|
Поурочное планирование по физике. 8 класс
Вместо предисловия.
Предлагаемая подборка материалов получила название «В портфель учителю физики 8 класса». В сборник включены качественные задачи, проверочные работы, задачи для любителей географии, истории, литературы, биологии, даны краткие исторические справки, приведены веселые задачи, эксперименты по всем темам 8 класса .
Все задания могут быть использованы как на уроке, так и во внеурочное время. Цель данного пособия: разнообразить урок физики, сделать его интересным, увлекательным, активизировать мыслительную деятельность. Задачи для любителей литературы, биологии, географии, истории помогут ребятам увидеть физические законы и явления в простых бытовых случаях, что позволит разобраться ребенку в сложных физических законах.
В пособии имеются словарики физических терминов к каждой теме 8 класса. Они позволят учителю ознакомить школьников с образованием терминов и их переводом.
Знания по истории физики являются неотъемлемой частью общего физического образования. Эти знания можно получить при изучении всего курса физики. Краткие исторические экскурсы, исторические факты, биографические описания, ознакомление школьников с оригинальными работами ученых физиков позволяют учителю показать глубину и оригинальность мышления ученых прошлого, понять историческую значимость их работ. Именно поэтому в этой работе к каждой теме приводятся небольшие исторические очерки и биографические описания, которые позволят учителю решить вышеописанные задачи.
Одной из актуальных задач обучения на современном этапе является формирование умений приобретать и пополнять знания. В данном пособии приведены физические эксперименты, которые могут быть использованы как фронтальный эксперимент, так и при групповой и индивидуальной работе.
Иногда ошибочно считают, что между физикой и гуманитарными предметами нет глубоких связей, и поэтому уделяют интеграции с гуманитарными предметами минимум внимания. А в школьных курсах преподавания физики, химии, биологии, экологии, географии существует тесная взаимосвязь, но зачастую, что греха таить, каждый предмет обособлен, и нередко рассказывая об одном и том же факте, явлении, учителя различных предметов просто дублируют друг друга, но не показывают связи между предметами. Современное преподавание стремится к тому, чтобы была тесная взаимосвязь между изучаемыми предметами.
Установление связей между физикой и биологией, физикой и географией, физикой и экологией, физикой и историей дает учителю возможность формировать у школьников целостность картины мира, показать многообразие свойств живой и неживой природы.
Между тем в последние годы особенно отчетливо наметилось направление в образовании, основанное на профильном обучении. Во многих школах стали появляться классы или учебные группы технического, физико-математического, химико-биологического, гуманитарного и других направлений. При преподавании физики в этих классах необходимо менять подход, то есть строить учебный процесс так, чтобы максимально эффективно использовать возможности профильного обучения.
Так, в гуманитарных классах на занятиях по физике можно и нужно использовать примеры из художественной и научно - популярной литературы или фольклора, иллюстрирующие то или иное физическое явление, историческую обстановку и так далее.
Аналогично можно использовать литературный материал и для составления задач как качественных, так и количественных.
В современном мире, бурно развивающемся, характерной приметой является взаимное проникновение отдельных наук. Стали широко использоваться в производстве, в быту, в смежных науках физические методы. На основе этих исследований выросли целые комплексные науки: биофизика, бионика, геофизика, физическая химия, космическая биология и другие.
Важной задачей на уроках физики становится ознакомление школьников с развитием современной науки, создание в представлении учащихся современной картины мира.
В этом пособии представлены задачи и короткие справки по физике с элементами биологии, географии, экологии, истории, которые могут использоваться учителем физики на уроках и во внеурочной деятельности, а также учащимися при подготовке к уроку, при написании доклада, для саморазвития и самоподготовки, для расширения кругозора, а также для творческой работы. На основе коротких справок, представленных в данном пособии, школьники приучаются иллюстрировать законы физики примерами из смежных предметов.
Цель данного пособия - ввести в урок элементы занимательности и познавательные моменты, повысить интерес к изучению физики и увеличить кругозор школьников, привлечь к поиску и побудить учащихся к чтению дополнительной литературы. Материалы, которые представлены в пособии, могут быть использованы на различных этапах урока: при проверке домашнего задания, при даче нового материала, при закреплении нового материала; в качестве коротких сообщений по теме, занимательных задач, материала, развивающего характера, для составления вопросов и задач самими школьниками. Материал дан с учетом действующих школьных программ.
ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ.
1.Тепловое движение молекул. Температура.
Физический словарик.
Термодиффузия от греческого слова thermo – тепло, жар и латинского слова diffusio –распространение.
Температура от латинского слова temperatura –нормальное состояние, соразмерность, надлежащее смешение.
Термометр от греческого слова thermo – тепло, жар и греческого слова metreo – измеряю.
Молекула от латинского слова moles – масса, с уменьшительным суффиксом – cula – наименьшая частица вещества.
Градус от латинского слова gradus – шаг, ступень, степень.
Хаос от греческого слова сhaos – в древнегреческой мифологии –зияющая бездна, беспорядочная смесь материальных элементов.
Историческая справка.
Идея о том, что теплота обусловлена движением мельчайших частиц, высказывалась еще античными философами. В 17 веке подобной точки зрения на природу теплоты придерживались почти все крупные физики, в том числе Декарт, Бойль, Гук, Ньютон. Однако дальнейшее развитие теплоты как самостоятельного раздела физической науки на рубеже 17-18 веков привело к почти повсеместному признанию существования «теплорода» – особой невесомой жидкости, ответственной за тепловые явления. Предпринятая Д.Бернулли попытка математически обосновать молекулярно-кинетические воззрения не получила поддержки со стороны западноевропейских ученых. В 40 годах 18 века приступил к исследованиям «причин теплоты и холода» Михаил Васильевич Ломоносов. В своей работе он писал так: «…теплота состоит во внутреннем движении материи…».
Температурные шкалы.
ºС К ºF ºRa
1000-273.15 373.15273.150 21232-459.67 671.6491.670
Скорости движения молекул газов.
Название газа Средняя квадратичная скорость движения молекул
АзотВодородВодяной парГелийКислородКриптонПары ртути 49218386131310461285184
Агрегатные состояния.
Твердое Жидкое Газообразное Плазма
1. Строение00000000000000000000000000000000000000000000000000002.Движение молекул .- колебательное 1. Строение 2.Движение молекул.- колебательно-поступательное 1. Строение 2.Движениемолекул.-поступатель-ное.
Качественные задачи.
1.Железный гвоздь нагрели на плите.
- Как изменилась скорость движения молекул железа?
- Как изменится скорость движения молекул, если гвоздь опустить в холодную воду?
- Как при этом изменится скорость движения молекул воды?
- Как меняется объем гвоздя при этих опытах?
2. Воздушный шарик перенесли из комнаты на мороз.
- Как изменится объем шарика?
- Как изменится скорость движения молекул воздуха внутри шарика?
- Как изменится скорость молекул внутри шарика, если его вновь вернуть в комнату, да еще положить к батарее?
3. Объясните действие газового термометра.
4. Объясните действие жидкостного термометра.
5.Почему нельзя мгновенно измерить температуру с помощью газового и жидкостного термометра?
6. Молекулы одного тела движутся в два раза быстрее, чем у другого. Что можно сказать о температурах этих тел?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
24 кДж= 5.5 т = 760 кПа=
650 МВт = 450 дм³ = 3.5 мДж=
240 г = 870 ГВт = 4560 см²=
Задачи для любителей литературы.
Из пословиц и поговорок.
1.Наша изба неравного тепла: на печи тепло, на полу холодно.
Вопрос. О какой физической величине говорится в данной пословице.
Ответ. О температуре – как мере нагретости тела.
2.Высшую и тягостную для человека степень тепла зовут жаром.
Вопрос. При какой температуре человек себя чувствует комфортно?
Ответ. 18 – 20º С
3.Теплая рука щедрого, холодная скупого.
Вопрос. Как определяют температуру тела?
Ответ. С помощью приборов – термометров.
4. Теплота рождается от лучей солнечных, от трения, от сжатия и горения.
Вопрос. Объясните смысл этой пословицы.
По загадкам.
5.В морях и реках обитает,
Но часто по небу летает,
А как наскучит ей летать,
На землю падает опять.
Вопрос. Как изменяется скорость движения молекул воды в данной загадке в различных состояниях? Дайте характеристику этому движению.
Ответ. В твердом состоянии молекулы движутся медленно, характер движения – колеблются вокруг узлов решетки. В газах молекулы движутся очень быстро, характер движения – поступательное движение, в жидкостях скорости молекул средние, характер движения – колебательно – поступательный.
6. Белый столб стоит на крыше
И растет все выше, выше.
Вот дорос он до небес-
И исчез.
Вопрос. Почему дым исчез?
Ответ. Молекулы дыма движутся и постепенно растворяются в воздухе.
Физический эксперимент.
Наблюдение движения взвешенных частиц пыли в воздухе.
Примечание. В полузатемненной комнате включите лампу или найдите свет, падающий из окна, и встряхните пыльную тряпку. Пронаблюдайте за движением частиц пыли в потоке света и опишите это движение. Поднесите нагретую лампу накаливания к движущимся пылинкам и пронаблюдайте за движением частиц.
Движение частиц в стороне от лампы Движение частиц около лампы
1. Особенности движения
2.Схематический рисунок
Интересный факт от Я.И.Перельмана.
Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обычно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура 46ºС в тени; там отмечались даже температуры 55ºС в тени. При переходе через Красное море в Персидский залив температура в корабельных помещениях достигает 50ºС и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали 57ºС. Температура эта установлена в так называемой «Долине Смерти» в Калифорнии. Зной в Средней Азии – самом жарком месте бывшего Советского союза – не бывает выше 50ºС.
Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способен выдержать не только температуру кипения воды - 100ºС, но иногда даже еще более высокую, до 160ºС, как доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. «Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя», - замечает по этому поводу Тиндаль.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки –задания.
11.Железную деталь помещают в печь. Как изменяется скорость движения молекул в детали?2.Плита массой 20 кг находится на высоте 4 м. Какой потенциальной энергией она обладает? Определите скорость плиты при падении на землю вблизи земли. 21.Стальную заготовку для закалки после нагревания опускают в воду. Как изменяется скорость движения молекул?2. Тело массой 200 г бросают вверх со скоростью 36 км/ч. Чему равна кинетическая энергия тела? На какую максимальную высоту поднимется тело?
31.После торможения покрышки автомобиля оказались горячими. Как изменилась скорость движения молекул в покрышках?2.Брусок массой 800 г падает с высоты 10 м. Как изменяется энергия бруска? Определите максимальную кинетическую и потенциальную энергии бруска. 41.В чем различие между жидкими и газообразными состояниями вещества?2.Свинцовая пуля массой 10 г летит со скоростью 360 км/ч. Какой энергией обладает пуля?
2.Внутренняя энергия. Способы изменения
внутренней энергии.
Физический словарик.
Энергия –от греческого слова energea –действие, деятельность.
Система - от греческого слова systema –целое, составленное из частей, соединение.
Качественные задачи.
1.Какие превращения энергии происходят
- при забивании гвоздя ;
- при падении камня с некоторой высоты;
- при ходьбе;
- при торможении автомобиля;
- при распилке дров;
- при взрыве гранаты;
- при выстреле из ружья,
- при охлаждении воды?
2. Как изменяется внутренняя энергия тела:
- при нагревании стальной заготовки;
- при взлете самолета;
- при приеме на самолет груза;
- при выбивании пыли из ковра;
- при охлаждении воздуха?
3. Обладает ли внутренней энергией
- воздух;
- гранитный памятник;
- тело, обладающее температурой 0ºС;
- тело, обладающее температурой – 200ºС?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
125 см = 34 кДж= 345 мм=
25 км/ч= 2.7 т = 75 МПа=
11.2 км/с= 432 мВт= 45.8 км=
Задачи для любителей литературы.
По роману Ю. Бондарева «Горячий снег».
1.В железной печи близ закрытой двери, мерцающей толстым инеем, давно погас огонь, только неподвижным зрачком краснело поддувало. Но здесь, внизу, казалось, было немного теплее…
Вопрос. Как изменялась внутренняя энергия воздуха около печи?
Ответ. Так как уменьшалась температура воздуха, то и внутренняя энергия воздуха уменьшалась.
2.Ствол орудия, раскаленный стрельбой, пузырился синеватыми искорками, искорки перебегали, гасли светляками в темноте, снежная крошка позванивала по щиту.
Вопрос. Почему раскалился ствол орудия? Какие преобразования энергии произошли при стрельбе?
Ответ. Внутренняя энергия ствола увеличилась за счет трения снарядов о ствол. Работа силы трения преобразовалась во внутреннюю энергию.
По загадкам.
3.Искры небо прожигают ,
А до нас не долетают .
( метеоры )
Вопрос. Почему при движении космического тела в атмосфере земли оно нагревается?
Ответ Механическая энергия превращается во внутреннюю энергию.
4.Не до неба, не до земли ( так говорили о падающих звездах ).
А что же такое " падающие звезды " ?
Ответ. Метеоры - явления вспышки небольшого космического тела, вторгшегося в атмосферу Земли с большой скоростью ( 11 до 73 км/с).
5.Из романа Николая Носова " Незнайка на Луне ".
...С тех пор, как главный гравитонный телескоп давилонской обсерватории был направлен в сторону Земли , астрономам удалось обнаружить несколько мелких космических тел .Не только размеры , но и скорость их движения свидетельствовали о том , что это были обыкновенные метеоры ...
Вопрос. А можно ли с поверхности Луны визуально наблюдать метеоры ?
Ответ. Нет, так как метеоры при трении о воздух сгорают, а как известно, на Луне атмосферы нет.
6.Гете " Фауст ".
Дашь упоенье славой, дашь почет ,
Успех, недолговечней метеора ...
Какие тела называют метеорами и от чего зависит время жизни метеора ? Какие превращения энергии происходят при движении метеора в атмосфере Земли?
Ответ. Жизнь метеора зависит от массы метеорного тела и его скорости. Кинетическая энергия превращается во внутреннюю энергию, поэтому метеорное тело сильно разогревается и испаряется.
Задачи для любителей биологии.
1.Мышки дрожат не только от холода, но и для того, чтобы согреться. При дрожании скелетных мышц тепла выделяется уж не так и много, но биохимические реакции выделения тепла резко ускоряются. Подрожит мышка, постучит зубками и запустит на полную мощность свою отопительную систему.
Вопрос. А почему изменяется внутренняя энергия мышки?
Ответ. Механическая энергия превращается во внутреннюю энергию.
Применение в технике.
Известно, что современные самолеты летают со скоростями от 100 до 2500 км/ч, а опытные образцы и с еще большими скоростями. Искусственные спутники Земли двигаются со скоростями около 28000 км/ч, а космические ракеты свыше 40000 км/ч. При таких скоростях обшивка летательного аппарата испытывает сильное трение о воздух. От трения обшивка сильно нагревается.
У высокоскоростных самолетов обшивку изготавливают из сплавов титана и стали. Кабину экипажа, топливные баки – предохраняют слоями специального материала – керамики, стеклоткани.
Внутреннюю обшивку самолета охлаждают также потоками воды и воздуха.
Для искусственных спутников и космических кораблей, перегрев которых происходит в основном за счет излучения, характерная резкая смена температуры обшивки – во время прохождения в тени Земли температура опускается до – 100º С, а при выходе из тени возрастает до + 120ºС. Чтобы поддерживать в кабине космонавтов постоянную температуру (от 10 до 22 ºС), принимают специальные меры: двойная оболочка спутника заполняется газом – азотом.
Для защиты от солнечного излучения обшивку покрывают белой краской или блестящим материалом. Сейчас работают над созданием красок, которые меняли бы свой цвет при изменении температуры.
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Энергией называется…2.Летящая пуля обладает ……энергией3.Пуля попала в стену и вся энергия …..4.Способы изменения внутренней энергии…..5.Запишите формулу расчета потенциальной энергии силы тяжести.6.При нагревании внутренняя энергия …… 21.Виды энергии….2.Кирпич в кладке обладает……. эергией.3.Кирпич вывалился из кладки и упал на землю. Вся энергия…..4.Внутренней энергией называется…..5.Запишите формулу расчета кинетической энергии.6. При охлаждении тела внутренняя энергия ……
3. Виды теплопередачи.
Физический словарик.
Конвекция – от латинского слова convectio – привоз, принесение, доставка.
Инфра… от латинского слова infra - под.
Качественные задачи.
1.Зачем кусты роз на зиму укрывают опилками?
2.Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?
3. Почему баки для хранения горюче-смазочных материалов красят серебристой или белой краской, а не черной?
4. Какая земля прогревается солнечными лучами быстрее: чернозем или песчаники?
5.Почему сосуд с жидкостью нагревают снизу?
6.Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы?
7.В какой одежде человек себя чувствует летом комфортнее: в темной или светлой?
8. В летней душевой комнате бак для воды покрасили в черный цвет. Почему?
9.Почему форточки на окнах делают обычно сверху?
10. Почему морозильные камеры в бытовых холодильниках обычно устанавливают сверху?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
54.5 кДж= 360 км/ч= 6.72 г/см³=
425.8 см= 220 г= 4.5 кН=
7.8 МДж = 3.2 т= 210 км=
Задачи для любителей литературы.
По произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила».
1....Кругом курильницы златые
Подъемлют ароматный пар...
Вопрос. Почему пар подымается вверх ?
Ответ. Теплый воздух поднимается вверх, холодный опускается вниз. Плотность теплого воздуха меньше, чем при обычной температуре и под действием архимедовой силы он поднимается вверх .
Из произведения Н.В. Гоголя " Вечера на хуторе близ Диканьки "
2.Из закоптевшей трубы столбом валил дым и, поднявшись высоко, так , что посмотреть - шапка валилась, рассыпался горячими угольями по всей степи...
Вопрос: Почему в безветрие дым из трубы поднимается вертикально ?
Ответ. Так как теплый воздух легче холодного, то он поднимается вверх до тех пор, пока не охладится, и на него не будет действовать подъемная сила. Такой вид теплопередачи называется конвекцией.
Из пословиц и поговорок.
3.Снег - одеяло для пшеницы : чем толще, тем лучше ей спится. (Китайская)
Вопрос: Объясните эту пословицу с точки зрения физики.
Ответ: Снег обладает очень плохой теплопроводностью, так как между его составными находится воздух, который является плохим проводником тепла, и чем толще снег, тем хуже он проводит тепло. Поэтому снег можно сравнить с одеялом .
4.Снегу много и хлеба много.
Почему когда на полях много снега, хлеб не вымерзает ?
Ответ. Между снежинками находится воздух , а он, как известно, плохо проводит тепло . Следовательно , во – первых, снег это весной вода , которая просто необходима для растений , а во-вторых, еще и шуба , которая не дает холоду подобраться к зерну .
5.Дым столбом - к морозу .
А почему дым столбом ?
Ответ. В безветренную погоду теплый воздух устремляется вверх , а холодный вниз .
6.Белый лебедь на яйцах сидит. (Так говорят о поле, покрытом снегом .)
Объясните пословицу .
Ответ. Снег является плохим проводником тепла, и поэтому зимой поле не промерзает.
7. Дай-ка я тебя согрею , одену шубой .
А можно ли шубой согреть ?
Ответ. Можно , если под шубу положить , например , горячие камни . Если же взять просто шубу , то она может некоторое время сохранить тепло, но согреть она не сможет .
8. Солнце вселенную согревает .
Как энергия от солнца достигает земли ?
Ответ. В виде электромагнитных волн.
9. За горячее железо не хватайся .
Затем кузнец клещи кует, чтоб рук не ожечь .
Почему нельзя хвататься за горячее железо ?
Ответ. Железо обладает хорошей теплопроводностью , поэтому можно обжечься.
10. Красное солнышко на белом свете черную землю греет .
Объясните пословицу .
Ответ. Тела с темной поверхностью поглощают больше энергии и нагреваются.
По произведению М. Е. Салтыкова -Щедрина " Премудрый пескарь".
11...Трепещется на песке что-то красное ; серые облака от него вверх бегут ; а жарко таково , что он сразу разомлел. И без того без воды тошно , а тут еще поддают ...
Вопрос : Почему "серые облака ...вверх бегут " ?
Ответ. Потому что плотность у дыма меньше, чем у окружающего воздуха, и под действием силы Архимеда клубы дыма поднимаются вверх.
По произведению В. Набокова " Подвиг ".
12...Когда, поздно вечером, умирало священное пламя камина, он (Мартын) кочергой скучивал мелкие, еще тлеющие остатки , накладывал сверху щепок , наваливал гору угля , раздувал огонь фукающими мехами или , занавесив пасть очага простым листом "Таймса", устраивал тягу ...
Вопрос: А для чего необходима тяга?
Ответ. Как мы знаем без притока кислорода процесс горения неосуществим, поэтому Мартын использовал естественный приток воздуха, для чего создавал тягу в трубе камина или подавал воздух используя меха ( вынужденный приток воздуха ).
13...Затем, когда гул и бушевание огня усиливались, на газетном листе появлялось рыжее, темнеющее пятно и вдруг прорывалось, вспыхивал весь лист, тяга мгновенно его всасывала, он улетал в трубу ...
Вопрос: Почему пепел от газетного листа улетал в трубу, а не падал на горевшие дрова в камин ?
Ответ. Горячий воздух поднимается вверх, поэтому и пепел, от газетного листа, находясь в потоке этого воздуха, устремился вверх.
Из произведения Александра Беляева " Человек - Амфибия ".
14.Педро посмотрел вниз и увидел , что лодки , оставленные на ночь на воде, отвязаны. Ночной бриз отнес их довольно далеко в открытый океан. Теперь утренним бризом их медленно несло к берегу .Весла шлюпок , разбросанные по воде, плавали по заливу ...
Вопрос. Объясните образование вечернего и утреннего бриза .
По загадкам.
15.Свет пропускает ,
А тепло не выпускает .
( стекло )
Вопрос. Какое излучение поглощается стеклом , а какое пропускается ?
Ответ. Стекло поглощает ультрафиолетовое излучение , а пропускает тепловое ( инфракрасное ) излучение .
16.Два арапа-
Родные брата ,
Ростом по колено ,
Везде с нами гуляют ,
От мороза защищают .
(сапоги )
Вопрос. А какие сапоги защищают от мороза лучше : тесные или просторные ?
Ответ. Просторные , так как воздух плохо проводит тепло , то он является еще одной прослойкой в сапоге , которая задерживает тепло .
17.Не солнце, а в холод согреет .
( огонь )
Вопрос. Объясните, какой вид теплопередачи отвечает за нагревание тел вблизи огня ?
Ответ. Излучение.
18.Зимой греет,
Весной тлеет,
Летом умирает,
Осенью летает.
(снег)
Вопрос. Объясните, как снег может греть?
Ответ. При выпадении снега между снежинками образуются воздушные прослойки. А воздух является плохим проводником тепла. Таким образом, снег является " шубой " для земли, но он ее не согревает .
19.Мир обогревает,
Совсем усталости не знает.
(солнце)
Вопрос. А как энергия от Солнца достигает Земли , ведь между Солнцем и Землей нет среды, которая бы передавала энергию за счет теплового движения молекул или посредством конвекции ?
Ответ. Энергия от Солнца до Земли передается электромагнитными волнами.
20.Зимой - нет теплее ,
Летом - нет холоднее .
( погреб )
Вопрос. Объясните загадку с точки зрения физики .
21.Под окошком гармонь
Горяча , как огонь .
(батарея )
Вопрос. Почему батареи устанавливаются именно под окнами ?
22.Я горячее храню,
Я холодное храню,
Я и печь, и холодильник
Вам в походе заменю.
( термос )
Вопрос. Расскажите об устройстве термоса .
Задачи для любителей биологии.
1.Лохматая шубка позволяет шмелям собирать нектар и пыльцу даже в Заполярье. Под такой одежкой тело шмеля при усиленной работе мышц нагревается до 40 градусов. И чем севернее летает шмель, тем он крупнее и лохматее. В тропиках шмелей нет- перегреваются .
Задача. Почему шубка спасает шмелей от вымерзания ?
2.Как только устанавливаются холода, пчелы скучиваются на сотах и образуют плотный шар. Прижавшись друг к другу , они всю зиму поддерживают температуру около 12 С. Таким образом, пчелы сами себя греют. А вот вентиляция им необходима, ведь в противном случае вся влага, выдыхаемая пчелами, оседает внутри улья в виде инея.
Задача. Объясните поведение пчел?
3.Загорать муравьиному народцу некогда. Все дни в трудах. И только ранней весной, когда растает снег, можно видеть их на крыше муравейника, "загорающими ", вяло копошащимися и, кажется, никуда не спешащими. Но это только кажется . Оказывается , другая часть муравьев в это время спускается по коридорам в нижние этажи подземелья . Поостыв , они снова бегут наверх погреться .Так и циркулируют муравьи навстречу друг другу. Не перестаешь удивляться мудрости Матери Природы ![ 10 ]
Задача. Объясните поведение муравьев ранней весной с точки зрения физики.
