысшего положения шарик снова начинает двигаться вниз. Это будут свободные колебания маятника.

Свободные колебания – это колебания, которые возникают  в системе под действием внутренних сил, после того, как система была выведена из положения устойчивого равновесия.

Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний.

Амплитуда колебаний - это наибольшее смещение колеблющегося тела от положения равновесия. Обозначается хm. Единица измерения - метр [1м].

Период колебаний - это время, за которое тело совершает одно полное колебание. Обозначается Т. Единица измерения - секунда [1с].

Частота колебаний - это число колебаний, совершаемых за единицу времени. Обозначается ν. Единица измерения - герц [1Гц].

Период колебаний математического маятника зависит:

1) от длины нити. Период колебаний математического маятника пропорционален корню квадратному из длины нити . Т.е., например при уменьшении длины нити в 4 раза, период уменьшается в 2 раза; при уменьшении длины нити в 9 раз, период уменьшается в 3 раза.

2) от ускорения свободного падения той местности, где происходят колебания. Период колебаний математического маятника обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения 

.

 Период колебаний пружинного маятника зависит:

1) от массы тела. Период колебаний пружинного маятника пропорционален корню квадратному из массы тела .

2) от жесткости пружины. Период колебаний пружинного маятника обратно пропорционален корню квадратному из жесткости пружины

.

В работе мы исследуем колебания математического маятника. Из формулы

следует, что период колебаний изменится вдвое при изменении длины подвеса в четыре раза.

Это следствие и проверяют в работе. Поочередно испытывают два маятника, длины подвесов которых отличаются в четыре раза. Каждый из маятников приводят в движение и измеряют время, за которое он совершит определённое количество колебаний. Чтобы уменьшить влияние побочных факторов, опыт с каждым маятником проводят несколько раз и находят среднее значение времени, затраченное маятником на совершение заданного числа колебаний. Затем вычисляют периоды маятников и находят их отношение.

Выполнение работы.

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

4. Отклоните груз на 5-6 см от положения равновесия и замерьте время, за которое груз совершит 30 полных колебаний (при отклонении груза следите, чтобы угол отклонения не был велик).

5. Повторите измерение 3-4 раза и определите среднее время tср1=(t1+t2+t3+t4)/4

6. Вычислите период колебания груза с длиной подвеса 25-30 см по формуле 

.

7. Увеличьте длину подвеса в четыре раза.

8. Повторите серию опытов с маятником новой длины и вычислите его период колебаний по формуле .

9. Вычислите частоты колебаний для обеих маятников по формулам  и .

10. Сравните периоды колебаний двух маятников, длины которых отличались в четыре раза, и сделайте вывод относительно справедливости формулы (1). Укажите возможные причины расхождения результатов.

11. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что называют периодом колебаний маятника?

2. Что называют частотой колебаний маятника? Какова единица частоты колебаний?

3. От каких величин и как зависит период колебаний математического маятника?

4. От каких величин и как зависит период колебаний пружинного маятника?

5. Какие колебания называют собственными?

Практическая работа № 12

Контрольная работа по теме «Электромагнитный волны»        

Вариант 1

1. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие электромагнитное поле? Выберите правильное утверждение.

A.        Процесс распространения колебаний заряженных частиц.
Б. Особая форма материи, осуществляющая взаимодействие между любыми частицами.

B.        Особая форма материи, осуществляющая взаимодействие между заряженными частицами.

2.         Какое из перечисленных явлений является причиной возникновения электромагнитной волны? Выберите правильное утверждение.

A.        Постоянный ток в проводнике.
Б. Колебания заряженных частиц.

B.        Равномерное движение заряженных частиц.

3.   Как изменится скорость распространения электромагнитной волны при переходе из вакуума в среду?   Выберите правильное утверждение.

             А. Увеличится.                       Б Уменьшится         Б. Не изменится.

4.        Переменный электрический ток представляет собой ... Выберите правильное утверждение.

A.        ... свободные электромагнитные колебания.
Б. ... затухающие электромагнитные колебания.

B.        ... вынужденные электромагнитные колебания.

5.   Для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжение повышают с помощью трансформатора. Это делают для... Выберите правильное утверждение.