4.Птицы обладают высокой температурой тела и хорошей теплоизоляцией, которая препятствует охлаждению тела воздухом во время полета; кроме того, высокая температура повышает эффективность сокращения мышц. У птиц большое, сильное сердце, способное поддерживать высокое кровяное давление.
5.Теплоизоляция тела обеспечивается прослойкой неподвижного воздуха над поверхностью кожи (пограничный слой), а затем кожным и подкожным жиром. Перья, мех и одежда сохраняют пограничный слой воздуха. Степень достигаемой при этом теплоизоляции зависит от толщины воздушной прослойки.
Задача. Объясните, почему воздух служит теплоизоляцией?
6. «Шерсть» защищает нас от холода. Поэтому у нас ее очень много: от 200 тысяч до миллиона волосков на всем теле, которые растут со скоростью 0.2 мм в день. У нас их 700 на каждой брови и 80 ресниц – на каждом веке. Последние представляют собой настоящие «шторы», выпадающие и отрастающие вновь каждые 100 дней. Таким образом, за всю свою жизнь мужчина меняет 83 тысячи ресниц, а живущая дольше женщина – целых 93 тысячи.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.На каком способе теплопередачи основано водяное отопление?2.Почему двойные рамы лучше предохраняют от холода, чем одинарные?3.Какие вещества имеют наибольшую теплопроводность: бумага, солома, серебро, чугун?4.Какие вещества имеют наименьшую теплопроводность: бумага, вата, железо, медь?5.В какой цвет окрашивают наружные поверхности самоле-тов, искусственных спутников Земли, воздушных шаров, чтобы избежать перегрева? 21.Какой способ теплопередачи отвечает за нагревание воды в кастрюле?2.Чтобы деревья зимой не вымерзли, приствольные круги посыпают соломой, опилками, торфом. Для чего?3.Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью: мех, свинец, алюминий, воздух?4.Какие вещества обладают плохой теплопроводностью: медь, кислород, метан, цинк?5.В каких телах теплопередача происходит главным образом путем теплопроводности?
3.1.Благодаря какому способу теплопередачи можно греться у костра, печки?2.При одной и той же температуре металлические предметы на ощупь кажутся холоднее других. Почему?3.Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью: вода, хлопок, латунь, алюминий?4.Какие вещества обладают плохой теплопроводностью: ватин, древесина, платина, алюминий?5.Можно ли предсказать направление ветра на берегу моря в жаркий летний день? 4.1.Благодаря какому способу теплопередачи нагреваются нижние слои атмосферы?2.Почему ручку у кочерги делают деревянной?3.Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью: кирпич, олово, пробка, сталь?4.Какие вещества обладают плохой теплопроводностью: пробка, кирпич, олово, сталь?5. В каких телах теплопередача может происходить путем излучения?
Физический эксперимент.
1. Исследование теплопроводности металлических образцов.
Приборы и материалы: спиртовка, проволока размерами 30 см различных металлов ( сталь, медь, алюминий, нихром), пластилин и гвозди, штатив, часы.
Примечание. Закрепить проволоку в одной точке, через 5 см друг от друга подвесить на пластилине гвозди. Нагревая вместе скрутки, наблюдать за падением гвоздиков.
1 гвоздь- 5 см, время (с) 2 гвоздь – 10 см, время (с) 3 гвоздь – 15 см, время (с) 4 гвоздь – 20 см, время (с)
Медь
Алюминий
Нихром
Сталь
Сделайте вывод.
2.Исследование конвекции в воде.
Приборы и материалы: сосуд прозрачный с водой, спиртовка, раствор марганца, стеклянная трубка.
Примечание. Установите сосуд над спиртовкой. Добавляя понемногу раствора марганца, используя стеклянную трубку, пронаблюдать движение жидкости при нагревании.
1 опыт. Схематический чертеж.
2 опыт Схематический чертеж.
Сделайте вывод.
Домашний эксперимент.
1.Возьмите воздушный шарик и привяжите к нему небольшой груз, чтобы он не упирался в потолок. Поднесите его к печке и пронаблюдайте за движением шарика по комнате. Объясните это движение. ( Я.И. Перельман)
2.Необходимо вырезать из круга радиусом 20-30 см змейку и подвязать ее за конец к веревочке, аккуратно поднесите эту змейку к нагретому предмету. Объясните вращение этой змейки.
3.Сделайте из бумаги коробочку. Аккуратно налейте в нее водичку и поднесите к горелке, через некоторое время вода в коробочке закипит. Объясните почему не загорелась ваша коробочка.
Интересный факт.
Женщины утверждают, что вуаль греет, что без нее лицо зябнет. При взгляде на легкую ткань вуали, нередко с довольно крупными ячейками, мужчины не очень склонны верить этому утверждению и думают, что согревающее действие вуали – игра воображения.
Однако если вы вспомните сказанное выше, то отнесетесь к этому утверждению более доверчиво. Как бы крупны ни были ячейки вуали, воздух через такую ткань проходит все же с некоторым замедлением. Тот слой воздуха, который непосредственно прилегает к лицу и, нагревшись, служит теплой воздушной маской, - слой этот, удерживаемый вуалью, не так быстро сдувается ветром, как при отсутствии ее. Поэтому нет основания не верить женщинам, что при небольшом морозе и слабом ветре лицо во время ходьбы зябнет в вуали меньше, чем без нее. ( П.Я. Перельман)
4.Количество теплоты.
Физический словарик.
Калори…от латинского слова calor – тепло ,жар
Калориметр – от латинского слова calor – тепло, жар и греческого слова metreo – измеряю.
Качественные задачи.
1.Почему печи в домах обычно делают из кирпича, а не из железа?
2.Почему невозможно вскипятить двухлитровую кастрюлю воды над пламенем свечи?
3.Два тела одинаковой массы из серебра и меди опустили в кипяток. Одинаковую ли теплоту получили тела?
4.Двум телам из меди и свинца, имеющим одинаковую температуру, передали одинаковое количество теплоты. Какое тело горячее, если массы тел одинаковые?
5.Стальную и медную детали нагрели до одинаковой температуры и для закалки опустили в воду. Одинаковое ли количество теплоты отдали заготовки, если массы деталей одинаковые?
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вопросы:
1.От этого параметра зависит внутренняя энергия тела.
2. Один из способов теплопередачи.
3.Единица измерения энергии.
4.Единица измерения температуры, а также единица измерения углов в геометрии.
5. Величина, характеризующая взаимодействие тел.
6.От этой величины зависит скорость движения молекул.
7.Кинетическая, потенциальная, внутренняя ….
8.Одна из основных единиц измерения в СИ.
9. Ученый, в честь которого названа одна из температурных шкал.
Ответы. 1. масса, 2.излучение, 3.Джоуль, 4. градус, 5. сила, 6. температура, 7.энергия, 8.метр, 9.Фаренгейт.
Ключевое слово: «калориметр»
Формула для запоминания расчета количества теплоты, массы, теплоемкости, температуры.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
34.5 г= 3.5 т= 8.3 кДж
245 кДж= 840 см= 0.05 Мдж=
8.7 Мдж = 3.6 км/ч= 0.89 т=
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки- задания.
11.Почему в строительной технике широко используют пористый материал?2. Какая шляпа лучше защищает голову от жары: темная или светлая? Почему?3.На сколько градусов нагреется цинковая деталь массой 40 г, если ей сообщить 760 Дж энергии? 21.Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?2.Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет?3.На сколько градусов остынет вода объемом 100 л, если отдаст в окружающую среду 1680 кДж энергии?
31.Можно ли предсказать, какое направление будет иметь ветер у моря с наступлением осенней холодной погоды?2.Чем объяснить сильный нагрев покрышек колес автомобиля во время длительной езды?3.Какую массу воды можно нагреть от 15 до 45 ºС, затратив для этого 1260 кДж энергии? 41.Зачем ствол винтовки покрывают деревянной ствольной накладкой?2.По каким соображениям холодильники изнутри и снаружи красят в белый цвет?3.Какое количество воды можно нагреть от 10 до 60 ºС затратив для этого 210 кДж энергии?
Задачи для любителей литературы.
По роману Ю. Бондарева «Горячий снег».
1.Маленькая дверь по-деревенски скрипнула, и они вошли в очень просторное, в рост, убежище, наполненное душной сыростью, запахом горячего железа (печка в углу была накалена до малинового свечения)…
Вопрос. Какое количество теплоты необходимо было передать печке массой 8 кг, чтобы она накалилась от температуры 0ºС до малинового свечения 600 ºС?
Ответ. Примерно 2.2 МДж.
Из произведения А. И Куприна " Молох ".
2...Каждую минуту громадные, пылающие один за другими двадцатипудовые "пакеты " раскаленной до бела стали, только что вышедшие из пламенных печей. Через четверть часа они, протянувшись с страшным грохотом через десятки станков, уже складывались на другом конце мастерской длинными, гладкими, блестящими рельсами.
Вопрос: Для чего стальные детали для обработки нагревают? Сколько энергии выделяет сталь при обработке, если температура выхода " пакетов "из печи 1300 С , рельсы в " конце мастерской" складывались , имея температуру 50 С? 1пуд равен 16 кг.
Ответ. При нагревании сталь становится пластичной, что и позволяет ее легко обрабатывать. Охлаждаясь, стальная рельса выделит 18.4 МДж энергии ( если принять, что удельная теплоемкость стали равна 460 Дж/кг К).
По загадкам.
3.Иду в воду - красен ,
Выйду черен .
( железо )
Вопрос. Как изменяется при этом процессе температура воды ?
Ответ. Увеличивается .
По пословицам и поговоркам.
4.На каком амбаре снег , из того покупай хлеб ( потому что он сух , над прелым снег наперед сходит .)
Почему над прелым хлебом снег быстрее сходит ?
Ответ. При гниении хлеба выделяется энергия, которая и идет на нагревание и плавление снега на амбаре.
Физический эксперимент.
1.Теплоемкость вещества.
Приборы и материалы: набор цилиндрической формы (сталь, медь, алюминий), сосуд с горячей водой, пластинка из парафина.
Примечание. Опустите тело в сосуд с горячей водой и подержите 3-4 минутки. Затем аккуратно поставьте тела на парафиновую пластинку и пронаблюдайте за плавлением парафина под каждым цилиндром.
Глубина погружения цилиндра, мм
Сталь
Алюминий
Медь
Сделайте вывод.
2.Сравнение теплоты при смешивании воды различной температуры.
Приборы и материалы: калориметр, сосуды с горячей и холодной водой, термометр, мензурка.
Примечание. Измерьте массу холодной воды и ее температуру, измерьте массу горячей воды и ее температуру. Смешайте воду и измерьте температуру смеси. Сравните количество теплоты, полученное холодной водой, и количество теплоты, отданное горячей водой.
Горячая вода Температура, t1 (°C) Температура смеси, t0 (°C) Масса,m1(кг) Количество теплоты, Qотд (Дж)
Холодная вода Температура, t2 (°C) Температура смеси, t0 (°C) Масса,m2 (кг) Количество теплоты, Qпол (Дж)
Сделайте вывод.
3. Измерение удельной теплоемкости твердого тела.
Приборы и материалы: тело цилиндрической формы, термометр, калориметр, вода, мензурка, весы рычажные, разновесы.
Примечание. Измерить массу твердого тела и воды в калориметре. Нагреть в сосуде с водой тело до определенной температуры. Измерить начальную температуру воды в калориметре. После этого опустить тело в калориметр с водой и спустя 1 минутку измерить конечную температуру воды. По этим данным рассчитать удельную теплоемкость тела, зная, что удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг°С.
Масса воды, m1 кг Начальная температура воды t (°C) Масса тела, m2, кг Начальная температура тела, t(°C) Температура смеси, t (°С) Удельная теплоем-кость тела, с
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Определите удельную теплоемкость металла массой 100 г, если при нагревании от 20 до 40ºС внутренняя энергия увеличилась на 280 Дж.2.Какое количество теплоты потребуется для нагревания олова объемом 400 см³ на 10 º С? 21.При охлаждении куска свинца массой 20 г внутренняя энергия уменьшилась на 2 кДж. Как изменилась при этом температура этого куска свинца?2.Какое количество теплоты потребуется для нагревания воды объемом 2 л на 15ºС?
31.Определите удельную теплоемкость металла, если для изменения температуры от 20 до 24ºС внутренняя энергия увеличилась на 152 Дж. Масса бруска 100 г.2.Какое количество теплоты потребуется для нагревания бруска серебра объемом 20см³ на 20ºС? 41.На сколько градусов изменится температура воды в стакане, если ей сообщить количество теплоты 100 Дж? Вместимость стакана 200 см³.2.Какое количество теплоты потребуется для нагревания стали объемом 0.5 м³ на 100ºС?
Интересные факты от Я.И. Перельмана.
1.Часто спрашивают, что требует больше времени: нагревание воды на примусе от 10 до 20º С или от 90 до 100º С?
Следя за ходом нагревания с часами в руках, легко убедиться, что нагревание воды на последние десять градусов длится всегда дольше, чем нагревание ее на первые десять градусов; и это несмотря на то, что количество нагреваемой воды постепенно уменьшается вследствие испарения. Объясняется загадка так: тепло, выделяемое пламенем, расходуется не только на усиленное испарение воды, но и на потери тепла водою вследствие излучения. При высоких температурах (90-100ºС) вода излучает больше энергии, чем при низких (10-20ºС). Поэтому, несмотря на равномерное подведение тепла к воде, температура ее повышается тем медленнее, чем сильнее вода нагрелась.
2.Почему нельзя расплавить гвоздь в пламени свечи? «Потому что пламя свечи недостаточно горячо для этого», - отвечают обыкновенно. Но температура пламени свечи около 1600ºС, т.е. на сотню градусов выше температуры плавления железа. Значит, пламя свечи достаточно горячо – и все же железо не удается таким пламенем довести до расплавления.
Причина та, что одновременно с получением тепла от пламени гвоздь теряет тепло путем излучения. Чем выше поднимается температура нагреваемого предмета, тем сильнее и излучение: потеря тепла растет; наступает, наконец, момент, когда потеря и приход тепла уравновешиваются, - дальнейшее повышение температуры прекращается.
Если бы гвоздь целиком умещался в пламени свечи, точнее в самой горячей его части, то наивысшая температура гвоздя при нагревании равнялась бы температуре пламени; тогда гвоздь расплавился бы. Но так как обычно в пламени помещается только часть гвоздя и выступающие части беспрепятственно излучают тепло, то равенство притока и потери тепла наступает значительно раньше, чем гвоздь нагреется до температуры свечи и даже до температуры плавления железа.
Значит, гвоздь не нагревается в пламени свечи до температуры плавления не оттого, что пламя недостаточно горячо, а оттого, что оно недостаточно велико – не окружает гвоздь со всех сторон.
Историческая справка.
Важнейшим этапом в развитии учения о тепловых явлениях было установление различия между понятиями «количество теплоты» и «температура». Путаница в использовании этих понятий мешала как правильному описанию тепловых процессов, так и уяснению достоинств и недостатков выдвигавшихся теорий теплоты. Первым, кто отчетливо сформулировал мысль о необходимости различать две характеристики тепловых явлений: экстенсивную (теплоту) и интенсивную (температуру), был английский ученый Дж. Блэк.
Джозеф Блек родился 16 апреля 1728 года во французском городе Бордо. Научные исследования Блэк начал вести в Глазго, когда выполнял обязанности ассистента Каллена. Начало исследований Блэка по теплоте относится к 1760 году. Его первые опыты были поставлены с целью проверки линейности шкал термометров. Эти эксперименты привели ученого к мысли о различии двух характеристик тепловых процессов: теплоты и температуры. Интересно, что сначала Блэк пришел к выводу о существовании скрытых теплот и лишь затем сформулировал идею об удельной теплоемкости как характеристике вещества.
Работы Блэка по теплоте имели практическое значение: его советами пользовался при усовершенствовании паровой машины Дж. Уатт, работавший механиком в университете Глазго.
5. Энергия топлива.
Физический словарик.
Экзотермический – от греческого слова exo – снаружи, вне и греческого слова therme – тепло, теплоотдающий.
Реакция от латинской приставки re – обозначающее повторное, возобновляемое, обратное действие, противодействие и латинского слова actio – действие.
Историческая справка.
Получение и освоение огня – заметная страница в истории цивилизации. Археологи установили, что остаткам первых костров около 400000 лет. Тогда огонь получали случайно (от молнии) и поддерживали и берегли. Позднее (около 300000 лет назад) безвестные гении научились добывать огонь трением, а еще позднее изобрели огниво, которым и пользовались до XIX века. Спички появились совсем недавно, в 1855 году.
Сегодня внутренняя энергия топлива используется так широко и разнообразно, что ощущается острая нехватка угля, нефти, газа, бензина. На первое место выходит вопрос о рациональном, экономном использовании топлива. По самым оптимистичным прогнозам разведанных запасов хватит лишь на 500 лет.
Качественные задачи.
1.Взяли березовые дрова и каменный уголь одинаковой массы. При сжигании чего выделится больше энергии?
2.Какое вещество при сжигании выделяет больше всего энергии ?
3.Какое вещество выгоднее использовать в походе в зимний период для разогрева пищи: порох или спирт?
4.Взяли дрова березовые и сосновые одинакового объема. Какие дрова при сжигании выделят больше всего энергии?
5. Что показывает удельная теплота сгорания топлива?
6. Удельная теплота сгорания водорода 120 МДж/кг. Что означает это число?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
23.1 кДж= 4.35 МВт= 57 л=
240 г= 0.34 т= 0.78 МДж=
13 МДж/кг= 230 см³= 3800 кДж/кг
Таблица для запоминания расчета количества теплоты, массы вещества, удельной теплоты сгорания топлива.
Задачи для любителей литературы.
По произведению М. Булгакова " Мастер и Маргарита ".
1.Затем он ( Бегемот ) плеснул вниз бензином , и этот бензин сам собою вспыхнул , выбросив волну пламени до самого потолка . Загорелось как-то необыкновенно , быстро и сильно , как не бывает даже при бензине . Сейчас же задымились обои , загорелась сорванная гардина на полу и начали тлеть рамы в разбитых окнах .
Вопрос: Как можно объяснить с точки зрения физики, почему так здорово все загорелось? Расскажите, какие превращения энергии происходят при процессе горения?
Ответ. При процессе горения внутренняя энергия топлива превращается во внутреннюю энергию газов (кинетическую энергию движения молекул и атомов и энергию их взаимодействия).
2.Гостиная уже была полна огнем и дымом. Кто-то на ходу успел набрать телефонный номер пожарной части , коротко крикнуть в трубку :
-Садовая, триста два - бис !
Больше задерживаться было нельзя. Пламя выхлестнуло в переднюю, дышать стало трудно.
Вопрос: Почему при горении становится трудно дышать ? Какие вещества выделяются при горении?
Ответ. Для процесса горения необходим кислород , при этом образуются оксиды , а молекулярный кислород уменьшается . Поэтому трудно дышать или лучше сказать нечем дышать .
По загадкам.
3.Дерево даешь - съедает ,
От воды - умирает .
( огонь )
Вопрос. Какие виды топлива помимо дерева вы знаете ?
Ответ. Топливо бывает твердое , жидкое и газообразное . Дерево относится к твердым видам топлива , также как и каменный уголь , торф и другие . К жидким видам топлива относятся нефть и ее производные : бензин , керосин , мазут и т.д. К газообразным видам топлива относится природный газ , водород, а также другие горючие газы .
По пословицам и поговоркам.
4.Горели дрова жарко , было в бане парко , дров не стало , и все про-
пало.
Объясните пословицу .
Ответ. Пока горят дрова выделяется энергия и температура повышается , как только перестает выделяться энергия от горения дров , то температура в бане начинает понижаться , так как есть связь с внешней средой и часть энергии уходит на ее обогрев .
Из произведения А. П. Чехова " Студент "
5.- Пришли к первосвященнику ,- продолжал он ,- Иисуса стали допрашивать , а работники тем временем развели среди двора огонь , потому что было холодно , и грелись .
Вопрос: Расскажите о превращении энергии при горении .Сколько энергии выделится при полном сгорании 2 кг сухих дров ?
Ответ. При горении внутренняя энергия топлива превращается во внутреннюю энергию молекул и атомов воздуха. При сгорании 2 кг дров выделится 20 МДж энергии.
Задачи для любителей географии.
1.Японская автомобильная фирма " Мазда " еще в первой половине 90- х годов сконструировала и испытала первый в мире автомобиль с водородным двигателем. Он может преодолевать без дозаправки 230 км и развивать скорость до 170 км/час. Автомобиль снабжен не обычным , а роторным двигателем мощностью в 130 л.с. В 1996 году автомобиль на водородных топливных элементах выпустил германский автомобильный концерн " Даймлер- Бенц ".
Задача. В чем преимущество водорода от остальных видов топлива?
Задачи для любителей биологии.
1.Среди необычных растений выделяется неопалимая купина. Поднесите к ней горящую спичку, и куст вспыхнет ярким пламенем. Вспыхнет и тут же гаснет. Зеленые листья при этом остаются не тронутыми огнем. Секрет " неопалимой " давно раскрыт - это эфироносное растение. Листья его выделяют летучие вещества, которые вспыхивают и горят, словно порох. А если вы прикоснетесь к этим листьям голой рукой, то мелкие эфирные капельки обожгут кожу. Горящее и несгорающее растение, конечно же, почиталось как чудесное, священное. Недаром о неопалимом кустарнике рассказывает Библия .
Задача. Объясните, почему при горении эфирных веществ листва неопалимой купины не подвергается термическим ожогам? Рассчитайте, сколько энергии выделяется при горении 1 г эфира?
2. Удельная теплота сгорания пищевых продуктов.
Продукт Удельная теплота сгорания, Дж/кг
Хлеб ржанойГовядинаКефирМолокоСельдь полярная 888075242700280012900
Историческая справка.
Изобретение пороха и огнестрельного оружия – одно из великих открытий в истории техники. Историки утверждают, что дымный порох – смесь 75% селитры, 10% серы и 15% угля – впервые был получен в Китае задолго до того, как стал известен в Европе. Такая смесь способна быстро и устойчиво гореть при очень высоком давлении, образуя большое количество газов. Китайцы использовали ее для запуска ракет во время праздничных фейерверков.
В XII веке порох узнали арабы. Они изобрели легкое огнестрельное оружие – заряжавшиеся порохом железные трубки. В Европе огнестрельное оружие появилось в XIV веке. Это были толстые, гладкие внутри железные трубы, закрепленные на деревянных станках – лафетах – и стрелявшие ядрами.
После того как в XV –XVI веке изобрели зернистый порох, а стволы орудий начали отливать из бронзы и чугуна, артиллерия превратилась, в достаточно подвижное, мощное и грозное оружие, пригодное для полевых сражений и для осады крепостей.
Физический эксперимент.
Наблюдение за процессом горения веществ.
Приборы и материалы: пробирки с одинаковым объемом воды, сухой спирт, бензин в горелке, спирт в горелке, термометр.
Примечание. Отмерьте одинаковые массы бензина, спирта и сухого спирта, соломы, пороха, древесины (сухой). Аккуратно сжигая одинаковые количества горючего проследите, как изменяется температура в нагреваемых пробирках. Оцените количество теплоты, полученное пробиркой с водой.
Вещество Начальная температура воды Конечная температура воды Масса воды, кг Количество теплоты, полученное пробиркой.
1
2
3
Сделайте вывод.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Какое количество теплоты выделится при сжигании 2 т нефти?2.Как будет происходить конвекция около сосуда с сжиженным водородом, если поверхность сосуда открыта?3. На сколько градусов нагреется 2 л воды, если ей передать все тепло от горения 20 г сухих дров? 21.Какую массу природного газа необходимо сжечь, чтобы получить 8.8МДж энергии?2.Можно ли термос временно использовать как холодильник?3.Какую массу олова можно нагреть на 100º С, если передать олову всю энергию, выделив-шуюся при горении 200 г спирта?
31.При горении 200 г вещества выделилось 2.8 МДж энергии. Что это за вещество?2.Какие тела плохо поглощают солнечную энергию?3.Сколко дров необходимо сжечь, чтобы нагреть воду массой 5 кг на 50 º С? 41.Какое количество теплоты выделится при горении 100 л нефти?2.Как происходит нагревание воды в кастрюле, поставленной на газовый примус?3.Сколко спирта необходимо сжечь, чтобы нагреть стальную деталь массой 500 г от 20 до 120ºС?
Задачи для любителей литературы.
Задачи по загадкам.
1.Охапка лучей
Из топок печей
Нам древнее
Солнышко дарит,
Нас греет
И пищу нам варит.
Вопрос. Какая энергия выделяется при горении 2 кг каменного угля?
Ответ.54 МДж
2.Что за чудо: синий дом,
Окна светлые кругом,
Носит обувь из резины,
И питается бензином?
Вопрос. Сколько энергии выделяется при сгорании в двигателе автобуса 50 л бензина? Сколько энергии при этом выбрасывается в атмосферу, если полезная часть составляет 25%?
Ответ.1610 МДж выделяется при сгорании 50 л бензина, из них 1207.5 МДж выбрасывается впустую.
6. Состояние вещества. Тепловые процессы.
Физический словарик.
Фаза – от греческого слова phasis – проявление, появление.
Сублимация – от латинского слова sublimo – возносить.
Качественные задачи.
1.Какое вещество может находиться сразу в трех агрегатных состояниях?
2.Могут ли быть в жидком состоянии кислород и водород?
3.Могут ли быть в газообразном состоянии железо и золото?
4.Кусок свинца нагрели, и он приобрел жидкую форму. Как при этом изменилась скорость движения молекул? Их расположение? Внутренняя энергия вещества?
5.Воду испарили. Как при этом изменилась скорость движения молекул? Их расположение? Внутренняя энергия воды?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
4.5 г= 3.45 кДж= 30 мин=
2.7 т= 0.08 МДж= 45 кВт=
450 см³= 13 МДж/кг= 24 кДж=
Задачи для любителей литературы.
По роману Ю. Бондарева «Горячий снег».
1.Сейчас он (Дроздовский), голый по пояс, играя крепкими мускулами гимнаста, ходил на виду у солдат подле сугроба и, наклоняясь, молча и энергично растирался снегом. Легкий пар шел от его гибкого юношеского торса, от плеч, от чистой, безволосой груди; и в том, как он умывался и растирался пригоршнями снега, было что-то демонстративно упорное.
Вопрос. О каких состояниях воды идет речь в этом абзаце? Какие тепловые процессы при этом происходят?
Ответ. О трех состояниях: твердом – снег, жидком – на теле Дроздовского снег тает, и газообразном он испаряется, но мы видим пар- это капельки конденсированной воды.
По загадкам.
1. Над водою – ушко,
Под водою – брюшко.
Вопрос. О каких состояниях воды идет речь в загадке?
Ответ. Айсберг – твердая фаза воды, а плавает айсберг в жидкой фазе воде.
2. Через нос проходит в грудь
И обратный держит путь.
Он невидимый, и все же
Без него мы жить не можем.
Вопрос. Может ли воздух быть в твердом и жидком состоянии?
Ответ. Конечно.
4. Добывают на дне морском из
водорослей,
хорошо лечит ранки,
а дети его боятся.
Вопрос. В каком состоянии может находиться йод: в твердом, жидком или газообразном?
Ответ. Во всех состояниях.
5. Под острым гребнем из металла
Сосна и липа застонали.
Вопрос. Почему при распиле древесины пила нагревается? Может ли железо, быть в газообразном состоянии?
Ответ. Механическая работа превратилась во внутреннюю энергию. Железо может быть в твердом, в жидком и газообразном состоянии.
Задачи с техническим содержанием.
1.При ударе кусок некоторого твердого тела разбивается на части, представляющие собой прямоугольные параллелепипеды или кубики различных размеров. Какое это вещество: кристаллическое или аморфное?
Ответ. Кристаллическое.
2.Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов имеют клапаны для выхода газов. Откуда в резервуарах появляются газы?
Ответ. Испаряются с поверхности жидкости.
3.Поршень отливают из алюминия. Одинакова ли внутренняя энергия алюминия в жидком и твердом состояниях, если в том и другом случае температура вещества 660ºС?
Ответ. В жидком состоянии внутренняя энергия больше.
4.Углекислотные огнетушители заряжают сжиженным углекислым газом. Почему при действии огнетушителя из него выходит не струя жидкости, а «углекислый снег» - плотное беловатое облако газа? На чем основано тушение пожара таким огнетушителем?
Ответ. При испарении сжиженного углекислого газа энергия поглощается, пары газа и водяные пары, содержащиеся в воздухе, образуют кристаллики «снега». Углекислый газ понижает температуру и препятствует доступу кислорода в зону горения.
5.Что произойдет, если космонавт, выйдя из корабля в открытый космос, откроет сосуд с водой?
Ответ. При малом давлении вода начнет кипеть и быстро испаряться при этом жидкость охлаждается и затвердевает. Процесс испарения будет продолжаться, но более медленно.
Фазы вещества и тепловые процессы.
1. Конденсация
2. Испарение
3. Кристаллизация или отвердевание
4. Плавление
5. Возгонка
6. Сублимация
Интересный факт.
Гелий – газ, который сжижается при 4 К, то есть при температуре, близкой к абсолютному нулю. Жидкий гелий замечателен тем, что, как бы ни понижали температуру при нормальном давлении, он не переходит в твердое состояние. Это единственное вещество с такой особенностью. Другое замечательное свойство жидкого гелия в 1932 году открыл нидерландский физик Виллем Хендрик Кеезом. Понижая температуру жидкого гелия после точки кипения, около 2.2К, кипение жидкости внезапно прекращалось, ее поверхность становилась абсолютно гладкой, и дальнейшее испарение шло без признаков кипения. Кеез назвал это явление сверхтеплопроводностью.
Российский ученый Петр Капица также заинтересовался удивительными свойствами жидкого гелия. Экспериментируя, он обнаружил сверхтекучие свойства жидкого гелия. Петр Леонидович о своем открытии говорил так : «Мне в жизни в первый раз удалось найти такое фундаментальное свойство вещества. Я много делал экспериментов в разных областях, но это уже вопрос везения или невезения. Когда такой случай подвернулся, нельзя было его упускать. Таких интересных явлений в природе еще немало. Чем явление непонятнее, чем больше оно противоречит современным взглядам, - тем оно значительнее. Распутывать эти явления и должна передовая наука». В 1978 году Петру Леонидовичу Капице была присуждена Нобелевская премия.
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Горением называется…2.Удельная теплоемкость показывает….3.Переход из твердой фазы в жидкую фазу называется…4. Переход из газообразной фазы в твердую фазу называется…5.Как появляется иней зимой? 21.Количеством теплоты называется…2.Удельная теплота сгорания топлива показывает…3.Переход из жидкой фазы в газообразную фазу называется…4. Переход из твердой фазы в газообразную фазу называется…5. Почему со временем таблетка нафталина уменьшается?
Народное творчество. Вода и пар (басня).
Дружили пар с водой –
Водой не разольешь,
Иначе говоря, без пара
Житье воде сплошная кара.
Еще бы, чем они не пара?
Но вот, узнав об этой страсти,
Измор-огонь решил на части
Единство разделить без промедленья.
Огнем затравлена вода до испаренья,
Седеет пар,
Нигде воды ни-ни…
Один как перст, кого тут не вини.
Вдруг жар ослаб,
А сверху кап да кап,
Желанная вода по каплям льется,
И ад огнем смеется,
Здесь и мораль найдется:
«Не забывай про мать природу,
Имея цель разрознить пар и воду».
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
Вопросы.
1.Процесс превращения вещества из жидкого состояния в твердое.
2.Мельчайшая частица вещества.
3.Один из видов теплопередачи.
4.Величина, характеризующая способность тела совершать работу.
5.Прибор для измерения температуры.
6.Процесс интенсивного испарения вещества по всему объему жидкости.
7.Величина, характеризующая быстроту движения.
8.Процесс, обратный кристаллизации.
Ответы. 1.Отвердевание, 2.атом, 3.излучение, 4.энергия, 5.термометр, 6.кипение, 7.скорость, 8.плавление.
Ключевое слово: «возгонка».
3. Плавление и отвердевание.
Физический словарик.
Кристалл – от греческого слова krystallos – буквально лед, горный хрусталь.
Аморфный от греческого слова amorphos – бесформенный.
Изотропия – от греческого слова isos – равный, одинаковый и греческого слова tropoi – образ действия, поведение.
Качественные задачи.
1.Температура газовой горелки 500º С. Из каких материалов можно использовать посуду?
2.Какой металл расплавится в ладони?
3.Вы главный конструктор аппарата для полета к Солнцу. Температура фотосферы Солнца 6000º С. Из каких материалов можно сделать аппарат?
4. Можно ли в Якутии пользоваться зимой ртутным термометром?
5. Почему лед не сразу тает в комнате, если его занесли с мороза?
6.Почему не рекомендуется зимой использовать для охлаждения двигателей автомобиля воду? Какие вещества используют зимой для охлаждения двигателей автомобилей?
7.Какие материалы можно расплавить в алюминиевой посуде?
8.Какие металлы плавятся при –30º С?
9. Газы, выходящие из сопла реактивного двигателя, имеют температуру около 700º С. Из каких материалов можно изготавливать сопло?
10.Известно, что при запуске космических аппаратов их поверхность нагревается до 2000ºС. Из каких материалов можно делать корпус ракет?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
312 г= 0.45МДж= 5 л=
340кДж/кг= 250 мг= 467 см³=
4.5 т= 0.68 МДж/кг= 235 кДж=
Историческая справка.
Около 3 тысяч лет до нашей эры в Шумере металлические изделия начали отливать в формы. Литые медные изделия пользовались немалым спросом. Когда запасы самородного металла были исчерпаны, медь стали добывать из недр Земли. Некоторые места ее добычи в III тысячелетии до нашей эры – с остатками шахт, их оборудования и орудий труда древних шахтеров – найдены археологами на территории Испании, Португалии, Англии и других стран. Руду добывали главным образом в горах, пробивая туннели и строя рудники. В средние века отрасль промышленности, возникшую на этой основе, так и назвали – горнодобывающая, а рабочих и мастеров назвали горняками.
Древние металлурги добытую породу разбивали на небольшие куски, которые растирали на доске ручными орудиями. Образовавшуюся мелкозернистую массу промывали водой в деревянных корытах. При покачивании корыт легкие примеси всплывали, а тяжелые частицы медной руды оседали на дне.
В начале медную руду плавили в специальных ямах, а позднее – в небольших каменных печах, обмазанных изнутри глиной. В них разводили огонь, а сверху слоями клали древесный уголь и медный концентрат, полученный после промывки. Выплавленная медь стекала на дно печи. Жидкий шлак сливали через отверстие в стенке. После окончания плавки похожий на лепешку слиток остывшей меди вынимали из печи.
Таблица для запоминания формулы расчета количества теплоты при плавлении и отвердевании.
Проверка знаний и умений. Тестовая работа.
1По графику:332º t, ºС 1232º 2 t, мин1.Определите, из какого вещества сделана эта деталь?А. Олово; Б. Свинец; В. Цинк 2.Первому участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание3.Второму участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание4.Определите количество теплоты, которое выделяется при этих процессах, если масса детали 100 г.А.31 кДж, Б.6.7 кДж, В.8.2 кДж 2По графику: t,ºC4. 2 15. t, мин1.Определите, из какого вещества сделана деталь?А. Олово, Б. Свинец, В. Серебро2.Первому участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание3.Второму участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание4.Определите количество теплоты, которое выделяется при этих процессах, если масса детали 100 г.А.31 кДж, Б.6.7 кДж, В.8.2 кДж
3По графику:527º t, ºС 26. 1 t, мин1.Определите, из какого вещества сделана эта деталь?А. Олово; Б. Свинец; В. Серебро 2.Первому участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание3.Второму участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание4.Определите количество теплоты, которое выделяется при этих процессах, если масса детали 100 г.А.31 кДж, Б.6.7 кДж, В.5.3 кДж 4По графику: t,ºC7. 1 28. t, мин1.Определите, из какого вещества сделана деталь?А. Олово, Б. Свинец, В. Серебро2.Первому участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание3.Второму участку соответствует процессА.Плавление, Б.Кристаллизация,В.Охлаждение, Г.Нагревание4.Определите количество теплоты, которое выделяется при этих процессах, если масса детали 100 г.А.31 кДж, Б.6.7 кДж, В.8.2 кДж
Задачи для любителей литературы.
По повести М,А.Булгакова «Собачье сердце».
1.- Опять! – горестно воскликнул Филипп Филиппович, -ну, теперь, стало быть, пошло! Пропал калабуховский дом! Придется уезжать, но куда, спрашивается? Все будет как по маслу. Вначале каждый вечер пение, затем в сортирах замерзнут трубы, потом лопнет котел в паровом отоплении, и так далее…
Вопрос. А при какой температуре замерзнут трубы? Почему котел отопления лопнет?
Ответ. Вода замерзает при 0ºС, при этом внутренняя энергия воды уменьшается. Но при отвердевании вода расширяется, плотность ее уменьшается. Это и приведет к тому, что вода котел разорвет.
По произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила».
2…На месте славного побега
Весной растопленного снега
Потоки мутные текли
И рыли влажну грудь земли …
Вопрос. О каком тепловом процессе идет речь в данном отрывке? При какой температуре тает снег? Как называется эта температура?
Ответ. Процесс превращения льда в мутные потоки называется плавлением, при нормальных условиях лед плавится при температуре 0ºС, эта температура называется температурой плавления льда.
Из произведения А. Солженицына « В круге первом «.
3.Щедрый царственный иней опушил столбы зоны… Дмитрий Сологдин ничем не застланными глазами любовался на это чудо.
Вопрос: Иней – это твердая фаза воды. А как образуется иней? При каком условии появляется иней?
Ответ. В воздухе находятся пары воды. Если температура воздуха отрицательная и при понижении ее до температуры, когда водяной пар становится насыщенным (до точки росы), водяной пар сублимируется в твердую фазу, в иней.
Из произведения Л. Толстого « Метель «.
4.Несмотря на то , что было холодно , снег на воротнике таял весьма скоро; заметь низовая все усиливалась , и сверху начинал падать редкий сухой снег .
Вопрос: Что можно сказать о температуре воздуха вблизи воротника и поодаль от него ?
Ответ. Так как снег на воротнике тает , то можно сказать , что температура вблизи воротника положительная . А поодаль от воротника температура отрицательная , поэтому снег падает сухой .
Из произведения А. П. Чехова « Студент «
5..По лужам потянулись ледяные иглы , и стало в лесу неуютно, глухо и нелюдимо. Запахло зимой .
Вопрос: При каком условии на лужах появляется лед? Как называется этот процесс?
Ответ. Для процесса кристаллизации необходимо, чтобы выполнялись два условия : 1.температура воды была равна или меньше температуры плавления льда ; 2.чтобы вода в луже постоянно отдавала воздуху энергию , то есть температура воздуха должна быть ниже 0º С.
Из произведения М. М. Пришвина « Весна света «
6.В Москве уже лет тридцать и больше я наблюдаю чудесное время, названное мною весной света , когда первый воробей запоет по своему в стенной печурке , желоб высунет из себя ледяной язык , и с него закапает и поперек тротуара побежит первый маленький ручей.
Вопрос: О каких тепловых процессах идет речь в этом отрывке? Какие условия необходимы , чтобы эти процессы происходили?
Ответ. О плавлении и кристаллизации. Вернее, наоборот: в желобе появился ледяной язык – это кристаллизация, с него закапает - это плавление.
По произведению И. В. Гете « Фауст «.
7.Растаял лед , шумят потоки ,
Луга зеленеют под лаской тепла.
Зима, размякнув на припеке ,
В суровые горы подальше ушла.
Вопрос: О каком тепловом процессе идет речь в этом отрывке ? Почему для таяния льда необходимо тепло?
Ответ: Этот процесс называется плавлением. Для разрыва связей между молекулами требуется энергия .
Из пословиц и поговорок.
8.Без мороза на земле не покроется льдом озеро.(Чечено-ингушская)
Вопрос: А при каких условиях образуется на поверхности озера лед?
Ответ: Необходимо , чтобы вода на поверхности озера имела температуру 0ºС, а температура воздуха была ниже 0º С.
По загадкам.
9.Вырос лес , белый весь .
Пешком в него не войти ,
На коне не въехать .
( морозный узор на окне )
Вопрос. Как образуются морозные узоры на окне? С какой стороны они образуются с внутренней или с внешней?
10.У избы побывал –
Все окно разрисовал ,
У реки погостил –
Во всю реку мост мостил .
( мороз )
Вопрос. Как изменяется энергия льда на реке в мороз?
Ответ. Уменьшается .
Вопрос. Как изменяется энергия льда при понижении температуры на 10 ºС?
Ответ. Энергия 1 кг льда уменьшается на 21 кДж.
11.На дворе – камень ,
В доме вода .
( лед )
Вопрос. При каких условиях лед в доме будет таять?
Ответ. Если температура в доме выше 0 ºС, то есть лед будет получать энергию необходимую для плавления .
Вопрос. В доме температура выше, чем во дворе. Будет ли таять лед ?
Ответ. Да , если в доме температура выше 0º С .
Нет , если в доме температура ниже 0º С (и такое может быть).
12.Зимнее стекло
Весною потекло.
( лед )
Вопрос. Какую энергию затрачивает природа, чтобы растопить лед массой 200г?
Ответ. Однозначного ответа дать нельзя, так как не известна начальная температура льда . Если предположить , что лед имеет температуру 0º С , то тогда необходимо 68 кДж энергии .
13.На дворе – горой .
А в избе – водой .
( снег )
Вопрос. Снег массой 1 кг занесли со двора (температура во дворе –10º С) в дом ( температура в доме 20º С).На сколько изменилась внутренняя энергия снега, если он полностью превратился в воду комнатной температуры ?
Ответ. На 346.3 кДж.
14.На дворе переполох :
С неба сыплется горох .
Съела шесть горошин Нина ,
У нее теперь ангина .
( град )
Вопрос. Какую энергию истратил организм Нины на плавление и нагревание 6 градин до нормальной температуры тела , если масса одной градины 1 г , а ее температура равна 0º С ?
Ответ. 2962,3 Дж.
15.На дворе в холоде горой, а в избе водой (снег).
Почему в избе снег тает, как изменяется внутренняя энергия воздуха в избе, если нет внешних источников энергии?
Ответ. Снег получает в избе энергию при этом нагревается до температуры плавления и может расплавиться, при этом энергия воздуха уменьшается .
16.Моститься мост без досок , без топора , без клина .(лед на реке )
При замерзании реки на поверхности образуется лед , а подо льдом вода .Как это согласуется с тем , что в жидкостях холодные струи опускаются вниз , а теплые поднимаются вверх ?
По пословицам и поговоркам.
17. В горну и железо плавится.
В огне и железо плавко.
Объясните пословицу.
Ответ. Для плавления железа необходимо довести заготовку до температуры плавления, а затем необходима энергия, чтобы разрушить кристаллические связи решетки железа .
18. Весенний лед толст, да прост, а осенний тонок , да цепок .
Объясните пословицу.
По произведению М. Горького « В людях «
19.Надо мною звенит хвойный лес, отряхая с зеленых лап капли росы, в тени под деревьями на узорных листьях папоротника сверкает серебряной парчой иней утреннего заморозка .
Вопрос: Объясните образование росы и инея. Может ли одновременно появляться роса и иней?
Ответ. Образование росы и инея можно объяснить следующим образом. В воздухе имеется водяной пар, при определенной температуре, которую называют точкой росы, он становится насыщенным. Если температура воздуха понижается, то при температуре, равной точке росы, водяной пар начнет конденсироваться. Если точка росы, положительная, то появится роса, если же отрицательная, то появится иней.
Из произведения М. М. Пришвина « Весна света «
20.До солнца леса оделись инеем, и, когда солнце взошло, некоторые крупные кристаллы инея на деревьях загорелись и так ярко, что нельзя было отличить от них забытую электрическую лампочку.
Вопрос: Какими свойствами обладают монокристаллы? Можно ли отражение света от грани крупных кристаллов инея назвать анизотропией?
Ответ. Монокристаллы имеют симметрию дальнего порядка, обладают свойством анизотропии, это свойство и описано для явления отражения в этом отрывке, «некоторые» кристаллы отразили свет, но не все, что и доказывает зависимость физических свойств от направления.
Задачи для любителей географии.
1.В некоторых реках при быстром течении за счет интенсивности перемешивания воды происходит переохлаждение отдельных участков дна. При этом переохлажденный участок дна покрывается льдом внутриводного и отчасти поверхностного происхождения. Иногда донный лед занимает значительную часть сечения реки. Тогда река может выйти из берегов и становится возможным наводнение.
2.Для постройки небольших хижин эскимосы Северной Америки заготавливают около 60 снежных кирпичей размером 60*60*20 см3. При кладке кирпичи скрепляются водой. Вход в хижину ориентируется под углом 90 градусов к направлению господствующих ветров. При горении жировых светильников температура в хижине поддерживается около 2 градусов. Если же в хижине развести очаг и стены покрыть шкурами животных или тентом, температура в ней на высоте 1.5 м над полом может быть поднята до 25 градусов.
Задача. Что происходит с водой и кирпичами при кладке? Почему при покрытии стен шкурами, температура в хижине повышается? Рассчитайте массу одного снежного кирпича? Сколько дров нужно сжечь, чтобы полностью растопить снежные кирпичи, из которых сделана хижина?
3.Арктика и Антарктика – это не только своеобразные «Фабрики льда», но и «кухни погоды», которые влияют на погоду всего земного шара. Когда приходят длительные антициклоны с незначительной облачностью или, что еще хуже, при полном ее отсутствии, в зимние полярные ночи здесь создаются наиболее благоприятные условия для выхолаживания почвы и приземного воздуха. Самая низкая температура воздуха у земной поверхности (-88.3º С) наблюдалась в августе 1960 года на советской станции «Восток», которая находится в Антарктиде на высоте 3488 м.
Задача. Сколько спирта необходимо сжечь, чтобы лед, взятый при зафиксированной температуре массой 1 кг, превратить в воду с температурой 20ºС? Чтобы получить воду с температурой 100º С?
4. Высота места наблюдения над уровнем моря не является решающим условием сильного выхолаживания приземного воздуха. Поэтому на ряде высокогорных станций в низких широтах минимальные температуры могут быть значительно выше минимальных температур для станций равнинных, но высокоширотных. Так, на леднике Северцова в Кашкадарьинской области (Высота 2780 м) температура воздуха не опускается ниже –26ºС, а на станции Казбеги на Кавказе (высота 3659 м) абсолютный минимум температуры составляет лишь –35ºС.
5. В Канаде при самых низких температурах от движения человека в воздухе образуется и сохраняется в течение 3-4 минут кристаллический след протяженностью от 100 до 400 м. (Подобное явление, но с большей протяженностью и длительностью существования кристаллического следа, можно наблюдать в любой местности при полетах самолетов на больших высотах. Летчики такой след называют инверсионным). В течение нескольких дней в Канаде при наиболее холодной погоде на уровне верхушек деревьев в воздухе могут сохраняться следы тумана над местами стоянок собачьих упряжек. Испарение снега в этих условиях происходит со скоростью около 12 – 14 мм в день.
Задача. Объясните данные явления с точки зрения физики?
Физический эксперимент.
Наблюдение за плавлением льда.
Приборы и материалы: сосуд со льдом (температура льда от –10 до –5ºС), термометр, спиртовка или электроплитка, секундомер.
Примечание. Измерьте через каждые 30 с температуру льда и образовавшейся воды. Постройте график. Почему при плавлении льда температура смеси не изменялась?
№ опыта 30с 60с 90с 120с 150с 180с 210с 240с 270с
1
2
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Как изменяется температура при плавлении кристаллического вещества?2.При какой температуре цинк может быть в твердом и в жидком состоянии при нормальных условиях?3.Какая энергия требуется для плавления олова массой 20 г при температуре плавления?4.Какое количество теплоты требуется для плавления меди массой 2 т, взятой при температуре 25 ºС? 21.Олово плавится при температуре 232 ºС. Что можно сказать о температуре кристаллизации олова?2.При какой температуре ртуть может находиться в твердом состоянии при нормальных условиях?3.Какая энергия требуется для плавления железа массой 10 т при температуре плавления?4.Какое количество теплоты требуется для плавления 100г свинца, взятого при температуре 27 ºС?
31.Как изменяется температура расплавленного вещества при кристаллизации?2.Можно ли пользоваться ртутным термометром для измерения температуры воздуха в вашем городе (поселке)?3.Какая энергия выделяется при кристаллизации свинца массой 200 г, взятого при температуре 327ºС?4.Какую энергию необходимо, чтобы растопить лед массой 1 т, взятого при температуре – 10 ºС? 41.Можно ли в цинковой посуде расплавить алюминий?9. Как изменяется температура вещества при плавлении?3.Какая энергия необходима для плавления цинка массой 400 г, взятого при температуре 420 ºС?4.Какую энергию отдаст в окружающую среду 5 л воды при охлаждении от 20 до 0ºС и последующим превращением ее в лед при 0ºС?
Одна задача.
Нет больше льда холодного.
При нуле градусов у пингвинов украденного.
Растопили его эскимосы неумные,
И давай думать думу крепкую:
«Сколько же энергии потребовалось?
Сколько ее понадобилось?»
Как нагрели эскимосы лед на печи,
Так весь он и расплавился, превратился в водичку прозрачную.
И давай тут греться в горшочке.