A.        ... увеличения частоты переменного тока.
Б. ... увеличения силы тока в линии.

B.        ... уменьшения потерь электроэнергии при передаче.

6. Первичной обмотке трансформатора 100 витков, во вторичной обмотке — 20. Выберите все правильные утверждения.                         

 А. Коэффициент трансформации равен 5.                            Б. Трансформатор является понижающим.

 В. Коэффициент трансформации равен 0,2.

7.   Каким   образом   осуществляется   передача   электрической энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку? Выберите все правильные утверждения.

           А. С помощью электромагнитных волн.              Б.  Через провода, соединяющие обмотки трансформатора.  

           В. С помощью переменного магнитного поля, пронизывающего обе катушки.

8.  В неподвижной проволочной рамке, находящейся в   магнитном поле, возникает индукционный ток.  Выберите       правильное утверждение.

A.        Сила тока тем больше, чем медленнее изменяется магнитный поток через рамку.

           Б.  Сила тока максимальна, когда магнитный поток через рамку не изменяется.

B.        ЭДС индукции в рамке зависит только от площади  рамки.

           Г.  Если плоскость  рамки параллельна линиям индукции  магнитного поля, магнитный поток через рамку равен нулю.

  I, А                                                                                                                                                                                          

10. Какие из колебаний, графики которых приведены на рис1,2,3…

а)        хорошо излучаются, но не содержат нужную информацию?

б)        содержат нужную информацию (речь, музыку) и хорошо излучаются?

в)        содержат нужную информацию, но не излучаются?

       Рис.1                             Рис. 2                                Рис.3

11. Металлический стержень длиной 60 см движется поступательно со скоростью 5 м/с в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,6 Тл. Определите ЭДС индукции в стержне, если векторы индукции В и скорости v перпендикулярны стержню, а угол между ними равен 30о.

Вариант 2

1.         Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие электромагнитная волна? Выберите правильное утверждение.

A.        Кратчайшее расстояние между двумя точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Б. Процесс распространения колебаний заряженных частиц.

B.        Процесс распространения колебаний электрической напряженности и магнитной индукции.

2.         Как распространяется электромагнитная волна в вакууме?  Выберите правильное утверждение.

A.        Мгновенно.

Б. Со скоростью 340 м/с.

B.        Со скоростью 3 • 108 м/с.

3.  Почему в метро радиоприемник замолкает?  Выберите правильное утверждение.

           А. Увеличивается дальность от передающей радиостанции.

Б. Проводящая поверхность Земли отражает электромагнитные волны.

В. Электромагнитные волны в земле не возникают.

4.   Переменный электрический ток представляет собой ... Выберите правильное утверждение.

A.        ... свободные электромагнитные колебания.
Б. ... затухающие электромагнитные колебания.

B.        ... вынужденные электромагнитные колебания.

5.   Трансформатор изменяет напряжение от 200 В до 1000 В. В первичной обмотке 20 витков. Выберите все правильные утверждения

A.        Трансформатор является повышающим.        •
Б. Во вторичной обмотке 100 витков.

B.        Коэффициент трансформации равен 5.

6.  Укажите явления, которые вызывают треск в радиоприемнике.

             а) молния;      б) работа электросварочного аппарата;       в) образование искр у наждачного круга.

7.    Для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжение повышают с помощью трансформатора. Это делают для... Выберите правильное утверждение.

А ... увеличения силы тока в линии.

Б.        ... уменьшения потерь электроэнергии при передаче.

          В        ... увеличения частоты переменного тока.

8.  В однородном изменяющемся магнитном поле находится неподвижная замкнутая проволочная рамка.  Выберите       правильное утверждение.

A.        Если вектор индукции магнитного поля  перпендикулярен плоскости рамки, в рамке возникает индукционный ток.

           Б. Индукционный ток в рамке возникает при любом положении рамки.

B.        ЭДС индукции в рамке зависит только от площади  рамки.

           Г.  Если вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости рамки, магнитный поток через плоскость  рамки все время равен нулю.

                                                                                                                                                               I,A

10.  Какие из колебаний, графики которых приведены на рис....

а)        хорошо излучаются, но не содержат нужную информацию?

б)        содержат нужную информацию (речь, музыку) и хорошо излучаются?

в)        содержат нужную информацию, но не излучаются?