Как нагрелася она, так давай бурлить,
Так давай бурлить испарятися.
Так скажите ученики умныя, да добрыя:
«Сколько же энергии понадобилося?
Сколько дров сгорело то?»,
Если масса льда была 500 грамм.
Ответ: 1.36 МДж.
10. Испарение. Кипение. Конденсация.
Физический словарик.
Конденсация от латинского слова – condenso – сгущаю, уплотняю.
Дистиллят от латинского слова distillatus – стекший по каплям.
Качественные задачи.
1.При выходе из реки мы ощущаем холод. Почему?
2.Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?
3.В тарелку и стакан налили воду одинаковой массы. Из какого сосуда она испарится быстрее?
4.Зачем сосуды с жидкостями закрывают крышками?
5. Почему канистру с бензином нельзя оставлять открытой?
11. Когда белье, вывешенное в комнате, высохнет быстрее: при открытой или закрытой форточке?
7.В холодильных камерах для охлаждения используют быстро испаряющиеся жидкости фреон, амиак. Почему не используют воду?
8.Как вы будете жарить картошку: накрывая сковородку крышкой или нет? А если хотите получить хрустящий картофель?
9. Для чего вы на горячий чай дуете?
10. Какие щи быстрее остынут: постные или жирные?
11.Для стерилизации медицинского инструмента кипячением используют металлические коробочки с плотно закрывающейся крышкой. Почему?
12.Почему кастрюли «скороварки» скоро варят?
13.Зачем пастухи-горцы, обкладывают при готовке пищи котел сверху камнями?
14. Почему кипяченая вода закипает не так бурно, как при первом кипячении?
15. Почему температура воды в стакане всегда ниже комнатной температуры?
16.Почему кастрюли, сковородки, самовары, чайники не распаиваются, если в них налита вода?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
430 г= 0.8г/см³= 2.1 т=
2.5 л= 32 кДж= 0.053 МДж=
45 см³ 2.3 МДж/кг= 2.5 дм³=
Таблица для запоминания формулы расчета количества теплоты при парообразовании.
Опорная таблица «Испарение».
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 200г, имеющего температуру 100 ºС и дальнейшем охлаждении воды до 20ºС?2.Воду нагрели и испарили. Какое количество теплоты на это пошло, если объем воды 2 л. Начальная температура воды 20ºС? 21.Какое количество теплоты необходимо, чтобы изо льда массой 5 кг, взятого при температуре –10ºС, получить пар при температуре 100ºС?2.Сколько энергии выделяется при конденсации пара и последующем образовании воды массой 200 г с температурой 20º С?
31.Сколько энергии затратили на нагревание воды массой 400 г от 20 до 100ºС и образовании пара массой 100 г?2.Пар массой 300 г при температуре 100 ºС превратили в воду температурой 50ºС. Какая энергия при этом выделилась? 41.Воду объемом 10 л, взятую при 10ºС превратили в пар. Какая энергия на это потребовалась, если температура пара 100ºС?2.Из воды массой 2 т, температура которой 20ºС, получили пар с температурой 120ºС. Какая энергия на это потребовалась?
При решении этих задач, считать, что условия нормальные.
Опорная таблица «Кипение».
Задачи для любителей литературы.
По повести М. А. Булгакова «Собачье сердце».
1.Когда темный от влаги паркет несколько подсох и все зеркала покрылись банным налетом и звонки прекратились, Филипп Филиппович в сафьяновых красных туфлях стоял в передней.
Вопрос. Какие процессы описаны автором?
Ответ. Испарение и конденсация.
Из произведения Н.В. Гоголя « Вечера на хуторе близ Диканьки «
2.-Что за дурни , прости господи , эти немцы ! – сказал голова .
-Я бы батагом их ,собачьих детей ! Слыханное дело , чтобы паром можно кипятить !
Вопрос: Можно ли водяным паром вскипятить воду ?
Ответ. Можно, при теплообмене водяной пар отдает воде энергию, вода принимает энергию и нагревается при этом . Если вода достигнет температуры кипения , то она закипит.
По произведению М. Булгакова « Мастер и Маргарита «.
3.-Свет надо тушить за собой в уборной , вот что я вам скажу , Пелагея Петровна , - говорила та женщина , перед которой была кастрюля с какой-то снедью , от которой валил пар ,а то мы на выселение на вас подадим !
Вопрос: Если из кастрюли валит пар , можно ли сказать , что вода в кастрюле закипела ? От каких физических параметров зависит скорость испарения жидкости ?
Ответ. Испарение воды происходит не только при температуре кипения, поэтому вода в кастрюле будет испаряться не только при температуре кипения. Скорость испарения зависит от температуры, от площади поверхности жидкости , от внешних факторов , от вещества .
4.Ливень хлынул неожиданно, и тогда гроза перешла в ураган. В том самом месте, где около полудня, близ мраморной скамьи в саду, беседовали прокуратор и первосвященник, с ударом, похожим на пушечный, как трость, переломило кипарис. Вместе с водяной пылью и градом на балкон под колонны несло сорванные розы , листья и песок .
Вопрос: Так Булгаков описывает дождь , ливень , ураган , град. Расскажите об этих природных явлениях с точки зрения физики. Какие тепловые процессы описываются в данном фрагменте? Можно ли по описанной погоде предсказать температуру воздуха ?
Ответ. Дождь и ливень - это процессы конденсации воды в атмосфере . Град – это процесс кристаллизации воды в атмосфере. Вода в жидком состоянии и твердом состоянии может находиться в равновесии при 0º С , поэтому можно предположить , что температура воздуха близка к 0º С.
По произведению И.С. Тургенева « Записки охотника».
5.Через полчаса явился уездный лекарь, человек небольшого роста, худенький и черноволосый. Он прописал мне обычное потогонное.
Вопрос: Для чего необходимо потогонное средство?
Ответ: При выделении пота , он испаряется с поверхности кожи, при этом температура организма понижается .
По произведению М. Е. Салтыкова –Щедрина « Премудрый пескарь».
6…Слышит – «костер», говорят. А на « костре» на этом черное что-то положено , и в нем вода , точно в озере во время бури , ходуном ходит .
Вопрос: Какое явление наблюдал пескарь в котле ? Правильно ли сравнения этого явления с бурей в озере ?
Ответ. Премудрый пескарь наблюдал за кипением воды в котле. Сравнивать явления кипения жидкости с воздействием ветра на верхние слои жидкости можно только визуально. В реальности – это совершенно различные процессы.
По загадкам.
7.Живет в небе ,
Гулять пойдет –
Ноги на землю спустит .
( дождь )
Вопрос. Какая энергия выделяется при выпадении дождя ? Массу выпавшей воды примите за 1 т.
Ответ.2.3 ГДж .
8.Книзу летит капельками ,
А кверху - невидимкою .
( вода )
Вопрос . Какие процессы описаны в данной загадке ?
Ответ. Конденсация и испарение .
По пословицам и поговоркам.
9.Береги нос в большой мороз .
А почему в большой мороз можно отморозить нос?
Ответ. В морозный день с поверхности кожи происходит интенсивное испарение влаги , при испарении температура кожи уменьшается , вследствие уменьшения внутренней энергии , происходит переохлаждение поверхности кожи .
10.Ветер снег съедает .
Почему ветер « съедает « снег?
Ответ. Скорость испарения зависит от внешних факторов , в частности от ветра .
11. Дождик вымочит , а красное солнышко высушит .
О каких фазовых переходах идет речь в этой пословице ?
Ответ. О конденсации и испарении.
Задачи для любителей биологии.
12. У зайца большие уши, но совсем не для того, чтобы подслушать. А для того, чтобы ими … потеть. Сидит в летний зной заяц под кустом, и ему совсем пить не хочется. Лишнее тепло улетучивается через тонкие горячие заячьи уши с большим количеством кровеносных сосудов . Каждый квадратный сантиметр уха излучает до 10 калорий тепла в час . В жару заячьи уши отводят треть тепла, образующегося при обмене веществ . [ 2 ]
Задача. Сколько энергии излучают заячьи уши за 1 секунду с квадратного сантиметра ?
2.У слона в коже нет ни одной потовой железы. А так и перегреться на жаре да в работе можно. Но водоем у слона всегда «под рукой», то есть под хоботом. Набирает слон слюны изо рта хоботом и размазывает по телу. Сразу облегчение чувствуется- ведь слюна хорошо испаряется .
Задача. Почему испаряющаяся слюна помогает слону в жару от перегрева ?
3.Шерсть у собак очень теплая, а потовых желез в коже практически нет (есть только на пальцах лап). Собаки никогда не потеют. Летом им становится особенно жарко. Чтобы охладить себя, собака широко раскрывает рот и высовывает язык. Слюна на языке, челюстях и небе начинает интенсивно испаряться, и температура тела понижается до нормальной .[ 3 ]
Задача. Почему температура тела собаки понижается? Как хороший хозяин может помочь своей собаке в жару?
4.Особую безопасность для океана представляет нефтяное загрязнение. В результате утечки нефти при ее добыче, транспортировке и переработке в Мировой океан ежегодно попадает (по разным источникам) от 3 до 10 млн. тонн нефти и нефтепродуктов. Космические снимки показывают, что уже около 1/3 всей его поверхности покрыто маслянистой пленкой, которая снижает испарение, угнетает развитие планктона, ограничивает взаимодействие океана с атмосферой .
5.При испарении тепло теряется с поверхности тела в процессе превращения воды в водяной пар. На испарение 1 мл воды затрачивается 2.45 кДж тепла. Вода непрерывно теряется путем испарения через кожу и в легких с выдыхаемым воздухом. Эта неощутимая потеря воды не регулируется , а между тем она служит лимитирующим фактором для распространения многих видов растений и животных .
Задача. Через кожу человеческий организм выделяет около 0.5 кг воды в сутки. Какую энергия при этом человек теряет?
6.В пустынях температура земной поверхности может повышаться до 70 – 80С днем и падать до 4С к концу ночи. В этих условиях большинство ящериц ищет убежище, спасаясь от обеих крайностей в норах или под камнями. Это поведение и определенные физиологические реакции ярко выражены у ящериц, обитающих в пустынях юго-востока США и Мексики. Помимо того, что эта ящерица может зарываться в землю, она способна менять положение тела и его окраску, а когда температура становится высокой, может также уменьшить поверхность тела , втягивать ребра .
Задача. Объясните поведение ящериц в условиях пустыни с точки зрения физики.
7.К числу реакций ящериц на высокую температуру относится тепловая одышка, а также выпячивание глаз.
Задача. Почему таким способом ящерица стабилизирует температуру тела?
13. Через поры выполняющего обычную работу взрослого человека обычно испаряется 0.7 л пота в день. Это препятствует повышению температуры тела и способствует эвакуации отработанных веществ. Для сравнения – жители тропических стран «испускают» четыре литра в день. За всю свою жизнь мужчина выделяет 18 тысяч литров пота, а женщина – 20 тысяч. Им можно наполнить 60 ванн!
Задача. Определите энергию, которая требуется для испарения пота у обычного человека и жителя тропиков.
Задачи для любителей географии.
1.Вблизи Феодосии в Крыму до 1912 года действовала несложная установка для получения влаги из воздуха. Она состояла из нескольких куч камней (объем каждой из них составлял около 290 м3), расположенных на водоупорном скальном основании. Возникавшая в каменных кучах за счет капиллярной конденсации вода отводилась по гончарным трубам в Феодосию, где питала небольшие фонтаны. Установка давала до 350 литров питьевой воды в сутки. Остатки устройств и приспособлений для получения влаги из воздуха найдены также в Сахаре, в горных районах Италии, в Тувинской республике, в Каракумах и на восточном побережье Каспия.
Задача. Объясните принцип действия этих установок. Предложите устройства для получения влаги в засушливых районах.
Физический эксперимент.
1.Наблюдение быстроты испарения жидкости.
Приборы и материалы: два сосуда (мензурки) с водой одинакового объема, термометр, спиртовка, часы.
Примечание. Нагревая один из сосудов на спиртовке до 80ºС, наблюдать, в каком из двух сосудов вода испаряется быстрее.
Объем воды в сосудах, см³
30с 60с 90с 120с 150с 180 с 210с 240с 270 с
1 сосуд
2 сосуд
Сделайте вывод.
2.Наблюдение за скоростью испарения жидкостей.
Приборы и материалы: 3-4 различные жидкости (спирт, бензин, вода, масло), часы, фильтровальная бумага.
Примечание. Нанесите ровным слоем жидкости на фильтровальную бумагу, желательно одинакового объема. Определите, какие вещества испаряются быстрее, чем другие. За какое время полностью испарилась жидкость?
Название жидкости Время испарения
1.Спирт
2.Вода
3.бензин
3.Наблюдение за процессом кипения воды.
Приборы и материалы: сосуд прозрачный с водой, термометр, часы.
Примечание. Наблюдайте за поведением воды при ее нагревании. Зарисуйте сосуд и происходящие изменения с жидкостью. Постройте график зависимости температуры жидкости от времени нагревания.
Этап наблюдения Время наблюдения Температура жидкости Схематический рисунок
1
2
3
4
Проверка знаний и умений. Проверочная работа.
11.Как изменяется внутренняя энергия жидкости при испарении?2.Медную деталь объемом 200 см³ нагрели от 10 до 50 ºС. Какую энергию на это затратили?3.Воду массой 2 кг, взятую при температуре 20ºС, превратили в пар с температурой 100ºС. Какую энергию на это затратили?4.Сколько древесного угля нужно сжечь, чтобы нагреть воду массой 100 г на 50 ºС? 21.Как изменяется скорость молекул жидкости при испарении?2.Березовые дрова объемом 400 см³ сгорают в печи. Сколько энергии при этом выделяется?3.Лед массой 4 кг взяли при температуре –20ºС и превратили в воду с температурой 0ºС. Какое количество теплоты при этом поглощается?4.Сколько воды при температуре 100 ºС можно испарить, если считать, что вся энергия, выделяемая при сгорании 100 г бензина, идет на этот процесс?
31.Как изменяется температура жидкости при конденсации?2.Воду массой 50 г нагрели от 10 до 25ºС. Какое количество теплоты на это пошло?3.Воду объемом 4 л, взятую при температуре 40ºС, превратили в пар с температурой 100ºС. Какое количество теплоты при этом вода поглощает?4.Какую массу воды можно нагреть на 10ºС, если считать, что вся энергия, выделяющаяся при сжигании 100 г керосина, идет на этот процесс? 41.От каких параметров зависит скорость испарения жидкости?2.Какое количество теплоты необходимо, чтобы расплавить кусок льда массой 400 г, имеющего температуру 0ºС?3.Спирт массой 400 г взяли при температуре 10ºС и испарили. Какую энергию на то затратили? Температура кипения спирта 80ºС.4.Кусок льда массой 100 г, взятый при температуре 0ºС, бросили на плиту, и он испарился. Температура пара 100ºС. Какую энергию поглотил лед?
Интересный факт.
Большинство людей убеждено, что водяной пар белого цвета, и очень удивляются, слыша, что это неверно. В действительности водяной пар совершенно прозрачен, невидим и, следовательно, не имеет вовсе цвета. Тот белый туман, который в обыденной жизни называют «паром», представляет собой не пар в физическом смысле слова, а воду, распыленную в мелкие капельки. Облака также состоят не из водяного пара, а из мельчайших водяных капелек.
9. Работа газа при расширении. ДВС.
Физический словарик.
Мотор от латинского слова motor - приводящий в движение.
Мотороллер от немецкого слова motoroller – буквально :катящийся с помощью мотора.
Мотоцикл – от латинского слова motor – двигатель и греческого слова kyklos – круг, колесо.
Историческая справка.
Интенсивное развитие промышленности в Англии и Франции в конце 18 –начале 19 веков, основанное на широком применении паровых машин, происходило в условиях, когда теория тепловых явлений находилась в зачаточном состоянии. На рубеже веков вновь обострились дискуссии о природе тепла, что привело к постановке ряда важных экспериментальных исследований. Тем не менее в первой четверти 19 века наука о тепловых явлениях и теплотехника развивались фактически независимо друг от друга. Первым исследователем, попытавшимся разрушить этот барьер, был французский инженер Сади Карно.
Никола Леонард Сади Карно родился 1 июня 1796 года в Париже. Он был старшим сыном выдающегося военачальника, политического деятеля и ученого Л.Карно, бывшего в то время членом Директории. Сади получил прекрасное домашнее воспитание и образование и некоторое время учился в лицее Карла Великого. Во время учебы в Политехнической школе Карно мог слушать лекции Пуассона, Гей – Люссака, Ампера, Араго. Он окончил школу и в числе лучших был направлен в инженерную школу в Метце.
Общение с Клеманом, а также посещение заводов и фабрик возбудили у Карно интерес к проблеме совершенствования паровых машин.
В 1812 году Сади посетил в Магдебурге отца, высланного из Франции. Обсуждение с ним научно-технических проблем послужило толчком к исследованию эффективности тепловых машин, завершившемуся изданием в 1824 году сочинения «Размышление о движущей силе огня». В своей работе Карно ввел в научный обиход множество понятий, сохранившихся в термодинамике до наших дней. Это и понятия идеальной тепловой машины, идеального цикла, обратимости процесса как условия его предельной эффективности.
Качественные задачи.
1.Какие устройства называются тепловыми двигателями?
2.Какие виды тепловых двигателей вы знаете? Где они применяются?
3.Из каких основных частей состоит карбюраторный двигатель внутреннего сгорания? Какое отличие от карбюраторного двигателя имеет двигатель Дизеля? Двигатель Ванкеля?
4.Каков принцип работы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания?
5.Можно ли огнестрельное оружие отнести к тепловым двигателям?
6.Можно ли человеческий организм отнести к тепловому двигателю?
7.Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводных лодках при подводном плавании?
8.Почему при сгорании топлива давление в цилиндре двигателя сильно увеличивается?
9.Каким видом энергии является энергия молекул пара, действующего на лопатки турбины?
10.Изменяется ли температура пара в турбине?
Задачи для любителей литературы.
Из произведения А. Солженицына « В круге первом ».
1.Известный на многих шарашках старик профессор математики Челнов … приложил острие своего карандаша ко многим техническим изобретениям от прямоточного котла до реактивного двигателя, а в некоторые из них вложил душу.
Вопрос: Относится ли реактивный двигатель к тепловым машинам? Объясните принцип действия реактивного двигателя .
Ответ. Реактивный двигатель относится к тепловым машинам, в нем энергия топлива преобразуется в механическую энергию.
По произведению М. Булгакова « Мастер и Маргарита».
2.Азазелло, который сидел отвернувшись от подушки , вынул из кармана фрачных брюк черный автоматический пистолет, положил дуло его на плечо и, не поворачиваясь к кровати, выстрелил, вызвав веселый испуг в Маргарите .
Вопрос: Расскажите о физических процессах, которые происходят при выстреле. Можно ли пистолет считать тепловым двигателем? Какие превращения энергии происходят при выстреле из пистолета?
Ответ. При выстреле внутренняя энергия газов превращается в кинетическую энергию пули или снаряда. Пистолет поэтому можно считать тепловым двигателем.
По загадкам.
3.Огнем дышит,
Полымем пышет.
( ружье )
Вопрос. Можно ли ружье назвать тепловым двигателем ?
Ответ. Можно
4.Сухой Мартын далеко плюет . ( ружье )
Можно ли ружье считать тепловым двигателем ?
Ответ. Можно. При выстреле внутренняя энергия пороха превращается в механическую энергию .
5.С одного конца хитро , с другого мудреней того , а в середине ум за разум заходит . ( паровая машина )
Расскажите о принципе действия паровой машины .
Задачи для любителей биологии.
1.Когда мы делаем вдох, объем легких увеличивается и в них поступает воздух из атмосферы. Так как альвеолы (микроскопические мешочки, окончания бронхиол) – наиболее эластичная часть легкого, практически все изменения объема легких при вдохе и выдохе происходят за счет соответствующих изменений объема альвеол. При вдохе альвеолы расширяются, а при выдохе сжимаются. Около 15000 раз в день мы растягиваем альвеолы наших легких, совершая при этом механическую работу, составляющую от 2 – 25 % всех наших энергетических затрат.
Составьте задачу по этим данным.
2.У мужчины среднего роста и веса суточная потребность в энергии для поддержания основного обмена составляет около 8000 кДж. Точное количество энергии, необходимое каждому индивидууму, зависит от его веса, возраста и пола и у мужчин несколько больше, чем у женщин.
Составьте задачу по этим данным.
3.Самым воинственным растением является « бешеный огурец». В диком виде этот артиллерист часто встречается в Крыму. От обычного его можно отличить по щетинкам, покрывающим его поверхность. И листья, и плод, и цветки – как у обычного огурца. В «бешенство « он приходит , когда полностью созревает . Происходит это внезапно и может серьезно испугать человека или животное. Огурец с треском отрывается от своей ножки, подпрыгивает, вертится волчком . А из отверстия, где только что была ножка плода, бьет на 6-8 метров струя липкого сока, смешанного с семенами. Оказывается пока плод зреет, внутри него накапливаются газы. К моменту созревания их давление в его полости достигает трех атмосфер!
Задачи для любителей географии.
1.Исландия – первое и пока единственное государство, в больших масштабах использующее термальные воды для отопления и горячего водоснабжения. Для этой цели в столице страны Рейкьявике начиная с 30 – х годов создана система трубопроводов и специальных резервуаров, откуда горячая вода подается потребителям. Благодаря теплицам с геотермальным отоплением Исландия полностью обеспечивает себя яблоками, помидорами, дынями и даже бананами. В России первая геотермальная электростанция (Гео ТЭС), сооружена на юге Камчатского полуострова. На станции насыщенный пар из пробуренных скважин направляется в сепаратор, а затем непосредственно в паровые турбины. Мощность одной турбины 2.5 МВт, число турбин на Паужетской Гео ТЭС – 2 .
Задача. Какую работу можно совершить за 1 час, используя энергию, полученную от одной турбины Паужетской геотермальной станции?
Историческая справка.
Одним из первых воспользоваться движущей силой пара попытался французский физик Дени Папен. Он пришел к идее пароатмосферного двигателя, представляющего собой цилиндр с поршнем, который мог подниматься под давлением пара и опускаться при его конденсации. Однако ученый так и не смог создать работоспособное устройство.
В 1696 году английский инженер Томас Севери изобрел паровой насос для подъема воды. В 1707 году насос Севери был установлен в Летнем саду в Петербурге. Английский механик Томас Ньюкомен создал в 1705 году паровую машину для откачки воды из шахт.
В 1765 году Джеймс Уатт сконструировал принципиально новый паровой двигатель. Его машина могла не только откачивать воду, но и приводить в движение станки, корабли и экипажи.
В 1769-1770 году французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо сконструировал паровую повозку – предшественницу автомобиля. Она до сих пор хранится в Музее искусств и ремесел в Париже. Американец Роберт Фултон провел в 1807 году построенный им колесный пароход «Клермонт» по реке Гудзон.
25 июля 1814 года локомотив английского изобретателя Джорджа Стефенсона протащил по узкоколейке 30 т груза в 8 вагонах со скоростью 6.4 км/ч. В 1839 году Джеймс Несмит создал мощный паровой молот, совершивший настоящий переворот в металлургическом производстве.
Опорная таблица «История ДВС».
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Плавлением называется…2.Парообразованием называется…3.Тепловым двигателем называется….4.Свеча в ДВС выполняет функцию….5.ДВС состоит из…6.Смесь, поступающая в цилиндр двигателя, состоит из…. 21.Кристаллизацией называется…2.Конденсацией называется….3.Виды тепловых двигателей…4.Маховое колесо в ДВС выполняет функцию…5.Цикл двигателя состоит из…6.Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания работает на….
10.КПД теплового двигателя.
Физический словарик.
Коэффициент от латинского слова со – совместно и латинского слова efficients – производящий.
Перпетуум мобиле от латинского perpetuum mobile – вечно движущееся.
Локомотив от латинских слов loco moveo – сдвигаю с места.
Историческая справка.
Родоначальник современной железной дороги – выдающийся английский изобретатель Джордж Стефенсон. В сентябре 1825 года лучший из целой серии сконструированных им паровозов, «Локомоушен», совершил первую поездку по линии Стоктон –Дарлингтон протяженностью 21 км со скоростью около 12 км/ч. Спустя несколько лет, был создан знаменитый локомотив «Ракета».
В России первую железную дорог у с паровой тягой построил талантливый уральский мастер Мирон Ефимович Черепанов, которому помогал его отец Ефим Алексеевич. Паровоз Черепановых начал ходить в августе 1834 года в Нижнем Тагиле на Выйском заводе семьи Демидовых. По железной дороге длиной 854 м перевозили грузы массой до 3.3 т со скоростью 13 – 16 км/ч.