                                                                     Рис.1                          Рис. 2                                Рис.3

11.  Вертикальный металлический стержень длиной 50 см движется горизонтально со скоростью 3 м/с в однородном магнитном поле индукцией 0,15 Тл. Линии магнитной индукции поля направлены горизонтально под прямым углом к направлению вектора скорости стержня. Какова ЭДС индукции в стержне?

Практическая работа №13

Построение изображений в тонкой линзе

Цель:  определить фокусное расстояние линзы, построить изображения источника света, полученные при помощи линзы, научить строить изображения даваемые линзой, способствовать  развитию  логического  мышления,  умений  видеть, слышать, собирать и осмысливать информацию, самостоятельно делать выводы, воспитывать  внимательность,  усидчивость  и  аккуратность  в работе; учиться пользоваться приобретенными знаниями для решения практических и познавательных задач.

Краткая теория

  Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.

         Рисунок 1. Собирающие (a) и рассеивающие (b) линзы и их условные

Прямая, проходящая через центры кривизны O1 и O2 сферических поверхностей, называется главной оптической осью (ГОО) линзы. В случае тонких линз приближенно можно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы O. Луч света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются побочными оптическими осями (ПОО).

Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, расположенных симметрично на главной оптической оси относительно линзы. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F', которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис. 2). Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F.

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными и мнимыми, увеличенными и уменьшенными.

Положение изображения и его характер можно определить с помощью геометрических построений. Для этого используют свойства некоторых стандартных лучей, ход которых известен. Это лучи, проходящие через оптический центр или один из фокусов линзы, а также лучи, параллельные главной или одной из побочных оптических осей. Примеры таких построений представлены на рис. 8 и 9.

Положение изображения и его характер (действительное или мнимое) можно также рассчитать с помощью формулы тонкой линзы. Если расстояние от предмета до линзы обозначить через d, а расстояние от линзы до изображения через f, то формулу тонкой линзы можно записать в виде:

Величину D, обратную фокусному расстоянию. называют оптической силой линзы. Единицей измерения оптической силы является диоптрия (дптр). Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м:

Фокусным расстояниям линз принято приписывать определенные знаки: для собирающей линзы F > 0, для рассеивающей F < 0.

Величины d и f также подчиняются определенному правилу знаков:
d > 0 и f > 0 – для действительных предметов (то есть реальных источников света, а не продолжений лучей, сходящихся за линзой) и изображений;
d < 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.

Для случая, изображенного на рис. 3, имеем: F > 0 (линза собирающая), d = 3F > 0 (действительный предмет).

По формуле тонкой линзы получим:  следовательно, изображение действительное.

В случае, изображенном на рис. 4, F < 0 (линза рассеивающая), d = 2|F| > 0 (действительный предмет),   то есть изображение мнимое.

Линейным увеличением линзы Γ называют отношение линейных размеров изображения h' и предмета h. Величине h',  удобно приписывать знаки плюс или минус в зависимости от того, является изображение прямым или перевернутым. Величина h всегда считается положительной. Поэтому для прямых изображений Γ > 0, для перевернутых Γ < 0. Из подобия треугольников на рис. 3 и 4 легко получить формулу для линейного увеличения тонкой линзы:

Практическая часть

Пример построения изображения в линзе

Случай № 1

 Пусть предмет находится на расстоянии, превышающем двойной фокус 

Для построения изображения нам достаточно выбрать два луча, исходящих из верхнего конца отрезка предмета. Один из этих лучей выберем так, чтобы он шел параллельно главной оптической оси, второй луч пусть идет через оптический центр линзы. После преломления первый луч проходит через фокус, второй же не меняет своего направления. Находим точку пересечения лучей, из нее опускаем перпендикуляр на главную оптическую ось и получаем изображение (Рис. 2).

Рис. 2. Случай № 1

В результате изображение находится между фокусом и двойным фокусом, является перевернутым, уменьшенным и действительным. Тот же вывод, за исключением перевернутости, можно получить с помощью формулы тонкой линзы. Вспомним ее:

Возьмем, что расстояние от предмета до линзы равно 3F.Выполнив простые алгебраические преобразования, получим, что:

Данная величина меньше удвоенного фокусного расстояния и больше фокусного, как и было показано на рисунке, изображение находится между фокусом и двойным фокусом. Увеличение, как известно, можно вычислить по формуле:

В данном случае мы получаем, что    и изображение получается меньше, чем предмет по размеру.