В 1836 – 1838 году была построена Цаскосельская железная дорога общего пользования (27км), соединившая Петербург с Царским Селом и Павловском. Важнейшая стройка того времени – двухколейная железная дорога Петербург – Москва ( 649.7 км). Первые поезда пошли по ней в 1851 году. Большой вклад в сооружение дороги внесли выдающиеся русские инженеры и ученые, в первую очередь П.П. Мельников, Н.О. Крафт, Н.И. Липин, Д.И. Журавский.
Самым первым типом тяговой машины для передвижения поездов – локомотива был паровоз. Паровозы отличались простотой конструкции, способностью работать на любом топливе и легкостью управления. Самым серьезным недостатком паровозов являлся низкий КПД – 7 –9 %.
Так в 1912 году по проекту инженеров В.И.Лопушинского и М.Е.Правосудовича в России начали выпускать мощный грузовой локомотив серии Э. В суровую зиму 1942-1943 года машина Э4375 регулярно водила поезда в блокадный Ленинград героической Дорогой жизни. Машинисты любили их за надежность, простоту управления и обслуживания. Масса паровоза в рабочем состоянии составляла 79 т. Локомотив развивал скорость до 65 км/ч, КПД – 8%.
Качественные задачи.
1.Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200 %. Правильно ли решил ученик задачу?
14. Как увеличить КПД теплового двигателя?
3.КПД теплового двигателя 45 %. Что означает это число?
4. Может ли КПД теплового двигателя быть равен 0, 0.5, 1.8%, 4, 90%, 100%?
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
25 кВт= 3.5 км/с= 120 мин=
0.045 МДж= 9.0кВт= 2.5 ч=
80 км/ч = 14кДж/кг= 780 кДж =
Таблицы для запоминания формул расчета КПД тепловых двигателей.
Задача для любителей биологии.
1.В организме человека насчитывается около 600 различных мышц, если бы все мышцы человека напряглись, они бы вызвали давление, равное приблизительно 25 т. Считается, что при нормальных условиях работы человек может развивать мощность 70 – 80 Вт, однако, возможна моментальная отдача энергии в таких видах спорта, как толкание ядра или прыжки в высоту. Наблюдения показали, что при прыжках в высоту с одновременным отталкиванием обеими ногами некоторые мужчины развивают в течение 0.1 с среднюю мощность около 3700 Вт, а женщины - 2600 Вт.
Задача. Коэффициент полезного действия мышц человека равен 20%. Что это означает? Какую часть энергии мышцы тратят впустую?
Характеристики тепловых двигателей.
Название Мощность, кВт КПД, %
ДВС карбюраторныйДВС дизельныйПаровая турбинаГазовая турбинаТурбореактивный двигательРеактивный двигатель 1-20015-2200300000-120000030000000 ~25~35~30~27~30~80
Применение тепловых машин и проблемы охраны окружающей среды.
При сжигании топлива в тепловых машинах расходуется большое количество кислорода. На сгорание разнообразного топлива расходуется от 10 до 25 % кислорода, производимого зелеными растениями.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества оксида углерода( углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Сейчас во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн оксида серы ( SO2).
Кроме промышленности воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.
11.Обобщение материала по теме «Тепловые процессы».
Теоретическая часть.
Базовые вопросы.
1.Внутренняя энергия и способы ее изменения.
15. Виды теплопередачи и их использование в быту и технике.
3.Количество теплоты и ее измерение.
4.Агрегатные состояния вещества.
5.Тепловые процессы:
16. плавление и отвердевание;
- испарение и конденсация;
- кипение.
6.Тепловая машина. Виды тепловых двигателей и их использование.
7.Двигатель внутреннего сгорания. КПД.
Вопросы на «5».
1.Объяснение тепловых процессов (испарение, конденсация, кипение, плавление, кристаллизация) с молекулярной точки зрения.
2.Принцип действия двигателя внутреннего сгорания.
Практическая часть.
11.Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы расплавить лед массой 500 г, взятый при температуре –10ºС, полученную воду довести до кипения и испарить 100 г воды? 2.Чему равен КПД плавильной печи, в которой на плавление 1 кг меди, взятой при температуре 85ºС, расходуется 400 г каменного угля?3.Одинаковы ли средние кинетические энергии воды и льда, температуры которых одинаковы? Одинаковы ли удельные внутренние энергии воды и водяного пара при этих условиях? 21.Сколько водяного пара при температуре 100ºС надо ввести в латунный калориметр массой 100 г, в котором находится 300 г снега при температуре –10ºС для того, чтобы весь лед растаял?2.Свинцовая дробинка имеет температуру 127ºС врезается в препятствие и расплавляется. С какой скоростью летела дробинка, если 50% кинетичес-кой энергии превратилось во внутреннюю энергию?3.Какую роль в природе при смене времен года играет тот факт, что удельная теплота плавления льда и снега сравнительно велика?
31.На нагревание и плавление меди израсходовано 1233.2 кДж теплоты. Определить массу меди, если ее начальная температура меди 15ºС.2.Какую массу антрацита надо сжигать в котле с КПД 40 %, чтобы 1 т воды, поступающей в него при 20ºС, нагреть до 100ºС и половину превратить в пар при 100ºС?3.Одинаковы ли средние кинетические энергии молекул воды и льда, если лед и вода имеют одну и ту же температуру? Одинаковы ли их удельные внутренние энергии? 41.В латунный калориметр массой 100 г опустили лед. Температура льда и калориметра –15ºС. Затем через калориметр пропустили пар при 100ºС. Температура воды после этого оказалась 25ºС, а масса 500 г. Какое количество пара сконденсировалось?2.С высоты 100 м падает камень и вследствие удара о землю нагревается на 1ºС. Определите удельную теплоемкость камня, если лишь 20 % энергии пошло на нагревание.3.Будет ли испаряться вода из стакана, если его перенести из теплой комнаты в холодную с температурой 0ºС? Что будет происходить при этом с водой?
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
Вопросы.
1.«Маленькая масса».
2.Тепловой процесс.
3.Тепловой процесс.
4.Быстрота движения.
5.Эту величину измеряют в градусах Фарингейта.
6.Этой величиной обладают все тела.
7.Единица измерения количества теплоты.
8.Тепловой процесс.
9.Процесс окисления.
10.Тепловой процесс.
11. Один из видов теплопередачи.
12.Это слово означает «неделимый».
13.Мера инерции и гравитации тела.
14.Один из примеров конвекции воздуха в огромных масштабах.
15.Единица измерения температуры.
Ответы. 1.молекула, 2.испарение, 3.сублимация, 4.скорость, 5.температура, 6.энергия, 7.Джоуль, 8.плавление, 9.горение, 10.конденсация, 11.конвекция, 12.атом. 13.масса, 14.ветер, 15. Цельсия.
Ключевое слово: «теплопроводность».
II Электрические явления.
1.Строение атома. Электризация тел.
Физический словарик.
Нейтрон от латинского слова neutre- ни то, ни се.
Нуклон от латинского слова nucleus – ядро.
Протон от protos – первый.
Электрон от греческого electron –янтарь, смола.
Электроскоп от слова «электро» и греческого слова skopio – смотрю.
Ион от греческого слова ion –идущий.
О строение атома. (Брюсов 1922 г)
Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков.
Еще, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет,
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
Историческая справка.
Природу известного еще древним грекам «рукотворного» электрического явления – электризации трением – удалось установить только в 1969 году. Ленинградский физик М.И. Корнфельд выяснил, что трение здесь играет второстепенную роль – оно необходимо только для более тесного сближения поверхностей диэлектриков.
Окружающие нас тела, как правило, электрически нейтральны, то есть отрицательные и положительные заряды компенсируются с высокой точностью. Вследствие теплового движения и распределения электронов по скоростям внутри тела часть из них обладает кинетической энергией, достаточной для выхода за его пределы. Такая энергия называется термоэлектронной работой выхода и имеет разные значения для различных тел. В итоге у поверхности тела образуется электронный газ. В обычных условиях наступает динамическое равновесие: количества электронов, покидающих тело и входящих в него, примерно равны. При сближении поверхностей тел настолько тесном, что слои электронного газа перекрываются, начинается обмен электронами: они перемещаются от тела с меньшей работой выхода к телу, у которого она большая.
Таким образом, более правильно говорить электризация посредством контакта тел.
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
Вопросы.
1. «Маленькая масса».
2. Кинетическая, потенциальная, внутренняя…
3. Величина, которую на Руси измеряли в верстах в час.
4. Элемент таблицы Менделеева.
5. Прибор, с помощью которого можно измерить температуру.
6. Тепловой процесс.
7. Единица измерения времени.
8. Температурная шкала.
9. Мера инертности и гравитации.
10. Молекула состоит из…
11. Все элементы друг с другом в веществе имеют …
12. Химический элемент.
Ответы: 1.молекула, 2.энергия, 3.скорость, 4.литий, 5.термометр, 6.кипение, 7.час, 8.Цельсий, 9. Масса, 10.атом, 11.связь, 12.водород.
Ключевое слово: «электричество».
О таблице Менделеева.
Начальный элемент природы
Называем водородом.
Потом мы твердо заучили:
Есть гелий, литий и бериллий.
А дальше бор и углерод,
За ним азот и кислород,
Активный фтор, за ним неон.
(наоборот, инертный он)
И натрий, магний, алюминий, кремний,
Фосфор, сера, хлор, аргон.
Задачи для любителей литературы.
По произведению И. В. Гете « Фауст «
1.И молния сбегает змеем,
И дали застилает дым…
Вопрос: Объясните возникновение молнии. При каких условиях возникает молния ?
Ответ: Воздух в обычных условиях - диэлектрик. При больших значениях электрических полей происходит пробой диэлектрика (ионизация молекул воздуха), то есть воздух становится проводником .
Из пословиц и поговорок.
2.За молнией следует гром , за громом дождь.(Китайская)
Вопрос: Есть ли ошибка в этой пословице?
Ответ: Так как скорость света гораздо больше чем скорость звука ,то сначала мы видим молнию, а затем слышим гром. Значит, в данной пословице ошибки нет.
3.От грозы в воде не спрячешься .
Вопрос: А почему вода не поможет во время грозы?
Ответ: Вода хороший проводник электричества.
4.Гроза застала в поле – садись на землю.
Вопрос: Почему?
Ответ: Обычно гроза ударяет в одиноко стоящие предметы .
5.Молния ударяет в высокое дерево .
Вопрос: Можно ли прятаться во время грозы под одиноко стоящими деревьями?
Ответ: Нельзя , так как может поразить электрическим током.
По произведению А. С. Пушкина « Руслан и Людмила».
6….Вдруг
Гром грянул, свет блеснул в тумане ,
Лампада гаснет, дым бежит…
Вопрос: Это явление очень похоже на молнию. А что сначала: мы слышим гром или видим молнию ? Почему?
По произведению В. Набокова « Подвиг «.
7….Не полагается студенту ходить по улице в шляпе и в пальто , как бы холодно ни было ; нельзя ни здороваться за руку , ни желать доброго утра , и следует всякого знакомого , будь он сам Томпсон , объявивший войну атому , приветствовать широкой улыбкой …
Вопрос: Какую войну объявил Томсон атому ?
Ответ. В 1906 году Дж.Томсон предложил модель атома, согласно которой атом представляет из себя положительно заряженный шар, в котором находятся электроны так, что в целом атом остается нейтральным. Часто в шутку эту модель называют « булочка с изюмом «.
По загадкам.
8.К дальним селам , городам
Кто идет по проводам ?
Светлое величество !
Это …
( электричество )
Вопрос. От какого слова произошло слово электричество ?
Ответ. От греческого слова « электрон « , что означает янтарь .
По пословицам и поговоркам.
9.Сколь кошку не гладь , все искры летят .
Почему, когда мы поглаживаем кошку, мы можем наблюдать искры ?
Ответ. Это объясняется явлением электризации .
10.Пряжа с искорками , да вон повыскакали .
Объясните эту поговорку.
Ответ. Пряжа при работе электризуется и, из нее выскакивают электрические искры .
Задачи для любителей географии.
1.Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта. Эффект электризации наблюдается не только у водопадов на открытой местности, но и в пещерах. Заряд воздуху у водопадов сообщают микроскопические капельки воды и молекулярные комплексы, которые при дроблении открываются от водной поверхности и уносятся в окружающую среду. Наиболее значительный эффект электризации воздуха наблюдается у самых больших водопадов мира – у водопада Игуассу на границе Бразилии и Аргентины (высота падения воды 190 м, ширина потока 1500 м) и у водопада Виктория на реке Замбези в Африке (Высота падения воды 133 м, ширина потока 1600 м). У водопада Виктория за счет дробления воды возникает электрическое поле напряженностью 25 кВ/м. При дроблении пресной воды в воздух переходит отрицательный заряд. Поэтому в воздухе у водопадов количество отрицательных ионов превышает количество положительных. У небольшого водопада Учан-Су в Крыму отношение отрицательных ионов к количеству положительных равно 6.2.
Задача. Будет ли наблюдаться движение заряженных ионов около водопада? Как они будут перемещаться? Определите силу, действующую на один ион.
2. У берегов морей воздух приобретает положительный заряд, вследствие того, что здесь происходит разбрызгивание не чистой, а соленой воды. На поверхности морей и океанов разбрызгивание воды начинается при скорости ветра более 10 м/с, когда на волнах появляются гребешки пены. Отношение положительных зарядов к отрицательным зарядам в воздухе над Черным и Азовским морем при бурном море достигает 2.04, при зыби- 1.48.
3.Покоритель Джомолунгмы Н,Тенсинг в 1953 году в районе Южного Седла этой горной вершины на высоте 7.9 км над уровнем моря при температуре –30 Си сухом ветре до 25 м/с наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено многочисленными электрическими искрами.
Задача. Объясните причину электризации палаток? Почему наблюдались искры между ними?
4. Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми. Обычно световые явления наблюдаются у лавин, которые движутся по снежной поверхности, и не наблюдаются у лавин, проносящихся по скалам. На озерах Антарктики во время полярной ночи иногда возникает свечение при разламывании крупных масс озерного льда.
Задача. Объясните причину этого свечения? Как называется такой разряд?
5.Грозы возникают тогда, когда теплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево-дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики и капельки воды находятся в вихревом движении. Приходя во взаимодействие друг с другом , они получают слабый электрический заряд . Постепенно эти заряды увеличиваются , пока не произойдет гигантский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землей , и обратно .Этот яркий разряд называется молнией .
Задача. Длительность отдельных импульсов разрядов молнии 50 – 100 мкс. Количество электричества , протекающего по каналу молнии ( типичное значение ) , около 20 Кл . Определите силу тока молнии .
6.Молния выбирает самый короткий путь к земле, поэтому попадает в здания или в деревья. Высокие здания оборудуют металлическими полосами (прутьями), по которым электрический разряд уходит в землю. Это громоотвод. Грозовой разряд идет на землю и обратно по одному и тому же пути. Это происходит с такой скоростью , что наш глаз видит только одну вспышку. На своем пути молния раскаляет воздух, который, быстро расширяясь, создает звуковую волну. Это вызывает громовые раскаты, гром. Раскаты грома и вспышка молнии происходят одновременно, но мы слышим раскаты грома после того, как увидим молнию. Это объясняется тем, что звук распространяется значительно медленнее, чем свет .
Задача. Разность потенциалов при возникновении молнии до 4 ГВ, средняя длина молнии , между облаком и Землей 2-3 км , а между двумя облаками 15 – 20 км. Определите напряженность электрического поля в этих случаях, а также энергию электрического поля .
7.Какой африканской стране принадлежит « мрачный рекорд «, связанный с « небесным электричеством «? [9]
Ответ. В Зимбабве во время влажного сезона от ударов молнии погибает более ста жителей.
Физический эксперимент.
1.Электризация диэлектриков и проводников.
Приборы и материалы: палочки: эбонитовая, из органического стекла, металлическая, кусочки меха, шелка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или на вращающихся насадках.
Примечание. Электризуя трением палочки, наблюдайте за притяжением предметов.
2.Взаимодействие наэлектризованных тел.
Приборы и материалы: палочки: эбонитовая, из органического стекла, металлическая, кусочки меха, шелка, полиэтилена, резины, различные тела, подвешенные на нити или на вращающихся насадках.
Примечание. Поместите на насадку наэлектризованную палочку из органического стекла и с помощью других наэлектризованных тел определите: притягивается тело или отталкивается.
Название вещества Название вещества Оказанное действие (притяжение или отталкивание)
1.Оргстекло 1.2.3.
2.Эбонитовая палочка 1.2.3.
3.Полиэтилен 1.2.3.
3.Устройство и действие электрометра.
Приборы и материалы: электрометры демонстрационные, палочки для электризации, кусочки резины и меха.
Примечание. Изучите строение электрометра. Наэлектризуйте палочки и поднесите к электрометрам. Определите, какая палочка обладает большим зарядом?
Качественные задачи.
1.Объясните строение атома.
2.Какие виды зарядов существуют в природе?
3.Назовите 5 видов зарядов.
4.Какой заряд несет протон? Нейтрон? Электрон? Ядро?
5.Какими свойствами обладают заряды? Назовите единицы измерения электрического заряда?
6.Каким зарядом обладают шарики?
7.Объясните действие электрического поля на тела.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
1.1.Что можно сказать о заряде шариков? 2.Что произойдет, если к телу поднести положительно заряжен-ную палочку?3.В нейтральном атоме 4 электрона. Сколько протонов в ядре этого атома? 21.Что произойдет, если к ватке поднести отрицательно заряженную палочку?2.Атом потерял при электризации электрон. Чему равен заряд этого атома? Как можно назвать такой атом?17. Что можно сказать о зарядах шариков?
31.Какой заряд имеет второй шарик? Почему? 2.К нейтральному атому присоединился при электризации электрон. Как изменился заряд атома? Как можно назвать такой атом?3.К ватке поднесли наэлектризованное тело? Каков заряд этого тела? 41.Может ли какая-либо частица иметь заряд равный 1.5 зарядам электрона? А 20 зарядам электрона? Почему?2.Какой заряд имеет второй шарик? Почему? 3.Какой химический элемент изображен на рисунке? Чему равен заряд этого атома?
Электризация тел на производстве.
На производстве многочисленные проявления электризации тел усложняют проведение ряда технологических процессов. Так, в текстильной промышленности электризация нитей приводит к их взаимному отталкиванию, расщеплению, притягиванию к поверхности роликов и веретен. Кроме того, заряженная ткань или пряжа притягивает к себе легкие мелкие предметы и тем самым загрязняется.
Много хлопот доставляет электризация тел в авиации. При полете вследствие трения о воздух или же при полете вблизи грозовых туч и заряженных облаков происходит электризация обшивки самолета, что ведет к нарушению радиосвязи и искажению показаний электроизмерительных приборов. После посадки к самолету нельзя сразу же приставлять металлический трап, так как может произойти электрический разряд.
Очень часто явление электризации используется в технике. Так, явление притяжения легких мелких предметов наэлектризованными телами используется в устройстве электрических фильтров для очистки дыма от мелких частиц пепла. Такие электрофильтры устанавливают в цехах размалывающих цемент и фосфориты, на химических заводах.
Хорошо себя зарекомендовал метод окраски деталей в электрическом поле. При распылении мелкие капельки краски приобретают электрический заряд, движутся под действием электрического поля к детали и равномерно покрывают ее поверхность тонким слоем краски.
На этом же принципе основано изготовление с помощью электрического поля ковров, искусственного меха, замши, декоративных материалов для обивки мебели.
Движение заряженных частиц краски в электрическом поле используется в типографском производстве.
2.Электрический ток. Источники тока.
Физический словарик.
Генератор от латинского generator – родитель, производитель.
Аккумулятор от латинского слова accumulator –собиратель.
Историческая справка.
Основное внимание исследователей 18 века, занимавшихся проблемами электричества, было сосредоточено на электростатических явлениях. Хотя Б.Франклин еще в конце 40-х годов 18 века доказал электрическую природу молнии, это атмосферное явление не было осознано как принципиально новое проявление электричества – ток. Поэтому столь большой эффект произвело открытие итальянского анатома и физиолога Л.Гальвани, обнаружившего в 1780 году сокращение мышц препарированной лягушки при прикосновении к ним двух разнородных металлов, между которыми имеется контакт. Гальвани не сумел найти правильное объяснение открытого им эффекта и выдвинул идею о существовании так называемого «животного электричества». С критикой взглядов Гальвани выступил другой итальянский ученый Алессандро Вольта. Дискуссия с Гальвани привела Вольту в конечном счете к созданию первого источника постоянного тока, открывшего новую эпоху в исследовании электричества.
Алессандро Вольта родился 18 февраля 1745 года в небольшом городке Комо близ Милана. С ранних лет он проявлял интерес к естественным наукам, особенно к молодой тогда области электричества.
Всемирную известность принесло Вольте изобретение электрофора в 1777 году. Кроме изобретения электрофора Вольте принадлежит создание чувствительного электроскопа с соломинками, плоского конденсатора.
Поначалу Вольта, настороженный идеей о «животном электричестве», с недоверием отнесся ко всей работе Гальвани. Тщательно повторив его опыты, Вольта убедился в точности сделанных Гальвани наблюдений. Однако сомнения в справедливости их объяснения остались.
В результате многочисленных опытов и тонких рассуждений в 1793 году Вольта пришел к выводу, что эффекты, обнаруженные Гальвани, не являются порождением самого организма, а возникают, как следствия соприкосновения разнородных металлов. Эти исследования и привели ученого к изобретению вольтова столба – первого источника постоянного тока.
Качественные задачи.
1.Можно ли искру, возникшую в электрофорной машине, назвать электрическим током?
2.Можно ли назвать молнию, возникшую между облаком и Землей, электрическим током? А между двумя облаками?
Источники тока.
Задачи для любителей литературы.
Задачи по загадкам
1.По тропинкам я бегу ,
Без тропинок не могу .
Где меня, ребята , нет ,
Не зажжется в доме свет.
( электрический ток )
Вопрос. Что называется электрическим током ? Что необходимо , чтобы в цепи существовал электрический ток ?
Ответ. Источник тока, проводник, потребитель тока и все эти элементы должны быть замкнуты .
По произведению М. Булгакова « Мастер и Маргарита»
2.Другие трепетные мерцания вызывали из бездны противостоящей храму на западном холме дворец Ирода Великого, и страшные безглазые золотые статуи взлетали к черному небу, простирая к нему руки. Но опять прятался небесный огонь, и тяжелые удары грома загоняли золотых идолов во тьму.
Вопрос: Автор описывает молнии, как золотые статуи, взлетающие к небу. А что такое с точки зрения физики молния? Можно ли молнию считать электрическим током? К какому виду разрядов можно отнести молнию?
Ответ . Молния – это электрический ток ( разряд ) в воздухе . Молния – это искровой разряд .
По роману Николая Носова « Незнайка на Луне «.
3.В космическом корабле был аккумуляторный отсек , в котором были установлены аккумуляторы , питавшие электроэнергией электромоторы , вентиляторы , холодильники , а также нагревательные элементы и осветительные приборы …
Вопрос. А какие источники питания вы еще знаете ?
Ответ. Термоэлементы, фотоэлементы, пьезоэлементы, генераторы, гальванические элементы и т.д
По роману И.Ильфа и Е.Петрова «Двенадцать стульев».
4.Ипполит Матвеевич снял с головы пятнистую касторовую шляпу, расчесал усы, из которых при прикосновении гребешка вылетела дружная стайка электрических искр, и, решительно откашлявшись, рассказал Остапу Бендеру, первому встреченному им проходимцу, все, что ему было известно о брильянтах со слов умирающей тещи.
Вопрос. О каком электрическом явлении упоминает автор? Можно ли искры, которые возникали при прикосновении гребешка, считать электрическим током?
Ответ. Это явление электризации, а искры – это кратковременный электрический ток, между двумя заряженными телами.
Задачи для любителей биологии.
1.У мраморного ската, достигающего 1.5 метра длины, «аккумуляторные батареи» способны выдавать электрический разряд напряжением 70 – 80 В, с частотой 250 – 300 раз в секунду. Состоят батареи из ряда вертикальных мышечных призм, разделенных перегородками из соединительной ткани, и подходящих к ним головных нервов. С каждого бока « крепится « по батарее. А электрический заряд у угря способен зажечь более 200 неоновых ламп.
2.Одиночная клетка обладает потенциалом покоя 60 мВ, а при возбуждении имеет амплитуду всего порядка 120 мВ. Между тем электрический угорь умеет создавать напряжение 800 – 900. В, а нильская щука и нильский сом – напряжение 200 – 350 В. Как говорилось, это обеспечивается последовательным соединением многих клеток.
Задача. Определите число клеток (источников напряжения) у электрического угря и нильской щуки, создающих напряжение, указанное выше.
3.С 1971 года в некоторых клиниках стали успешно применять электрическое поле для лечения костных переломов у людей. Так как этот метод связан с вживлением под кожу специальных электродов, его применяют только тогда, когда обычное лечение (с фиксацией) не дает положительного эффекта в течение нескольких лет. Результаты электролечения превзошли все ожидания. У 84 % больных пропускание постоянного тока (10 – 20 мкА) через 3 месяца приводило к интенсивному срастанию кости в месте перелома .
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Проводниками называются…2.Электризацией тел называется…3.Одноименные заряды….4.Положительной частицей атома называется…5.Атом состоит …6.Отрицательным ионом называется… 21.Диэлектриками называются…2.Электрическим током называется…3.Разноименные заряды…4.Отрицательной частицей атома называется…5.Ядро атома состоит из …6.Положительным ионом называется…
Домашний эксперимент.
Возьмите картофелину или яблоко и воткните в них медную и цинковую пластинки. Соедините к этим пластинкам 1.5 В лампочку. Что у вас получилось?
Посмеемся.
(Частушка). Мой миленок для примера
Посадил фонарь под глаз.
Настает, похоже, эра
Электричества у нас!
18. Электрическая цепь. Действия электрического тока.
Физический словарик.
Схема от греческого schema – образ, вид, форма.
Клемма от немецкого слова klemme – тиски.
Диэлектрик – от латинского слова dis –приставка, обозначающая разделение, отрицание, отделение и греческого слова elektron – янтарь, смола.
Эбонит от греческого слова ebenos – черное дерево.
Электролиз от от слов «электро» и греческого слова lysis – расторжение, растворение.
Историческая справка.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Лондоне в семье кузнеца. Мальчик смог получить лишь начальное образование. С двенадцати лет он сначала работал разносчиком газет, а затем был подмастерьем в переплетной мастерской. Благодаря счастливой случайности любознательный юноша попадает в поле зрения известного химика Х.Дэви. Первая научная работа Фарадея посвящена химическому анализу едкой тосканской извести в 1816 году. В 1821 году Фарадей сделал свое первое открытие в области электромагнетизма.
Все основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял в Лондонское королевское общество. О фундаментальности труда Фарадея дает представление простое перечисление полученных им результатов: открытие явления электромагнитной индукции ( 1831), открытие законов электролиза !1834),обнаружение поляризации диэлектриков и введение понятия диэлектрической проницаемости (1837), экспериментальное доказательство закона сохранения заряда (1843) и т.д.
На основе огромного собранного экспериментального материала Фарадей доказал тождественность различных видов электричества. Обнаруженные Фарадеем законы электролиза были свидетельством дискретности электрического заряда.
Качественные задачи.
1.Что происходит с электронами в металле при возникновении в нем электрического тока? Что происходит с ионами в жидкостях и газах при возникновении в них электрического тока?
2.Какую скорость имеют ввиду, когда говорят о скорости распространения электрического тока?
3.Где используется тепловое, химическое, магнитное действие тока?
4. Какое направление имеет электрический ток в металлах? В газах? В электролитах?
5. Почему на предприятиях от генераторов до повышающих трансформаторов используют не круглые провода, а плоские специальные шины?
6.С какой целью на стыках рельсов электрифицированных железных дорого делают толстые медные перемычки ?
7.Из каких элементов состоят данные цепи.
Задачи для любителей литературы.
По произведению И. В. Гете « Фауст «
1.И молния сбегает змеем,
И дали застилает дым…
Вопрос: Объясните возникновение молнии. При каких условиях возникает молния ?
Ответ: Воздух в обычных условиях диэлектрик. При больших значениях электрических полей происходит пробой диэлектрика (ионизация молекул воздуха), то есть воздух становится проводником .
Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия « .
2.Ты, верно, знаешь, что кислорода, необходимого для дыхания, в природе более чем достаточно. В атмосфере его 23 % , в земной коре – 47.2% , а в морях и океанах 85.8% , - то есть больше , чем в воздухе и земной коре , вместе взятых . Этот кислород надо только извлечь из воды . А извлечь его можно при помощи электролиза …
Вопрос. Запишите реакцию электролиза в этом случае. Что называется электролизом? Какие применения электролиза вы знаете?
По повести М. Булгакова «Собачье сердце».
3.Женщина посвистала, пощелкала пальцами, и пес, немного поколебавшись, последовал за ней. Они вдвоем попали в узкий, тускло освещенный коридор, одну лакированную дверь миновали, пришли в конец, а затем попали налево и оказались в темной комнате, которая мгновенно не понравилась псу своим зловещим запахом. Тьма щелкнула и превратилась в ослепительный день, причем со всех сторон засверкало, засияло и забелело.
Вопрос. Что произошло в комнате? Почему вдруг темная комната превратилась «в ослепительный день»? В каком случае в цепи возникает электрический ток?
Ответ. Ничего необычного не произошло. Просто хозяйка включила свет, то есть в цепи возник электрический ток, который и превратился в лампочках в тепловую энергию.
4….На какого черта убрали цветы с площадок? Почему электричество, которое, дай Бог памяти, потухало в течение двадцати лет два раза, в теперешнее время аккуратно гаснет раз в месяц? Доктор Борменталь! Статистика – жестокая вещь.
Вопрос. А почему в цепи исчезает электрический ток, даже если все выключатели включены, а ключи замкнуты?
Ответ. В данном случае отсутствует сам источник тока, то есть происходят перебои с работой генератора или на подстанции.
Историческая справка.
Проводя опыты с катушкой Андре –Мари Ампер (он назвал ее соленоидом, и слово это также вошло в обиход физики), показал эквивалентность его магнитного поля полю постоянного магнита. Исследования магнитного поля кругового тока привели его к мысли, что «постоянный» магнетизм объясняется существованием элементарных круговых токов, обтекающих частицы, из которых состоят магниты. В итоге он отказался от господствовавшей ранее идеи о магнитных жидкостях и сделал вывод о том, что магнетизм представляет собой одно из проявлений электричества.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11. Из каких элементов состоит электрическая цепь? 2.Придумайте схему соединения двух лампочек и ключа так, чтобы можно было их включать одновременно. 21.Из каких элементов состоит электрическая цепь? 2.Придумайте схему соединения лампочки, звонка и кнопки, чтобы можно было при включении видеть горящую лампочку и слышать звонок.
31.Из каких элементов состоит электрическая цепь? 2.Придумайте схему соединения лампочки и двух кнопок, расположенных так, чтобы можно было включить и выключить свет из двух разных мест. 41.Из каких элементов состоит электрическая цепь? 2.Придумайте схему соединения двух кнопок и двух лампочек, каждую из которых можно включать отдельно.
Задачи с техническим содержанием.
1.В лампах дневного света, в рекламных газосветных трубках газ светится под действием движущихся зарядов – электронов и положительно заряженных ионов. Можно ли движение этих частиц в трубке назвать электрическим током?
Ответ. Да.
2.Какие преобразования энергии имеют место при зарядке и разрядке аккумуляторов?
Ответ. При зарядке аккумулятора электрическая энергия преобразуется в химическую энергию, при разрядке аккумулятора происходит обратный процесс.
3.На спутниках и космических кораблях имеются «солнечные» батареи, которые питают радиоаппаратуру и исследовательские приборы. Как называются элементы солнечной батареи?
Ответ. Такие источники тока называются фотоэлементами.
4.С какой целью металлические изделия покрывают тонким слоем другого металла ( никель, хром, медь, серебро и др.) Раствор соли какого металла должен служить электролитом при хромировании? При никелировании? При золочении?
Ответ. Цель этого покрытия – предохранить от окисления поверхность материала ( коррозия). Электролитом должен служить раствор соли хрома при хромировании. При никелировании – раствор соли никеля.
5. Используя химическое действие тока, можно покрыть металлическим слоем изделие не только из проводящих материалов, но и из диэлектриков – воска, пластилина, гипса, дерева и др. Как это сделать?
Ответ. Для этого необходимо покрыть диэлектрик слоем проводящего вещества (графитом, бронзовой или алюминиевой краской), затем подключить к изделию отрицательный полюс источника тока и опустить в электролит.
Физический эксперимент.
1. Сборка электрических цепей.
Приборы и материалы: источник тока 4 В, кнопка, звонок, лампочка, сопротивление (резистор), соединительные провода.
Примечание. 1)Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, звонка, кнопки. Зарисуйте цепь в тетрадь и укажите на ней направление электрического тока.
2)Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки, кнопки. Зарисуйте цепь в тетрадь и укажите на схеме направление электрического тока.
3) Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, звонка, лампочки, кнопки. Преобразуйте цепь так, чтобы звонок и лампочку можно было включать отдельно друг от друга. Зарисуйте электрическую цепь и укажите на схеме направление электрического тока.
2. Наблюдение химического действия электрического тока.
Приборы и материалы: сосуд с водой, растворы поваренной соли и медного купороса, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, два медных электрода.
Примечание. Соберите электрическую цепь, включив последовательно лампочку, источник тока, ключ и подключив два электрода. Опустите электроды в сосуд с водой. Вливая раствор поваренной соли наблюдайте за лампочкой. Что происходит в сосуде с электролитом вблизи электродов. Проделайте опыт с раствором медного купороса.
Номер опыта Наличие тока Наблюдение за электродами Реакция.
1. Вода
2. Раствор поваренной соли
3.Раствор медного купороса
Домашний эксперимент.
1.Найдите дома приборы, в которых можно наблюдать тепловое, химическое, магнитное действие электрического тока. Опишите это действие.
Прибор Действие электрического тока
1
2
3
2.Намотайте на гвоздь немного проволоки и подключите эту проволоку к батарейке. Что происходит с мелкими железными предметами вблизи вашего гвоздика? Объясните это действие?
Посмеемся.
(Частушка). Фарадей мой – молоток;
Знает все почти про ток.
А я знаю токо:
Бьет весьма жестоко!
19. Сила тока. Напряжение.
Физический словарик.
Потенциал – от латинского слова potentia – возможность, сила.
Историческая справка.
Незамысловатые опыты Эрстеда, обнаружившие влияние электрического тока на магнитную стрелку, произвели на ученых всего мира неизгладимое впечатление. Это объяснялось теми возможностями, которые открывались перед физикой на пути объединения учений об электричестве и магнетизме. Первая попытка построения единой теории электрических и магнитных явлений была предпринята французским ученым Андре-Мари Ампером, который дал имя новой области физической науки – электродинамике.
Андре-Мари Ампер родился 22 января 1775 года в Лионе в семье коммерсанта. В четырнадцать лет он уже проштудировал все двадцать томов «Энциклопедии» Дидро и Даламбера. В 1793 году в жизни Ампера произошло трагическое событие – по обвинению в контрреволюционной деятельности был казнен его отец, а имущество было конфисковано.
Юноше пришлось давать частные уроки, чтобы обеспечить средства к существованию.
Научные интересы Ампера отличались большим разнообразием. Но основными достижениями являются работы Ампера по электродинамике. Ампер ввел современное правило направления тока, а также современную терминологию, связанную с током (электродвижущая сила, напряжение, гальванометр и др.)
Теория Ампера была создана по образу и духу «Начал Ньютона», что позволило Максвеллу назвать французского ученого «Ньютоном электричества».
Задачи для любителей географии.
1.Грозы возникают тогда, когда теплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево-дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики и капельки воды находятся в вихревом движении. Приходя во взаимодействие друг с другом , они получают слабый электрический заряд . Постепенно эти заряды увеличиваются , пока не произойдет гигантский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землей , и обратно .Этот яркий разряд называется молнией .
Задача. Длительность отдельных импульсов разрядов молнии 50 – 100 мкс. Количество электричества , протекающего по каналу молнии ( типичное значение ) , около 20 Кл . Определите силу тока молнии .
Таблица для запоминания формул расчета силы тока и напряжения.
Информация для любителей биологии.
1.У мраморного ската, достигающего 1.5 метра длины, «аккумуляторные батареи» способны выдавать электрический разряд напряжением 70 – 80 В, с частотой 250 – 300 раз в секунду. Состоят батареи из ряда вертикальных мышечных призм, разделенных перегородками из соединительной ткани, и подходящих к ним головных нервов. С каждого бока « крепится « по батарее. А электрический заряд у угря способен зажечь более 200 неоновых ламп.
2.Характер воздействия тока на человека.
Сила ток, мА Переменный ток, частотой 50 Гц Постоянный ток
До 0.50.6-1.52-35-1012-1520-2550-8090-100 Не ощущаетсяЛегкое дрожание пальцевСильное дрожание пальцевСудороги в рукахРуки трудно оторвать от электродов. Сильная больМгновенная судорога мышц. Затрудняется дыхание.Паралич дыхания «мнимая смерть».Паралич дыхания. При действии более 3 с паралич сердца. Не ощущаетсяНе ощущаетсяНе ощущаетсяЗуд, ощущение нагреваУсиление нагреваСокращение мышц рукСудорога в руках, затруднение дыханияПаралич дыхания.
Задачи для любителей литературы.
По загадкам.
1.Летит птица орел ,
Несет в зубах огонь ,
Огневые стрелы пускает ,
Никто ее не поймает .
( молния )
Вопрос. Известно , что средняя длительность разряда молнии 0.2 мс. Типичная сила тока 20 кА. Определите заряд, протекающий при разряде .
Ответ.4 Кл.
2.Мимо рощи, мимо яра
Мчит без дыма,
Мчит без пара
Паровозова сестра.
Вопрос. Какой заряд проходит за полчаса работы электровоза, если напряжение контактной сети 3 кВ, мощность двигателя 4.2 МВт?
Ответ.2520кКл.
По роману И.Ильфа и Е.Петрова «Двенадцать стульев».
3.На Большой Пушкинской Ипполита Матвеевича удивили никогда не виданные им в Старгороде рельсы и трамвайные столбы с проводами. Ипполит Матвеевич не читал газет и не знал, что к Первому мая в Старгороде собираются открыть две трамвайные линии.
Вопрос. Какую работу совершают двигатели трамвая за 10 минут, если сила тока двигателя 70 А, напряжение контактной сети 600 В?
Ответ. 25.2 МДж.
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
Вопросы.
1. Ядро состоит из протонов и…
2. Молекулы состоят из…
3. Вещества, которые проводят электрический ток.
4. Частица, имеющая положительный заряд.
5. Величина, которая измеряется в Кулонах.
6. Одно из состояний вещества.
7. Возникновение зарядов на поверхности веществ.
8. Величина, которую измеряют в КДж, МДж.
9. Изоляторы или…
10. В переводе с греческого это слово означает «янтарь».
Ответы:1.нейтрон, 2.атом, 3.проводник, 4.протон, 5.заряд, 6.жидкость, 7.электризация, 8.энергия, 9.диэлектрик, 10. Электрон.
Ключевое слово: «напряжение».
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200 мА= 0.02 мА= 10 мин =
4 кВ= 2.7кВ= 3.4 МДж=
345 мкКл= 345 мКл= 0.3 ч=
Посмеемся.
-Можно ли лампочку от карманного фонарика на 3.5 В включить в городскую сеть на 220 В?
-Рассмотрим, что происходит в этом случае с точки зрения электронной природы электрического тока. Мы знаем физический смысл понятия напряжения. Это работа по переносу заряда, равного одному Кулону. Чем больше напряжение, тем большая совершена работа над зарядами, тем больше самих зарядов перенесено. Поэтому напряжением 220 В в лампочку на 3.5 В можно «загнать» так много электронов, что она не выдержит и лопнет.
Физический эксперимент.
1. Измерение силы тока.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, звонок, лампочка, ключ, соединительные провода.
Примечание. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, лампочку, ключ. Измерьте силу тока. Меняя расположения амперметра в цепи, измерьте силу тока после источника тока, лампочки, ключа. Зарисуйте электрическую цепь и покажите на ней направление электрического тока. Затем замените в цепи лампочку на звонок и проделайте опыт.
Номер опыта I, А Электрическая цепь
1
2
3
2. Измерение напряжения в цепи.
Приборы и материалы: Приборы и материалы: источник тока, вольтметр, звонок, лампочка, ключ, соединительные провода.
Примечание. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно источник тока, лампочку, ключ. Измерьте напряжение на источнике тока, лампочке, ключе. Зарисуйте электрическую цепь и покажите на ней направление электрического тока. Затем замените в цепи лампочку на звонок и проделайте опыт.
Номер опыта U,В Электрическая цепь
1
2
3
Одна задача.
Я не зря себя хвалю,
Всем и всюду говорю,
Что я физику люблю,
Что я физику учу.
Как-то раз придумал я
Решить задачу, без сомненья,
Мне известно было тут-
Время ровно 5 минут.
Но одно я не пойму,
Что ж такое q?
Чтоб силу тока мне найти,
Это совсем не трудно:
Нужно заряд на время разделить,
И это будет чудно!
Чему равна сила тока в цепи, если заряд равен 2.4 Кл?
Ответ: 8 мА.
5. Сопротивление. Закон Ома.
Физический словарик.
Резистор от английского слова resistor или от латинского слова resisto – сопротивляюсь.
Реостат – от греческого rheos – поток, течение и греческого слова statos – стоящий.
Манганин от латинского слова manganum – марганец.
Историческая справка.
Создание Алесандро Вольтой первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований. В течение четверти века интенсивно изучались разнообразные эффекты, связанные с протеканием электрического тока (тепловые, химические и др.). Важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей был сделан немецким физиком Георгом Омом в середине 20 –х годов 19 века.
Георг Ом родился 16 марта 1789 года в Эрлангене в семье слесаря. Георг учился сначала в гимназии, а затем в Эрлангенском университете. После переезда в Кельн Ом начинает активно заниматься физикой. Он начал с ремонта приборов и изучения научной литературы и лишь в 1820 году под впечатлением открытия Эрстеда, приступил к самостоятельному изучению в области электромагнетизма. Только через 5 лет, в 1825 году, Ом решился представить научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил «Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество».
Ученый не ограничился установлением эмпирического закона постоянного тока, Он попытался построить теорию электрических цепей.
Открытие Ома было скептически воспринято в немецких научных кругах. Этот факт нашел отражение, в частности, в том, что лишь в 1852 году ему была предоставлена кафедра в университете.
В 1841 году Ому была присуждена высшая награда Лондонского Королевского общества – медаль Копли.
Качественные задачи.
1. Что называется сопротивлением? В чем причины сопротивления?
2. От каких параметров зависит сопротивление проводника?
3. Силу тока в цепи увеличили в два раз. Как при этом изменилось сопротивление проводника?
4. Напряжение на проводнике уменьшили в 4 раза. Как изменилось сопротивление проводника?
5. Длину проводника уменьшили в 3 раза. Как изменилось сопротивление проводника?
6. Проволоку согнули пополам и включили в сеть. Как изменилось сопротивление проволоки при этом?
7. По рисункам определите, сопротивление какого из проводников больше.
8. По графикам определите, сопротивление какого тела больше.
I 1 I 3
2
20. 1
U U
Таблица для запоминания формул расчета силы тока, напряжения и сопротивления.
Таблица для запоминания формулы расчета сопротивления.
Задачи для любителей биологии.
1.Электрическое сопротивление человеческого тела определяется в основном сопротивлением поверхностного рогового слоя кожи (эпидермиса). Тонкая, нежная и особенно покрытая потом или увлажненная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермисом хорошо проводит ток. Сухая, огрубевшая кожа является весьма плохим проводником. В зависимости от состояния кожи, пути тока и значения электрического сопротивления тела человека составляет от 9.5 – 1 до 100 кОм. Электрическое сопротивление тела человека от ладони одной руки к ладони другой при напряжении 220 В равно 1.6 кОм .[ 8 ]
Задача. По вышеуказанным данным определите силу тока .
2.В отношении техники безопасности к переменному и постоянному току предъявляют одинаковые требования. Так при силе переменного тока, частотой 50 Гц , 20 – 25 мА затрудняется дыхание, возникает мгновенная судорога мышц (« не отпускающий ток «). При силе тока 90 – 100 мА возникает паралич дыхания, при длительном действии (3 с и более) паралич сердца.
Задача. Принимая при расчетах электрическое сопротивление тела человека равным 1 кОм, определите, при каком напряжении возникает паралич дыхания, мгновенная судорога мышц?
3.Ткани живых организмов весьма разнородны по составу. Органические вещества, из которых состоят плотные части тканей , представляют собой диэлектрики. Однако жидкости содержат, кроме органических коллоидов, растворы электролитов и поэтому являются относительно хорошими проводниками. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость , сыворотка крови. Плохими проводниками, которые следует отнести к диэлектрикам, являются роговой слой кожи, сухожилия и особенно костная ткань без надкостницы.
Задача. Удельная электропроводность спинномозговой жидкости равна 1.8 ом-1*м-1, а сыворотки крови 1.4 ом-1*м-1.Определите сопротивление этих материалов, если представить, что они находятся в цилиндрическом капилляре длиной 5 см и сечением 0.1 см².
21. Электрическое сопротивление тела человека.
Цепь Сопротивление, кОм
При напряжении сети, В
127 220 Более 220
От ладони к тыльной части кисти рукиОт ладони к ногам От ладони одной руки к ладони другой рукиОт плеча к ноге 2.53.43.42.8 0.81.61.61.2 0.65110.8
Закон Ома
Кто знаком с законом Ома?
Ну, конечно, все знакомы.
Быстро с нами повтори:
U = R I
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
20 кОм= 12 кДж= 0.22 кВ=
400 мА= 468 мкКл= 0.5мА=
27 кВ= 5.5 МВт= 0.08 МДж=
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Какое сопротивление имеет тело человека от ладони одной руки до ладони другой руки, если при напряжении 12 В ток имеет значение 3 мА?2.Определите сопротивление стального телеграфного провода между Ейском и Краснодаром, если расстояние между городами 250 км, а провода имеют площадь сечения 15мм².3.В вашей квартире подведено напряжение 200 В. Какой ток потребляете вы, если длина алюминиевых проводов в вашей квартире 100 м, площадь сечения провода 2 мм² 21.Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 2.5 кОм, чтобы в проводнике была сила тока 10 А?2.Вычислите сопротивление никелинового проводника длиной 50 м и площадью поперечного сечения 4мм²?3.Определите напряжение на концах стального проводника длиной 200 см и площадью поперечного сечения 2мм², в котором сила тока 2 А.
31.При напряжении 2 кВ сопротивление проводника равно 200 ом, определите силу тока в проводнике.2.Чему равно сопротивление нихромовой проволоки длиной 10 м и площадью сечения 2.2 мм²?3.Рассчитайте силу тока, проходящего по константановому проводнику длиной 5 м и площадью сечения 1 мм² при напряжении на нем 10 В. 41.Определите напряжение на концах константанового проводника длиной 1 км и площадью поперечного сечения 2 мм², если сила тока в нем 200 мА.2.Спираль электронагревателя изготовлена из никелиновой проволоки сечением 4 мм². При напряжении 220 В сила тока в проводнике составляет10 А. Какова длина проволоки?3. Какова масса стальной проволоки длиной 1 км и сопротивлением 10 Ом?
Физический эксперимент.
1. Измерение сопротивления проводников.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, реостат, 2-3 сопротивления.
Примечание. Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, сопротивление и реостат. Параллельно к проводнику подключите вольтметр. Измерьте силу тока и напряжение на нем. Вычислите сопротивление. Измените с помощью реостата сопротивление цепи и проделайте опыт.
Номер опыта Сила тока, А Напряжение, В Сопротивление, Ом
1
2
3
2. Исследование последовательного соединения проводников.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, реостат, 2-3 сопротивления.
Примечание. Соедините последовательно источник тока, амперметр, два резистора. Измеряя напряжение и силу тока на каждом резисторе, проверьте правильность формул для последовательного соединения.
Номер опыта I1, А I2,A U1,B U2,B Выводы
1
2
3
3. Исследование параллельного проводников.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, реостат, 2-3 сопротивления.
Примечание. Соедините последовательно источник тока, амперметр и параллельно два резистора. Измеряя напряжение и силу тока на каждом резисторе, проверьте правильность формул для параллельного соединения.
Номер опыта I1, А I2,A U1,B U2,B Выводы
1
2
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
Вопросы.
1. Частица, которая несет в себе химические свойства вещества.
2. Величина, которую можно измерить вольтметром.
3. Положительная частица.
4. Единица измерения.
5. С греческого это слово означает «неделимый».
6. Американский ученый, который впервые определил заряд электрона.
7. Вещества, в которых много свободных носителей заряда.
8. Единица измерения заряда.
9. Английский ученый, предложивший планетарную модель строения атома.
10. Электрон …
11. Вещество, которое не проводит электрический ток.
12. Отрицательная частица.
Ответы.1.молекула, 2.напряжение, 3.протон, 4.вольт, 5.атом, 6.Милликен, 7.проводник, 8.Кулон, 9.Резерфорд, 10.янтарь, 11.диэлектрик, 12. Электрон.
Ключевое слово: «сопротивление».
Посмеемся.
(Частушка.) Мне, подружки, физик Ом
Люб на удивление.
Забываю я при нем
Про сопротивление!
Задачи для любителей литературы.
По роману И.Ильфа и Е. Петрова « Двенадцать стульев».