Задачи для самостоятельной работы

Задание. Построить изображения предметов. Дать характеристику полученного изображения по рисунку и доказать аналитически.

 Случай № 2

 Предмет находится точно в двойном фокусе.

 Случай № 3

 Предмет находится между двойным фокусом и главным. Выполнив построение, можно увидеть, что в этом случае изображение получается увеличенным, перевернутым и находится за двойным фокусом линзы

 Случай № 4

Предмет находится четко в фокусе линзы

Построение изображений даваемых рассеивающей линзой

Рассмотрим те же случаи, что и с собирающей линзой

Случай № 1 – за двойным фокусом

Случай № 2 – в двойном фокусе

Случай № 3 – предмет между фокусом и двойным фокусом

Случай № 4 – предмет в фокусе

Случай № 5 – предмет между фокусом и линзой

 Практическая работа №14

Решение  задач по теме «Фотоэффект»

Цель:   Обобщение и повторение темы «Фотоэффект», развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний

Краткая теория

Определение: фотоэффектом называется явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Основные понятия:

1. Квант – порция световой энергии.
2. Фотон – элементарная частица электромагнитного излучения.
3. Работа выхода – работа, которую надо совершить для извлечения электрона из вещества.
4. Фотоэлектрон – электрон, вырванный из вещества под действием света.

Схема установки для изучения законов фотоэффекта

Опыты

Не меняя интенсивности света, увеличивать напряжение. Сила тока увеличивается. Но при некотором напряжении ток перестает расти. Максимальный ток называют током насыщения Iн. Ток насыщения можно увеличить или уменьшить только увеличивая или уменьшая интенсивность падающего на катод света. 

В  результате получился график зависимости силы фототока от приложенного напряжении.

Из графика видно, что сила тока отлична от нуля и при нулевом напряжении. Это означает, что часть электронов достигает анода по инерции. Если изменить полярность батареи, то сила тока уменьшится и при некотором напряжении Uз  обратной полярности сила тока станет равной нулю. Это означает, что электрическое поле тормозит электроны до полной остановки. По задерживающему напряжению Uз можно определить максимальную кинетическую энергию электронов.

Законы фотоэффекта

1. Количество электронов, вырываемых светом ежесекундно с поверхности металла, пропорционально поглощенной энергии света.
2. Максимальная кинетическая энергия вырванных электронов Ек линейно возрастает при увеличении частоты падающего света.
3. Когда частота падающего света меньше некоторого определенного значения  νmin (называемого красной границей фотоэффекта), фотоэффект не происходит.
4. Фотоэффект не обладает инерцией.

Противоречия законов фотоэффекта с  волновой теорией света.

С точки зрения волновой теории  фотоэффект должен обладать инерцией, а кинетическая энергия электронов должна зависеть  от интенсивности света.

Теория  фотоэффекта

Теорию фотоэффекта создал в 1905 г. А.Эйнштейн, развив гипотезу М. Планка об излучении и поглощении света отдельными порциями.

        Он предположил, что свет представляет собой поток частиц (фотоны). Электрон может поглотить фотон целиком, получив при этом энергию фотона Е = hν. Эта энергия идет на совершение работы выхода Ав и на сообщение электрону кинетической энергии Ек   

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта :    hν = Aв + Eк  

Кинетическая энергия фотоэлектронов:          

Если энергия фотона окажется меньше работы выхода Ав , то фотоэффекта не будет;

Если энергия фотона окажется равной  работе выхода Ав, то    hνmin = Aв 

νmin =  Aв/h– красная граница фотоэффекта. 

Физические величины,

их обозначение и единицы измерения в СИ.

Практическая часть

Примеры решения задач

1. Определить энергию кванта, соответствующего излучению с длиной волны 0,80 мкм.

2. Найти красную границу фотоэффекта для натрия.

Ответ:

3. Какую максимальную скорость имеют электроны, вырванные с поверхности висмута, при облучении его светом с длиной волны 100 нм?