1.Перед ними, воздев руки к звездам, бежал толстячок, заведующий хозяйством. Общими усилиями транспарант был привязан к поручням. Он высился над пассажирской палубой, как экран. В полчаса электротехник подвесил к спине транспаранта провода и приладил внутри его три лампочки. Оставалось повернуть выключатель.
Вопрос. Определите силу тока в этих лампочках, если напряжение в цепи 200 В, а сопротивление каждой лампочки 200 Ом.
Ответ. О.33 А
По загадкам.
2.Расписные цепи эти
Из лампочек делают дети.
Вопрос. Сколько лампочек. Рассчитанных на напряжение 6 В, необходимо взять, чтобы гирлянду подключить к сети, напряжение в которой 200 В? Как необходимо соединить эти лампочки?
Ответ. 34 лампочки и соединить их нужно последовательно.
22. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.
Историческая справка.
Эмилий Христианович Ленц родился 24 февраля 1804 года в семье чиновника в городе Дерпте (ныне Тарту в Эстонии). Благодаря усилиям матери, он успешно закончил гимназию и поступил в университет.
Научная деятельность Ленца началась рано: после второго курса университета он, по рекомендации ректора, в качестве физика научной экспедиции отправляется в кругосветное плавание.
Ленц заложил основы первой в России научной школы физиков – электротехников, из которой вышли впоследствии такие ученые, как А. Попов, Ф.Петрушевский, В. Миткевич и др.
В 1843 году Ленц после проведения тонких экспериментов независимо от Дж. Джоуля приходит к установлению закона теплового действия тока. На основании выполненных 16 серий измерений Ленц в статье «О законах выделения тепла гальваническим током» сделал следующий вывод: нагревание проволоки гальваническим током пропорционально сопротивлению проволоки и квадрату силы тока.
Таблица для запоминания закона Джоуля –Ленца.
Качественные задачи.
1Нихромовый проводник заменили константановым проводником таких же геометрических параметров. Как при этом изменилась мощность плитки?
2.Как изменяется мощность лампочки при ее длительной работе?
3.Как изменяется количество теплоты, выделяющееся в проводнике при уменьшении длины проводника в два раза? Увеличении в 4 раза?
4.Как изменится работа электрического тока в проводнике при замене проводника на провод, сечение которого в два раза больше?
5.Лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае мощность соединения больше, если лампочки включали в сеть напряжением 200 В?
6.Лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае мощность соединения больше, если лампочки включали в сеть, сила тока в которой 200 мА?
Посмеемся.
1.Ученик ( у которого во время лабораторной работы перегрелся резистор на пластмассовой колодке). Помогите! У меня горит закон Джоуля – Ленца!
23. (Частушка)
Всю себя я отдала
Эдисону – лапочке.
Все другие парни, ах,
Мне теперь до лампочки!
Историческая справка.
Будущий великий американский изобретатель Томас Алва Эдисон посещал школу в родном поселке Милан в штате Огайо всего несколько месяцев. Учителей раздражало его упрямство, и мать стала заниматься с сыном дома. Юноша освоил престижную в то время профессию телеграфиста. Способный юноша научился посылать и принимать телеграммы с рекордной скоростью, но работать, ничего не изобретая, ему было не интересно. И он сделал приспособление к телеграфному аппарату, благодаря которому тот продолжал работать даже в то время, когда Эдисон сладко спал в соседней комнате.
В 21 год Томас переехал в Бостон, где стал искать применение своим изобретениям. Очень скоро он приобрел известность как электрик, в совершенстве знающий телеграфные аппараты.
Создание системы электрического освещения стало одним из главных достижений Эдисона. Трудиться над ней он начал в 1878 году, будучи еще молодым. Эта работа длилась немногим более года. Предложения, связанные с изготовлением электрической лампы накаливания, делались и ранее, в том числе выдающимся русским электротехником Александром Лодыгиным. Эдисон внес в конструкцию лампы много важных усовершенствований. Он добился значительно лучшего удаления воздуха из лампы, благодаря чему накаленная нить светилась не перегорая в течение многих недель. 1 января 1880 года на демонстрацию новой системы освещения в Менло –Парк были приглашены 3 тысячи человек: государственные деятели, ученые, журналисты, бизнесмены. Показ электрического освещения для домов и улиц прошел очень удачно.
Задачи для любителей литературы.
По загадкам.
1. Провели под потолок
Удивительный шнурок,
Привинтили пузырек-
Загорелся огонек.
Вопрос. Что происходит внутри лампочки при включении ее в электрическую цепь? Почему вольфрамовая ниточка нагревается сильно, а подводящие провода нет?
Ответ. При прохождении тока через спираль лампочки она нагревается и при этом накаляется до высокой температуры около 3000ºС. Так как площадь сечения нити очень маленькая, то сопротивление у нее очень большое по сравнению с подводящими проводами. Закон Джоуля – Ленца и объясняет ее большее нагревание.
2.Гладит все, чего касается,
А дотронешься – кусается.
Вопрос. Какое количество теплоты выделяет утюг за 10 минут, если он рассчитан на напряжение 200 В, а его мощность 1 кВт?
Ответ.600 кДж
3.В полотняной стране
По реке – простыне
Плывет пароход
То назад, то вперед.
То взад, то вперед
Ходит, бродит пароход.
Остановишь – горе!
Продырявишь – море!
Вопрос. Какие проводники используют в утюгах в качестве нагревательного элемента?
Ответ. С большим удельным сопротивлением и кроме того выдерживающие нагревание до высокой температуры.
24. Дом – стеклянный пузырек.
И живет в нем огонек!
Днем он спит, а как проснется,
Ярким пламенем зажжется.
Вопрос. Определите мощность лампочки, если при напряжении 200 В сила тока в ней 2 А? Каково сопротивление лампочки?
Ответ. 100 Вт, 100 Ом
5.Мигнет, моргнет,
В пузырек нырнет,
В пузырьке, под козырек.
Ночью – в комнате денек.
Вопрос. Сопротивление лампочки 0.2 кОм. Ее включили в сеть напряжением 200 В. Какое количество теплоты выделится в лампочке за 10 минут? Какова мощность этой лампочки?
Ответ. 120 кДж, 200 Вт.
6.Золотая птичка
Вечером в дом влетает –
Весь дом освещает .
( электрическая лампочка )
Вопрос. Кто впервые изобрел электрическую лампочку ?
Ответ. Изобретателями электрической лампочки считаются русский инженер А. Н. Лодыгин и американский изобретатель Т. Эдисон .
7.Висит груша ,нельзя скушать ,
Не бойся – тронь ,
Хоть внутри и огонь .
( лампочка )
Вопрос. Определите сопротивление электрической лампочки , если на ее баллоне написано 60 Вт , 220 В.
Ответ.807 Ом
Вопрос. Сколько энергии тратится на освещение комнаты этой лампочкой за 1 час ?
Ответ.216 кДж.
8.Очень строгий контролер
Со стены глядит в упор ,
Смотрит не моргает :
Стоит только свет зажечь
Иль включить в розетку печь –
Все на ус мотает .
( электросчетчик )
Вопрос. А что мотает на ус электросчетчик ?
Ответ. Электрическую энергию.
По роману Николая Носова « Незнайка на Луне «.
9.Помещение было без окон и освещалось одной – единственной электрической лампочкой, висевшей высоко под потолком. Лампочка была тусклая и светила , как говорится , только себе под нос …
Вопрос. А какая лампочка светит ярче: мощностью 40 Вт или 100 Вт при одинаковом напряжении?
Ответ. Лампочка мощностью 100 Вт светит ярче. Но если эти лампочки рассчитаны на напряжения 200 В, а вы подключаете к источнику питания 4 В, то эти лампочки вообще светить не будут.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
0.5 кДж= 450мА= 1.5 ч=
20 мин= 0.4 кВ= 700 кОм=
45 мкКл= 0.9 МВт= 2 МОм=
Физический эксперимент.
1. Определение мощности прибора.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, лампочки (2-3 шт различной мощности), звонок, ключ.
Примечание. Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, лампочку, ключ и соединив параллельно лампочке вольтметр. Измерьте силу тока и напряжение и рассчитайте мощность. Заменив лампочку на другой прибор, повторите измерения и вычисления.
Номер опыта Сила тока, А Напряжение, В Мощность, Вт
1
2
3
2.Наблюдение за нагреванием воды.
Приборы и материалы: источник тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, ключ, резистор сопротивлением 4 Ом на подвеске, термометр, калориметр с водой, мензурка, часы.
Примечание. Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, резистор, ключ и соединив параллельно резистору вольтметр. Измерьте силу тока и напряжение и рассчитайте мощность. Опустите резистор в сосуд с водой и, подключив в сеть, измерьте температуру воды через 5, 10 , 15 минут. Рассчитайте количество теплоты, которое получила вода и какое выделил резистор. Объясните, почему они различаются?
Номер опыта Сила тока, А Напряже-ние, В Время, с Разность температур,ºС Вывод
1
2
3
Задачи с техническим содержанием.
1.Плавкий предохранитель рассчитан на силу тока 10 А. Можно ли включать в сеть потребитель мощностью 10 кВт? Напряжение сети 220 В.
Ответ. Нет, сила тока в приборе превышает допустимую в 4.5 раза.
2.Электродвигатель троллейбуса питается током силой 200 А под напряжением 600 В. Определите мощность электродвигателя троллейбуса. Какую работу он совершает за 2 часа?
Ответ.120 кВт, 864 МДж.
3.В двухлитровом электрическом чайнике мощностью 1 кВт вода закипает за 20 мин, тогда как в чайнике мощностью 3000 Вт это заняло бы 5 мин. Почему невыгодны маломощные приборы?
Ответ. Вследствие увеличения времени нагревания увеличиваются потери путем конвекции, теплопроводности, излучения.
25. В электрической печи, сопротивление спирали которой 10 Ом, нагревают 10 кг стальных деталей. До какой температуры нагреются за 20 мин детали, взятые при температуре плавления льда в нормальных условиях, если печь подключить в сеть напряжением 220 В, а ее КПД 30 %?
Ответ.380 ºС.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки –задания.
11.Определите мощность электри-ческого тока , если сила тока в цепи 200 мА. 2.Никелиновая проволока длиной 100 м и сечением 2 мм² включена в цепь напряжением 200 В. Определите энергию электричес-кого тока за 5 мин. 21.Определите количество теплоты, которое выделится в двух лампочках сопротивлением по 100 Ом каждая, включенных в цепь параллельно. Сила тока 40 мА, время работы 10 мин.2.Определите работу электрического тока за 5 мин в цепи, если напряжение в цепи 30 В.
31.Определите работу электрического тока за 10 мин, если напряжение в цепи 60 В. 2.Сила тока в цепи проводника 300 мА, напряжение 6В. Определите длину проводника, сделанного из константана, если его сечение 3 мм². 41.Определите мощность тока, если напряжение в цепи 10 В. 2.Мощность электролампы рассчитана на напряжение 200В 100 Вт. Определите силу тока в лампе и ее сопротивление.
1. Обобщение материала по теме «Электрические явления».
Теоретическая часть.
Базовые вопросы.
1.Виды зарядов. Строение атома. Электризация. Электрическое поле.
2.Электрический ток. Действия электрического тока.
3.Сила тока. Напряжение. Сопротивление.
4.Закон Ома.
5.Последовательное соединение проводников.
6.Параллельное соединение проводников.
7.Работа и мощность электрического тока.
8.Закон Джоуля-Ленца.
Вопросы на «5».
1.Источники тока. Сторонние силы.
2.Проводники и диэлектрики и их применение.
3.Причины сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры.
4.Вывод формул мощности и работы электрического тока.
5.Строение лампы накаливания и объяснение ее работы.
Практический тур.
11.Проволока сопротивлением 10 Ом подключена в сеть напряжением 200 В. Определите силу тока в проводнике и мощность тока.2.Нихромовая спираль включена в сеть напряжением 110 В. Длина спирали 5 м, площадь сечения 0.5 мм². Определите работу электрического тока за 5 мин в этой спирали.3.Определите количество теплоты, которое выделится в проводниках за 1мин, если они подключены к источнику тока напряжением 20 В. 4.Два резистора включены параллельно в цепь, сила тока в которой 2 А. Определите силу тока в каждом резисторе и напряжение на нем, если сопротивление резисторов равны 6 и 2 Ом соответственно. 21.В проводнике сопротивлением 100 Ом течет ток 100 мА. Какое количество теплоты выделяется в проводнике за 1 мин?2.Определите мощность тока в цепи, если сила тока в ней 500 мА. 3.Определите работу электрического тока в проводнике длиной 1 км и площадью сечения 2 мм² за 2 мин, если сила тока в цепи 500 мА, а проводник изготовлен из константана.4.Сила тока в цепи 2 А. Найдите распределение токов и напряжений на резисторах.
31.В реостате сопротивлением 200 Ом, течет ток 200 мА. Определите работу электрического тока за 1 мин.2.Определите мощность тока в никелиновой спирали сечением 4 мм², имеющей длину 2 км, если сила тока в ней 1 А.3.Какое количество теплоты выделится в проводниках за 10 мин, если их включить под напряжение 10 В? 4.Два резистора включены последовательно. Напряжение в сети 10 В. Определите напряжение на каждом резисторе, если сопротивления равны соответственно 5 Ом и 2 Ом. 41.Определите сопротивление проводника и мощность тока, если при напряжении 10 В сила тока в цепи 2 А.2.Определите количество теплоты, выделяющееся в цепи за 5 мин при токе 100 мА. 3.Определите работу электрического тока в железном проводнике длиной 5 км площадью сечения 2 мм² за время 2 мин, если сила тока в цепи 500 мА.4.Определите распределение токов и напряжений в проводниках, если сила тока в цепи 2 А.
Экспериментальный тур.
1. Измерить силу тока в цепи, используя амперметр.
2. Измерить напряжение на проводнике, используя вольтметр.
3. Измерять сопротивление проводников, используя амперметр и вольтметр.
4. Измерять сопротивление проводников, используя штангенциркуль, линейку, таблицу удельных сопротивлений.
5. Измерять мощность тока в цепи, используя амперметр и вольтметр.
III МАГНИТНЫЕЯВЛЕНИЯ.
1.Магнитное поле.
Физический словарик.
Магнит от греческих слов Magnetis eitos камень из Магнессии – древний город в Малой Азии.
Историческая справка.
В течение веков развитие учений об электричестве и магнетизме происходило практически независимо, хотя издавна было отмечено сходство электрических и магнитных явлений: для обоих типов взаимодействий наблюдались как притяжение, так и отталкивание. Процесс формирования единого учения об электромагнетизме, завершившийся созданием теории электромагнитного поля Максвелла, начался с открытия датского ученого Эрстеда.
Ганс Христиан Эрстед родился 14 августа 1777 в городе Рудкебинге в семье аптекаря. Он учился в Копенгагенском университете, который окончил в 1797 году, получив диплом фармацевта.
Вся творческая жизнь Эрстеда прошла в стенах родного университета. Эрстед проникся идеей о единстве сил природы и уже в 1812-1813 годах высказал идею о возможной связи электрического тока и магнетизма. Однако обнаружить такую связь ему удалось лишь в 1820 году, когда во время лекции было отмечено действие тока на магнитную стрелку. Его неожиданные и удивительно простые опыты с отклонением магнитной стрелки вблизи проводника с током были сразу же проверены рядом ученых. Эта проверка принесла и новые результаты, которые в совокупности составили экспериментальную основу первой теории магнетизма.
Качественные задачи.
1.Что называется магнитным полем?
2.От каких параметров зависит магнитное поле?
3.В проводнике увеличили силу тока. Как при этом изменилось магнитное поле?
4.Проводник скрутили в катушку. Как при этом изменилось магнитное поле?
5.Два одинаковых куска проволоки смотали в катушки так, что в одной катушке число витков оказалось в три раза больше, чем в другой при одинаковых размерах. Как будут отличаться магнитные поля этих катушек?
6.Кусок проволоки в два раза по длине больше второго куска проволоки. Из них сделали две катушки одинакового размера. В какой катушке магнитное поле больше?
7.Покажите магнитное поле проводника с током.
8.Определите направление силы тока в проводниках.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200 кОм= 400 мм= 1.8 км/ч=
45 мА= 2.67км= 450 г=
24 кВ= 4 см²= 78МДж=
Задачи для любителей географии.
1.В Германии высокоскоростная магистраль связала Гамбург и Мюнхен, а в 2000 году вошла в строй линия на магнитной подвеске «Трансрапид « между Берлином и Гамбургом. При скорости 320 км / час расстояние в 283 км поезд преодолевает за 53 минуты .
2.Внешнее, расплавленное, ядро Земли находится в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля , формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли . [ 6 ]
Задача. Расскажите об особенностях магнитного поля Земли. Какую роль играет магнитное поле Земли в жизнедеятельности человека ?
3.Магнитное поле Земли существенно влияет на климат, так чехословацкие и американские геофизики провели сравнение, как менялись климатические условия и магнитное поле с 1925 по 1970 год. Выяснилась четкая закономерность: за все эти годы в Северном полушарии росла напряженность магнитного поля и соответственно росла среднегодовая температура. В Южном полушарии Земли происходило обратное – одновременно снижались магнитная напряженность и температура.
Задача. Покажите на чертеже магнитное поле Земли (схематично). Как изменяются линии напряженности магнитного поля и соответственно магнитное поле Земли?
Задачи для любителей биологии.
1.Мы сами не ощущаем окружающего нас магнитного поля, но многие животные способны реагировать даже на малые его изменения. Так, например, лесные мыши могут ориентироваться в лесу по направлению магнитного поля. Доказали это следующим образом. Мышь, пойманную в парке, сразу же помещали в специальный, герметичный контейнер, снабженный двумя катушками электромагнита. Катушки электромагнита были расположены так, что, пропуская ток через них , можно было менять направление магнитного поля .Потом мышь переносили . Оказалось, что если во время переноса мыши катушки обесточены, то среднее направление движения мыши после освобождения совпадало с направлением к месту ее поимки . Если же направление вектора индукции магнитного поля в контейнере меняли на обратное , то после освобождения мышь двигалась в противоположную сторону.
Задача. А как мы можем определить существование магнитного поля и направление индукции магнитного поля?
2.Исследования показали, что во время магнитных бурь навигационные способности почтовых голубей значительно ухудшаются. Точно такие же затруднения испытывают птицы, когда на обратном пути им встречаются магнитные аномалии. Если амплитуда такой аномалии, встретившейся на пути голубя, составляет более 5*10^ -6 Тл, то птица полностью теряет способность ориентироваться.
Задача. А что вы понимаете под терминами: « магнитные бури», «магнитные аномалии «?
Задача для любителей истории.
1.Три каравеллы Х.Колумба отправились в неведомые дали на рассвете 3 августа 1492 года. Уже через месяц многие матросы желали только одного - возвращения домой . Неизведанный океан грозил гибелью . Между тем корабли покинули последний из Канарских островов; что было впереди, уже никто не знал. В корабельной книге « Санта – Марии «, которой командовал Колумб , 9 сентября была сделана запись « Адмирал принял решение отсчитывать доли пути меньшие, чем проходили в действительности, в том случае, если бы плавание оказалось длительным, чтобы людьми не овладел страх и растерянность «. А через четыре дня после этого вдруг начал «шалить» компас. Вместо того, чтобы показывать на север, с небольшим смещением к востоку, магнитная стрелка отклонилась к северо-западу. Весть о необычном поведении компаса, которому моряки уже привыкли доверять, распространилась среди матросов. И без того возбужденные суеверные люди готовы были поднять бунт, потребовать немедленного возвращения домой. Оценив опасность, адмирал пошел на необычную меру. Таясь от команды, он передвинул катушку компаса с угловыми делениями так, что склонение стрелки снова стало обычным .
Задача. Объясните « шальное « поведение компаса .
Физический эксперимент.
Изучение магнитного поля катушки с током.
Приборы и материалы: источник питания, ключ замыкания тока, компас, железные опилки, провода соединительные, наборы различных катушек.
Примечание. Соберите цепь и получите спектры кругового тока, соленоида, одиночного витка. Зарисуйте спектры и катушки, определите полюса катушек и направление силовых линий магнитного поля.
Название Рисунок спектра
1.круговой ток
2.одиночный виток
3.соленоид
Интересный факт.
С помощью магниторазведки изучают геомагнитное, или естественное магнитное, поле Земли. Его величина зависит от размеров и глубины залегания намагниченных объектов, например, залежей железных руд. Магнитометрами (полевыми, самолетными или корабельными) измеряют абсолютную величину магнитного поля либо его относительные значения, которые сравнивают с измеренными в опорных пунктах.
2.Магниты и электромагниты.
Физический словарик.
Соленоид от греческого слова solen – трубка и греческого слова eidos – вид.
Дроссель от немецкого слова drossel – катушка, клапан.
Магнит – магнитный камень, железняк, руда, со свойством притягивать железо и, обращаясь на перевесе указывать на север и на юг, а также передавать это свойство железу. В.Даль
Историческая справка.
Компас появился в Европе не раньше 12 века, и мореплаватели ориентировались в море главным образом по Солнцу и звездам. В полном смысле слова путеводной была полярная звезда, всегда показывающая направление на север. Помогали и местные признаки: течения, преобладающие ветры, цвет воды.
В многовековой истории мореплавания магнитный компас был и остается самым значительным изобретением. Большинство историков считают, что компас в виде плавающей в воде магнитной стрелки придумали в Китае, а в конце 12 века начале 13 века арабские мореплаватели завезли его в Европу. Соединив магнитную стрелку с диском, итальянец Флавий Джой в 1302 году сконструировал компактную картушку – впоследствии обязательный элемент всех компасов.
Качественные задачи.
1. Что называется магнитом? Какими свойствами обладает магнит?
2. Что называется полюсом магнита?
3. Можно ли сделать магнит, у которого был бы только северный полюс? А южный полюс?
4. Если разломить магнит на две части, будут ли эти части магнитами?
5. Что называется доменом?
6. Какие вещества могут намагничиваться?
7. Какие вещества обладают магнитными свойствами?
8. Можно ли намагнитить железный гвоздь, отвертку, алюминиевую проволоку, медную катушку, стальной болт?
9. Можно ли намотанную проволоку на гвоздь назвать электромагнитом?
10. От чего зависят магнитные свойства электромагнита?
11. По электромагниту пустили ток, а затем уменьшили его в два раза. Как изменились магнитные свойства электромагнита?
12. В электромагните заменили стальной сердечник на медный. Как изменились свойства электромагнита?
13. Определите полюса у магнитов.
14. Нарисуйте магнитное поле.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200мА= 200 кН= 3 ч=
340 мкА= 350 МДж= 245 кВт=
45 кКл= 35 мин= 54 км/ч=
Задачи для любителей литературы.
По новелле П. Мериме « Кармен «.
1.Дайте мне убежать, я вам дам кусочек … бар лачи сеньор, это магнитная руда, при помощи которой, по словам цыган, можно выделывать всякие колдовства, если уметь ею пользоваться. Натрите щепотку и дайте выпить женщине в стакане белого вина, она не сможет устоять …
Вопрос. Что может произойти с человеком, если ему в стакан поместить кусочки магнита? Какими свойствами обладает магнит? Назовите самые большие магниты, которые вы знаете.
По загадкам.
2.Когда с тобою этот друг,
Ты можешь без дорог
Шагать на север и на юг,
На запад и восток.
( компас)
Вопрос. А будет ли компас действовать на Венере?
Ответ. Нет, так как у Венеры нет магнитного поля .
3.И в тайге, и в океане
Он отыщет путь любой.
Умещается в кармане
И ведет нас за собой.
(компас)
Вопрос. А в каких точках на Земле компас бесполезен?
Ответ. На Южном и Северном магнитных полюсах.
Из произведения Александра Беляева « Подводные земледельцы «.
4…Так вот: я думаю поймать подводную лодку Таямы, как игрушечную рыбку, при помощи магнита. Но так как «рыбка» велика, то и магнит должен быть особенный. Я опояшу металлическим кольцом наш подводный дом и при помощи тока большой мощности превращу это кольцо в электромагнит гигантской силы …
Вопрос. А как можно увеличить силу действия этого магнита?
Задачи для любителей истории.
1.Предание рассказывает. Много веков назад это было. В поисках овцы пастух зашел в незнакомые места, в горы. Кругом лежали черные камни. Он с изумлением заметил, что его палку с железным наконечником камни притягивают к себе, словно ее хватает и держит какая – то невидимая рука. Пораженный чудесной силой камней пастух принес их в ближайший город – Магнессу. Здесь каждый мог убедиться в том , что рассказ пастуха не выдумка – удивительные камни притягивали к себе железные вещи! Более того, стоило потереть таким камнем лезвие ножа, и тот сам начинал притягивать железные предметы: гвозди, наконечники стрел. Будто из камня, принесенного с гор, в них перетекала какая – то сила, разумеется, таинственная.
Задача. О каком камне идет речь в предании? Объясните описанное явление.