Ответ: 1,26∙10-18Дж

4. Каково запирающее напряжение между электродами, если электроны, вырванные ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 0,1 мкм из цинковой пластины, не могли создать ток в цепи? (см. рис)

                        Рис. 1

ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Ответьте  на вопросы:

1. В чем суть гипотезы Планка?
2. Что нового внес Эйнштейн в развитие квантовых представлений по сравнению с гипотезой Планка?
3. Какие  закономерности фотоэффекта невозможно объяснить с позиций классической физики?
4. Какие факты свидетельствуют о наличии у света волновых свойств?
5. Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных  свойств?
6. Почему посредством волновой модели света нельзя объяснить явление фотоэффекта?
7. Как объясняет фотоэффект квантовая модель света?
8. Какое  предположение о взаимодействии фотона с электроном  вещества лежит в основе уравнения Эйнштейна?
9. Может ли свободный электрон поглотить фотон? Что произойдет при взаимодействии фотона со свободным электроном?
10. Что такое красная граница фотоэффекта? Чем она определяется?
11. Почему для разных веществ красная граница имеет различные значения?
12. Как понимать утверждение: красная граница фотоэффекта для никеля равна 248нм? Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении никеля светом с длиной волны 300 нм? 200 нм?
13. В опыте Столетова световой поток увеличили в 4 раза, но это не привело к увеличению фототока. Когда это возможно?
14. Выполняя опыт, Столетов заметил, что фотоэффект происходит быстрее при повышении температуры металла. Чем это объясняется?

2. Решите задачи:

1. Сравните энергию фотона красного (νкр = 3,9∙1014 Гц) и зеленого (νз = 5,4∙1014 Гц) света.
2. Сравните энергию фотона желтого (νж= 5∙1014 Гц) и синего (νз = 6∙1014 Гц) света.
3. Найдите  энергию фотонов видимого света с длиной 600 нм.
4. Найдите  энергию фотонов видимого света с длиной 700 нм.
5. Определите красную границу фотоэффекта у лития.
6. Определите красную границу фотоэффекта у алюминия.
7. Работа выхода электронов из натрия 2,27 эВ. Возникает ли фотоэффект при облучении натрия светом с частотой 4,6∙1014 Гц ?
8. Работа выхода электронов из кобальта 4,25 эВ. Возникает ли фотоэффект при облучении кобальта светом с частотой 6∙1014 Гц ?
9. При освещении поверхности металла светом с частотой 5∙1014 Гц освобождаются фотоэлектроны. Какова работа выхода фотоэлектронов из металла при максимальной кинетической энергии фотоэлектронов 1,2 эВ?
10. При освещении поверхности металла светом с частотой 4∙1014 Гц освобождаются фотоэлектроны. Какова работа выхода фотоэлектронов из металла при максимальной кинетической энергии фотоэлектронов 2,1 эВ?
11. Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цинка, при освещении его светом с частотой 6,5∙1014 Гц.
12. Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с частотой 7,5∙1014 Гц.

Практическая работа №15.

Контрольная работа по теме «Атом и атомное ядро»

 Цель:  Проверить знания, умения и навыки по теме.

Контрольная работа составлена в двух вариантах. Каждый вариант состоит из трех частей А, В, С.

В части А выбрать правильный вариант ответа, в части В и С записать развернутый ответ. 

I вариант

Часть А.

А1. Явление радиоактивности, открытое А. Беккерелем, свидетельствует о том, что …

                      1) все вещества состоят из неделимых частиц -  атомов.

                      2) в состав атома входят электроны.

                      3) атом имеет сложную структуру.

                      4) это явление характерно только для урана.

А2. Кто предложил ядерную модель атома?

                1)   А. Беккерель.                    2) В. Гейзенберг.

3.  Д. Томсон.                    4) Э. Резерфорд.

 А3.В состав атома входят следующие частицы:

                      1) только протоны.                            2) нуклоны и электроны.    

                      3) протоны и нейтроны.                    4) нейтроны и электроны.

А4. Чему равно массовое число атома марганца  Мn?

                      1) 25.               2)   80.               3)   30                  4) 55.

А5. В каких из следующих реакций нарушен закон сохранения заряда?

                     1)   О → Н+  О.                          2)  Li + Н  → Не + Не.

                     3)  Не + Не → Не +Н +Н.      4)  Li + Не → В + n

А6. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Между какими парами частиц внутри ядра – 1) протон – протон, 2) протон – нейтрон, 3) нейтрон – нейтрон – действуют ядерные силы?

                   1) Только 1.     2) Только 2.   3) Только 3.  4) Во всех парах.

 А7.  Массы протона и нейтрона …

                  1) относятся как 1836 : 1      2)  приблизительно одинаковы.      

                  3) относятся как 1 : 1836.     4)  приблизительно равны нулю.      

 А8. В ядре атома скандий  Sc содержится …

                 1) 21 протонов и 24 нейтронов.        2)   45 нейтронов и 21 электронов.

                 3)  21 протонов и 45 электронов.      4)  21 нейтронов и 45 протонов.        

 А9. В каком приборе след движения быстрой заряженной частицы в газе делается видимым в результате конденсации пересыщенного пара на ионах?

                1) В счетчике Гейгера.                         2)   В камере Вильсона.        

                3)  В сцинтилляционном счетчике.    4) В пузырьковой камере.

А10.  Определите продукт Х ядерной реакции :    Аl +  n → Na + Х.

                 1) Альфа – частица.     2)    Нейтрон.       3)  Протон.      4)  Электрон.

 А11. Атомное ядро состоит из Z  протонов и N нейтронов. Масса свободного нейтрона mn, свободного протона  mр, масса ядра mя.  Какое из условий: 1) mя = Z mр + N mn.  

2) mя  < Z mр + N mn.   3) mя > Z mр + N mn   выполняется для массы mя этого атома?. 

                1) Для любого ядра условие 1.     2)   Для любого ядра условие 2.  

                3)  Для любого ядра условие 3.  

                4)   Для стабильных ядер условие 1, для радиоактивных ядер условие 3.

А12. Что называется критической массой в случае уранового ядерного реактора?

          1)  Масса урана в реакторе, при которой он может работать без взрыва.

          2)  Минимальная масса в реакторе, при которой в реакторе может быть осуществлена   цепная реакция.

3. Дополнительная масса урана, вносимая в реактор для его запуска.
4. Дополнительная масса вещества, вводимого в реактор для его остановки в критических случаях.

А13.  Все химические элементы существуют в виде двух или большего числа изотопов. Определите различие в составе ядер изотопов Nе и Nе.

1) Изотоп Nе имеет в ядре на 2 протона меньше, чем Nе.

2) Изотоп Nе имеет в ядре на 2 протона больше, чем Nе.

3) Изотоп Nе имеет в ядре на 2 нейтрона больше, чем. Nе

4) Изотоп Nе имеет в ядре на 2 нейтрона меньше, чем. Nе.

А14. При альфа-распаде атомных ядер…

1) масса ядра остается практически неизменной, поэтому массовое число сохраняется, а заряд увеличивается на 1.

2)  массовое число увеличивается на 1, а заряд уменьшается на 1.

3)  массовое число сохраняется, а заряд уменьшается на 1.

 4)  массовое число уменьшается на 4, а заряд уменьшается на 2.

А15. Цепная ядерная реакция развивается только при делении ядер урана и плутония потому, что…

1)   при осуществлении других ядерных реакций не освобождаются нейтроны.

2)   при делении этих ядер освобождается энергия, превышающая энергию связи ядра.

3)  при делении одного ядра урана или плутония освобождается два или три нейтрона, способных вызвать деление других таких же ядер.

4)  нейтроны, освобождающиеся при делении этих ядер, обладают очень большой энергией.

Часть В.

 В1. Бомбардировка изотопа бора В нейтронами сопровождается выбрасыванием альфа – частицы при образовании нового ядра. Пользуясь законами сохранения массового числа и заряда, а также Периодической системой химических элементов, запишите происходящую в этом случае ядерную реакцию.

Часть С.

С1. Рассчитайте дефект масс ∆M ядра атома Li (в а.е.м.), зная, что mр = 1,00728;  

mn = 1,00866;  mя = 7,01601. ( ответ округлить до сотых).

II вариант

Часть А.

А1. В состав радиоактивного излучения могут входить …

                     1) только электроны.                           2) только нейтроны.

                     3) только альфа-частицы.                  4) альфа-, бета-, и гамма-кванты.

А2. С помощью опытов Э. Резерфорд установил, что …

                1) положительный заряд распределен равномерно по всему объему.

                2)  положительный заряд  сосредоточен в центре атома и занимает очень малый объем.

               3) в состав атома входят электроны.

               4) атом не имеет внутренней структуры.

А3. В состав ядра атома входят следующие частицы:

                      1) только протоны.                            2) нуклоны и электроны.    

                      3) протоны и нейтроны.                    4) нейтроны и электроны.

А4. Чему равен заряд ядра атома рубидия Rb?

                      1) 37.               2)   85.               3)   42                  4) 122.

А5. В каких из следующих реакций нарушен закон сохранения массового числа?

                     1)   Ве +Не→С +n            2) N + Не →  О +Н  

                     3)   N + Н  →В +Не          4)  U → Np +е

А6. Ядерные силы, действующие между нуклонами …

1) во много раз превосходят все другие силы, но действуют на расстояниях, сравнимых с размерами ядра.

2) во много раз превосходят все виды сил и действуют на любых расстояниях.

3) во много раз превосходят гравитационные силы и действуют между заряженными частицами.

 А7.  Массы протона и электрона …

                  1) относятся как 1836 : 1      2)  приблизительно одинаковы.      

                  3) относятся как 1 : 1836.     4)  приблизительно равны нулю.      

 А8. В ядре атома кобальта Со содержится …

                 1) 27 нейтронов и 59 протонов.         2) 27 протонов и 32 нейтронов.

                 3)  27 протонов и 59 электронов.      4) 59 нейтронов и 27 электронов.

  А9. В каком приборе прохождение ионизирующей частицы регистрируется по возникновению импульса электрического тока в результате возникновения самостоятельного разряда в газе?

                1) В счетчике Гейгера.                         2)   В камере Вильсона.        

                3)  В сцинтилляционном счетчике.    4) В пузырьковой камере.

А10.  Определите продукт Х ядерной реакции :   Аl +Не → Р+ Х.

                  1) Альфа – частица.     2)    Нейтрон.       3)  Протон.      4)  Электрон.

 А11. Атомное ядро состоит из Z  протонов и N нейтронов. Масса свободного нейтрона mn, свободного протона  mр, масса ядра mя.  Какое из условий: 1) mя = Z mр + N mn.  

2) mя  < Z mр + N mn.   3) mя > Z mр + N mn   выполняется для массы mя этого атома?. 

                1) Для любого ядра условие 2.     2)   Для любого ядра условие 1.  

                3)  Для любого ядра условие 3.  

                4)   Для стабильных ядер условие 2, для радиоактивных ядер условие1.

А12. В ядерном реакторе в качестве так называемых замедлителей используются такие вещества, как графит или вода. Что они должны замедлять и зачем?

1) Нейтроны;  для уменьшения вероятности осуществления ядерной реакции деления.

2) Нейтроны; для увеличения вероятности осуществления ядерной реакции деления.

3) Цепную реакцию деления, чтобы легче было управлять реактором.

4) Осколки ядер, образовавшихся в результате деления урана; для практического использования их кинетической энергии.

А13.   Все химические элементы существуют в виде двух или большего числа изотопов. Определите различие в составе ядер изотопов Cl иCl.

         1) Изотоп Cl имеет в ядре на 2 протона меньше, чем Cl.

         2) Изотоп Cl имеет в ядре на 2 протона больше, чем Cl

         3) Изотоп Cl имеет в ядре на 2 нейтрона меньше, чем Cl. 

        4) Изотоп Cl имеет в ядре на 2 нейтрона больше, чемCl.

 А14.  При бетта-распаде атомных ядер…

1) масса ядра остается практически неизменной, поэтому массовое число сохраняется, а заряд увеличивается на 1.

2)  массовое число увеличивается на 1, а заряд уменьшается на 1.

3)  массовое число сохраняется, а заряд уменьшается на 1.

 4)  массовое число уменьшается на 4, а заряд уменьшается на 2.

А15. Если ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов, то после испускания двух α-частиц и одной β-частицы, образовавшееся ядро будет состоять из …

1) 88 протонов и 140 нейтронов.                     2)  89 протонов и 139 нейтронов.