2.Основатель ислама пророк Мухаммед был захоронен в железном гробу. Легенда утверждает, что он висит в воздухе, ибо земля недостойна держать на себе столь святого человека, каким был посланник аллаха, принесший арабам новую религию. На поклонение этому чуду в аравийский город Медину до наших дней стекаются паломники-мусульмане из разных стран.
Задача. Как устроен этот трюк? Объясните это явление.
3.В ХIX веке прославился иллюзионист Антон Гамулецкий. В 1827 году он создал «Храм очарований, или Механический, физический и оптический кабинет», в котором демонстрировались различные трюки. Гамулецкий был талантливым конструктором автоматов. Посетители с восторгом и изумлением наблюдали петуха, который «совсем как живой» хлопал крыльями и кричал кукареку, механическую лающую собаку, говорящую на нескольких языках голову человека. Но самым удивительным созданием была фигура ангела, который парил в воздухе на верхней площадке лестницы при входе в « храм «. Хозяин предлагал каждому посетителю убедиться в отсутствии обмана. Ангел действительно висел между полом и потолком без всякой видимой поддержки.
4.По необозримым просторам пустыни идет караван. В желтой мгле утонул горизонт. Кругом, куда ни глянь, - безжизненные пески. Путь каравана далек и труден. Но люди уверенно продвигаются к своей цели. Их ведет небольшая полоска намагниченного железа, плавающая на пробке в воде, в глиняном сосуде, который надежно установлен в деревянной клетке между горбами белого верблюда, шагающего впереди. Стороны сосуда – путеводителя раскрашены в разные цвета. Время от времени человек, сидящий впереди, бросает взор на полоску железа: она чуть вздрагивает в такт шагам животного, но неизменно показывает одним концом на красный край кувшина, другим – на черный.
Задача. Как называется прибор, описанный выше?
5.Когда лава остывает, то соединения железа приобретает свойство намагничиваться, и тогда магнитное поле Земли накладывает на изверженные породы свою четкую печать: намагниченные частицы вещества располагаются уже не хаотично, а вдоль силовых линий поля. Определяя направление намагниченности у образцов, взятых на месте древнего извержения, не трудно вычислить, где находились тогда магнитные полюсы Земли и одновременно когда произошло извержение.
Задача. Расскажите о строении магнитов. Объясните свойства магнитов: наличие полюсов, намагничивание и размагничивание. Почему любой обломок магнита имеет два полюса ?
6.Даже небольшой обломок древней амфоры, найденный при раскопках, может рассказать многое. При этом, однако, нужно твердо знать, в каком положении по отношению к сторонам света находилась амфора при ее обжиге. Вот, например, какая удача ожидала палеомагнитологов на развалинах древнего Карфагена. Римские легионы завоевали и разрушили этот город в 146 году до н.э.. При раскопках ученые обнаружили гончарные мастерские, а в печах лежали еще не вынутые глиняные горшки, они обжигались в тот самый день, который стал для Карфагена последним.
Задача. Объясните, как археологи определили дату разрушения Карфагена по магнитным свойствам амфор?
Физический эксперимент.
Сборка и испытание электромагнита.
Приборы и материалы: источник тока, соединительные провода, катушка и сердечники к ней (железный, никелевый, феррит), компас, металлические опилки или мелкие гвозди.
Примечание. Исследуйте работу электромагнита с различными сердечниками и без них. Свои наблюдения зафиксируйте в таблице.
Название сердечника Действие электромагнита
1
2
3
Электромагниты в технике.
В 1934 году немецкий инженер Кемпер предложил создание магнитной подвески. Работа подвески Кемпера основана на том, что одноименные полюса магнитов отталкиваются.
Самый простой вариант – выложить как путь, так и днище поезда постоянными магнитами с соответствующей ориентацией полюсов; тягу будут создавать линейный электродвигатель. Такой двигатель имеет ротор и статор, растянутые в полосы. Обмотки статора включаются поочередно, создавая бегущее магнитное поле. Статор, укрепленный на локомотиве, втягивается в это поле и движет весь состав.
Однако магистраль с постоянными магнитами – дорогое удовольствие, да и подъемная сила их невелика. Другой вариант – использовать на составе и на рельсах электромагниты.
Работы по созданию магнитопланов ведутся уже не одно десятилетие в Германии, США, Японии, России.
Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов.
Ферромагнетик μ
КобальтНикельПервинмар ( кобальта23%, никеля43%, остальное железо)Сплав железоникелевый (пермалой-45:никеля45%, железа55%)Сплав железоникелевый (пермалой- 68: никеля 68%, железа 32%)Сталь вольфрамовая (углерода 1%, вольфрама 5%, остальное- железо)Сталь трансформаторнаяЧугун 1751120115000250002500006008000600-800
Интересный факт.
Английский физик 14 века Уильям Герберт изготовил шарообразный магнит, исследовал его с помощью маленькой магнитной стрелки и пришел к выводу, что земной шар – огромный космический магнит.
Геофизики узнали, каким было магнитное поле Земли тысячи и даже миллионы лет назад; у горных пород, что содержат железо, оказалась отличная магнитная память! Допустим, вылилась когда-то во время извержения вулкана лава, и пока остывала, намагнитилась в магнитном поле Земли. Потом поле изменилось, но у затвердевшей лавы осталась остаточная намагниченность. Измеряя ее, геофизики обнаружили, что магнитные полюсы Земли много раз менялись местами! Скажем, за последние миллион лет это случалось семь раз.
Домашний эксперимент.
1.Изучение свойств постоянных магнитов.
Приборы и материалы: магнит, компас, различные тела (резина, проволока, гвозди, деревянные брусочки и т.д.).
Примечание. Исследуйте свойства магнита и ответьте на вопросы:
1.)Какие тела притягивает магнит, а какие нет?
2.)Какие места магнита сильнее притягивают гвоздики?
3.)Как располагается магнитная стрелка компаса, если его помещать в разные места вблизи магнита?
2.Изучение магнитного свойства постоянного магнита.
Приборы и материалы: магниты полосовой, дугообразный, опилки или мелкие гвоздики (железные), картон, компас.
Примечание. Получите с помощью магнитов и железных опилок спектры, зарисуйте их и определите направление магнитного поля.
Номер опыта Магнитный спектр
1
2
О магнитах.
Используют их во многих науках,
А значит –это нужная штука.
Применяются в медицине они,
Хоть это не скальпель и не щипцы.
Без них не обходятся в технике тоже,
В электроприборах присутствовать могут.
Полюса два у них существуют,
Южный и северный их именуют.
Притягивать железо могут они,
А также отталкивать, хоть без руки.
Многие люди знают о нем,
Как и сейчас, так и с древних времен.
Речь о магните, конечно, идет,
Кому интересно, пусть книжку прочтет.
3.Электродвигатель и генератор электрического тока.
Физический словарик.
Генератор от латинского слова generator –родитель, производитель.
Ротор от латинского слова rotare – вращать.
Статор от латинского слова stator - стоящий неподвижно.
Историческая справка.
В 1831 году выдающийся физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции Фарадей провел множество опытов, в результате сконструировал первый электромашинный генератор тока, известный как «диск Фарадея».
После столь удачных экспериментов английского ученого за разработку пригодного для практики электрического двигателя принялись изобретатели многих стран. В 1834 году российский физик и инженер Б.С. Якоби построил электродвигатель, действие которого было основано на притяжении и отталкивании электромагнитов. Сходные по принципу действия двигатели сделали также Т.Девенпорт, П.Форман, Ч.Пейдж. Все эти устройства имели большие размеры, малую мощность, значительное магнитное рассеивание и низкий КПД. Для устранения столь серьезных недостатков потребовалось больше 50 лет.
В 1885 году итальянский физик Г.Феррарис и американский изобретатель Н. Тесла создали независимо друг от друга двухфазную систему. Тесла и Феррарис разработали первые конструкции подобных двухфазных электродвигателей (один из них – «диск Феррариса» – стал основой электрического счетчика, установленного в каждой квартире).
Однако дальнейшее развитие техники связано с более совершенной электрической системой – трехфазным током. Русский инженер М.О. Доливо –Добровольский первым предложил сделать ротор двигателя в виде так называемой беличьей клетки. В 11890 году Доливо –Добровольский построил трехфазный двигатель мощностью 3.7 кВт и трехфазный трансформатор, необходимый для передачи электроэнергии на большие расстояния. Продемонстрировать их действие удалось в 1891 году на Международной электротехнической выставке во Франкфурте.
Качественные задачи.
1.Из каких основных частей состоит электродвигатель?
2.Из каких основных частей состоит генератор электрического тока?
26. Какие преобразования энергии происходят в электродвигателе? В генераторе?
27. Где используются электродвигатели?
5.Кто и когда изобрел электродвигатель?
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
Вопросы.
1.Атом состоит из ядра и…
2.Катушка или…
3.Одно из состояний вещества.
4.Датский ученый.
5.Эта частица входит в состав ядра.
6.Харакитеристика электрических свойств вещества.
7.Входит в состав атома.
8.Единица измерения напряжения.
9.Один из создателей электрической лампочки.
10.Тело, способное притягивать к себе железные тела.
11.Величина, которую можно измерить мВ или кВ.
28. Нейтральная частица.
29. «Преобразователь.»
14.Электрическое, магнитное, гравитационное …
Ответы: 1.электрон,2.соленоид, 3.жидкость, 4.Эрстед, 5.протон, 6.сопротивление, 7.ядро, 8.Вольт, 9.Эдисон, 10.магнит, 11.напряжение, 12.нейтрон, 13.генератор, 14.поле.
Ключевое слово: «электродвигатель».
Задачи с техническим содержанием.
1.Какое устройство обеспечивает автоматическую перемену направления тока в витках обмотки якоря в электродвигателе постоянного тока?
Ответ. Коллектор и щетки.
2.Генераторы, приводимые в движение гидротурбинами, делают многополюсными, а турбогенераторы имеют лишь два полюса. Чем это вызвано?
Ответ. Скорость вращения гидротурбины мала. Чтобы выработать ток стандартной частоты 50Гц, гидрогенератор делают многополюсным. Паровая турбина имеет большую скорость вращения, поэтому турбогенератор обладает наименьшим числом пар полюсов.
3.В каком случае легче вращать ротор генератора, когда внешняя цепь разомкнута или замкнута? Почему?
Ответ. Когда цепь разомкнута.
Физический эксперимент.
1. Изучение электрического двигателя постоянного тока.
Приборы и материалы: модель электродвигателя разборная, источник питания, соединительные провода, нить, различные грузы, ключ.
Примечание. Соберите электродвигатель, подключите его к источнику питания и проверьте его работу. Изменяя полярность, наблюдайте за изменением вращения вала электродвигателя.
2.Изучение движения проводника с током в магнитном поле.
Приборы и материалы: источник питания, ключ замыкания, дугообразный магнит, катушка, провода соединительные.
Примечание. Соберите цепь с катушкой и поднося катушку к дугообразному магниту в максимально возможных вариантах рассмотрите и опишите взаимодействия катушки и магнита.
Номер опыта Положение катушки и магнита Наблюдения
1
2
3
4
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
0.36 км/ч= 0.78 кОм 60 мин=
30 мА= 0.2 МВ= 0.2 ч=
450кДж= 450 г= 34 мкКл=
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Магнитным полем называет-ся…2.Полюсом магнита называет-ся…3.Магнитной аномалией называется…4.Чем больше сила тока в катушке, тем магнитное поле…5.Электромагнитом называется…6.Генератором электрического тока называется…7.Магниты состоят из…8.Ротором называется… 21.Магнитное поле зависит…2.Магнитом называется…3.Магнитными бурями называются…4.Чем меньше витков в катушке, тем магнитное поле …5.Соленоидом называется…6.Электрическим двигателем называется…7.Магниты обладают следующими свойствами: …8. Статором называется…
IV Оптические явления.
1.Свет. Источники света. Законы распространения света.
Физический словарик.
Дуализм – от латинского слова daulis – двойной, двойственный.
Иллюзия – от французского слова illusion - обман, обманчивое представление.
Квант – от немецкого слова quantum –количество, масса, от латинского слова quantum –сколько.
Колориметр – от латинского слова color – цвет и metreo – измерять.
Корпускула от латинского слова corpuscula – тельце.
Люминесценция – от латинского слова lumen – свет и латинского слова escent –суффикс, означающий слабое действие.
Прожектор от латинского слова projectio – бросание вперед.
Фотон –от греческого слова photos – свет.
Экран – от французского слова ecran – ширма.
Историческая справка.
Известность как физик Ньютон получил после 1668 года, когда им была изготовлена первая модель телескопа-рефлектора. Это изобретение послужило поводом для его избрания членом Лондонского Королевского общества. В 1673 году на заседании ЛКО был зачитан доклад Ньютона «Новая теория света и цветов». Ньютон показал, что существуют монохроматические лучи различной цветности и что белый свет есть смесь этих лучей. В дальнейшем Ньютон развил свою теорию и поставил ряд новых оптических опытов. Взгляды ученого на природу света были довольно сложными. Ньютон пытался соединить представление о свете как о потоке корпускул с элементами волновой теории, принять которую в целом не мог, поскольку она не объясняла прямолинейность распространения света. Впоследствии, в 18 веке теория Ньютона была упрощена, и его имя оказалось неразрывно связано с корпускулярной теорией.
Историческая справка.
Крупнейшим вкладом Гюйгенса в развитие физики была его теория света. Свои результаты по оптике Гюйгенс излагал неоднократно на заседании Парижской академии еще в 1678 году, но лишь в 1690 году, достигнув в своих исследованиях необходимой ясности и законченности, он создал «Трактат о свете».В этом трактате он смог вывести законы отражения и преломления света. Несмотря на большие достижения теории Гюйгенса, невозможность объяснения в ее рамках прямолинейности распространения света и других оптических эффектов привела к тому, что представления Гюйгенса о свете не получили всеобщего признания и были возрождены лишь в начале 19 века.
Качественные задачи.
1.Какие источники называются искусственными? Естественными?
30. С какой скоростью распространяется свет? От чего зависит скорость распространения света?
3.Приведите примеры химического, теплового действия света.
Химическое действие Тепловое действие
31. Сделайте чертеж и покажите образование тени и полутени.
32. Приведите примеры естественных и искусственных источников света.
Естественные Искусственные
6.Что называется точечным источником света? Приведите примеры, когда источник света можно считать точечным, а когда нет.
Точечный источник света Не относится к точечному источнику света
Задачи для любителей литературы.
Из пословиц и поговорок.
1.Солнце без огня горит.
Вопрос. К какому источнику света можно отнести солнце ?
Ответ. К тепловому.
2.Солнце – сияет, а месяц светит.
Вопрос. Чем отличаются данные источники света ?
Ответ. Солнце генерирует электромагнитные волны, а луна лишь отражает свет.
По произведению Л. Н. Толстого « Набег».
3.Длинные тени домов, деревьев, заборов ложились красиво по светлой пыльной дороге…
Вопрос: Где должен находится источник света, чтобы тени были длинные? Сделайте чертеж и покажите, как образуется тень от дерева или дома.
По роману Николая Носова « Незнайка на Луне «.
4…Однажды, проснувшись ночью, Знайка взглянул на лунит, и ему показалось, что камень в темноте светится каким-то мягким голубоватым светом…
Вопрос. Какое явление может объяснить свечение « лунита « ?
Ответ. Люминесценция .
5…Знайка положил на стол перед рассевшимися вокруг коротышками лунный камень и принялся рассказывать о том , что в природе встречаются вещества , которые приобретают способность светиться в темноте , после того как подвергнутся действию лучей света .
Вопрос. О каком явлении рассказывал Знайка ?
Ответ. Люминесценции.
Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия «.
6.Снова отмель. Причудливые стволы и ветви кораллов освещены изнутри голубым , розовым , зеленым , белым огнем . Одни кораллы горят бледным мигающим светом , другие – как накаленный добела металл …
Вопрос. Объясните происхождение свечения кораллов .
Задачи по загадкам.
7.Поутру – в сажень,
В полдень – с ладонь,
К вечеру – через поле хватает.
( тень )
Вопрос. Объясните изменение размеров тени.
8.Ты за ней – она от тебя,
Ты от нее – она за тобой.
( тень )
Вопрос. Определите длину тени от человека в солнечный день, если длина тени от метровой линейки равна 1.5 м.
Ответ. Если принять за рост человека 1.8 м, то длина тени будет равна 2.7 м.
9.Пресное молоко
На пол льют,
Ни ножом, ни зубами,
Соскоблить нельзя.
( солнечный луч )
Вопрос. Какие свойства распространения света вы знаете ?
10.Ты упала мне под ноги,
Растянулась по дороге.
И нельзя тебя поднять,
И нельзя тебя прогнать.
На меня ты так похожа,
Будто я шагаю лежа.
( тень )
Вопрос. Измерения показали, что длина тени от человека в 1.7 раза меньше его натуральной высоты. Какова высота Солнца над горизонтом?
Ответ.60 град.
По поговоркам и пословицам.
11.Светит да не греет , только напрасно у бога хлеб ест.(луна )
Вопрос. К какому виду источников света относится луна ?
Ответ. Луна отражает солнечный свет, то есть не является тепловым источником .
12.Чего с земли не подымешь ?( тень )
Вопрос. Объясните образование тени на земле .
Ответ. Тень образуется вследствие прямолинейного распространения световых лучей .
13.Поутру с сажень , в полдень с пядень , а к вечеру через поле хватает . (тень)
Вопрос. Почему длина тени в течение дня изменяется ?
Ответ. Потому что изменяется высота Солнца над горизонтом .
14.В великий четверток полнолуние – весной большая вода .
Вопрос. Всегда ли в полнолуние можно наблюдать лунные затмения? А солнечные ?
15.Молодой месяц обмывается ( о перемене погоды в новолуние ).
Вопрос. Почему мы наблюдаем новолуние и фазы луны ?
16.Лучи веером во все стороны .
Вопрос. Объясните пословицу с точки зрения физики .
Ответ. Так говорят о лучах света от источника .
17.В окно всего света не оглянешь .
Вопрос. Объясните пословицу .
18.Солнца в мешок не поймаешь .
Вопрос. Объясните пословицу .
19.В потьмах и гнилушка светит.
Вопрос. Объясните пословицу .
Ответ. Свечение вещества при протекании химических реакций называется хемилюминисценцией. Свечение, возникающее в различных живых организмах, тоже обусловлено химическими процессами, протекающими в них. Эта разновидность хемилюминисценции называется биологолюминисценцией (свечение светлячков , моллюсков и др .)
20.Белый свет не клином сходится .
Вопрос. Каковы законы распространения света?
Задачи для любителей географии.
1.Остров Врангеля является заповедником, расположенным в природной зоне, именуемой географами арктической пустыней. На человека, никогда не бывавшего в Арктике, природа этого края производит неизгладимое впечатление. Десять месяцев – с сентября по июнь – на острове царствует зима. В самый разгар ее, с середины ноября по январь, солнце здесь не показывается над горизонтом – наступает полярная ночь. Бескрайние снежные равнины острова и ледяные просторы окружающих морей сливаются в сплошную однообразную белую пустыню, освещаемую лишь светом луны или полярного сияния.
Вопрос. К какому виду источников света можно отнести свет от луны и полярное сияние?
Ответ. Это естественные источники света.
2.Если в Сахаре стоит тихая погода и небо не затянуто поднятой ветром пылью, трудно найти более красивое зрелище, чем закат солнца в пустыне. Небо в лучах заходящего солнца каждый раз поражает новыми сочетанием оттенков – это и кроваво-красный, и розово-перламутровый, незаметно сливающийся с нежно-голубым цветом. Все это громоздится на горизонте в несколько этажей, горит и сверкает, разрастаясь какими-то причудливыми, сказочными формами, а затем постепенно угасает. Тогда почти мгновенно наступает абсолютно черная ночь, темноту которой не в силах рассеять даже яркие южные звезды.
Вопрос. О каких источниках света идет речь?
Ответ. О естественных : о Солнце и звездах.
3.Животный мир Мадагаскара по своеобразию можно сравнить только с австралийским. Главное сокровище фауны острова – это, конечно, лемуры. Эти забавные зверьки, напоминающие помесь обезьяны с кошкой, обитают в лесах и ведут ночной образ жизни. У них большие, светящиеся в темноте глаза и пронзительный голос, напоминающий капризный плач ребенка.
Вопрос. О каких источниках света идет речь?
Ответ. Глаза лемура отражают свет, их можно назвать точечными источниками естественного света.
4.Где бы не оказался человек в результате аварийной ситуации (на суше или океане, в джунглях или в пустыне), решил ли остаться на месте или отправиться в путь, он в первую очередь должен сориентироваться, определить свое место расположения. Направление на север в северном полушарии определяют, став в полдень спиной к солнцу. Тень, отброшенная телом, словно стрелка укажет на север. При этом запад будет по левую руку, а восток по правую. В южном полушарии все наоборот: тень ляжет на юг, а запад и восток окажутся соответственно справа и слева.
Вопрос. Почему образуется тень? Можно ли Солнце считать точечным источником? Как еще можно определить по движению солнца стороны света?
Ответ. Если тень четкая, то Солнце –точечный источник света, если размытая – то нет.
Физический эксперимент.
Обнаружение тени и полутени.
Приборы и материалы: источники света: лампочка накаливания, свеча, люминесцентная лампа, экран и различные предметы.
Примечание: настройте источники света и поместите между экраном и источником света какой-нибудь предмет. Получите на экране четкую тень и полутень. Зарисуйте увиденное и объясните образование тени и полутени.
Номер опыта Рисунок Вывод
1
2
3
Домашний эксперимент.
Возьмите метровую палку и на улице измерьте размеры ее тени. Затем, измеряя тени от деревьев, домов, столбов, определите реальные размеры.
Точные размеры палки Длина тени Длина тени от объекта Размеры объекта
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Высота столба, дающего тень длиной 50 см, равна 2 м. Длина тени от дома 4 м. Определите высоту дома.2.Определите положение тени и полутени. 21.Длина тени от ели высотой 2 м равна 40 см. Какова высота березы, стоящей рядом, если длина тени от нее 2м?33. Определите положение тени и полутени.
31.Длина тени от дерева высотой 2 м равна 3 м. Какова высота столба, если длина тени от него 4.5 м?2.Определите положение тени и полутени. 41.Длина тени от метровой линейки 50 см. Определите высоту дома, если длина тени от него 1 м 50 см.2.Определите положение тени и полутени.
Задачи для любителей истории.
1.Кносский дворец был построен в начале II тыс.до н.э., и поэтому ни о каком искусственном источнике света, кроме огня, говорить не приходится. Так как огонь использовался в вечернее время, то днем нужно было поддерживать естественное солнечное освещение. Кносский дворец состоял из огромного количества помещений, и солнечного света, проникавшего внутрь, было недостаточно. Поэтому во дворце были созданы световые колодцы, своего рода «дыры», пронизывавшие все здания сверху донизу. Таким образом, без какого- либо искусственного источника света во дворце было нормальное дневное освещение. И, благодаря тому, что внутрь не проникали прямые солнечные лучи, всегда ощущалась прохлада . [5]
Задача. Какие источники света относятся к искусственным, естественным? Предложите свои способы освещения зданий, без применения искусственных электрических приборов.
2…В один из сентябрьских дней 1864 года дьячок собора, что в старой Ладоге, возвращался навеселе домой. Шел мелкий осенний дождь. Время от времени тишину нарушал свист крыльев уток, летящих с Волхова . Утки пугали Федора .Он крестился и вспоминал о том, что рядом , в темноте , высокий обрыв к реке .И вдруг , прямо на него налетел невесть откуда появившийся «нечистый». Он светился и хлопал крыльями подобно птице …Невиданная «жар-птица» пугала суеверных людей, пока не наступили первые холода и гнездовавшие на Волхове утки не улетели на юг.
Задача. Почему утки ночью светились? Как называется такое свечение?
3.В ХVIII веке на побережье Кубы высадились англичане, а ночью увидели в лесу мириады огней. «Островитян слишком много, - решили захватчики, - нужно отступать, пока не поздно !» Куба в тот раз была спасена от колонизаторов.
Задача. Что же на самом деле испугало англичан? Объясните механизм такого свечения .
Задачи для любителей биологии.
1.Особенно красиво ночное море в тропиках. Полное впечатление, что море горит, полыхает, переливается красками. Бывает, что за кормой идущего судна на воде вспыхнет яркий зеленовато – белый свет. Пылающее пятно растет и постепенно окружает теплоход кольцом. Затем оно отделяется от судна, и тогда кажется, что это зарево большого города. Источником такого свечения являются живые микроорганизмы.
Задача. Объясните свечение микроорганизмов.
2.Очень интересно спасает свою жизнь морской червь. Когда краб перекусывает его, задняя часть червя ярко вспыхивает. Краб устремляется к ней, пострадавший червь прячется, и через некоторое время на месте отсутствующей части отрастает новая. Свечение некоторых глубоководных существ настолько сильно, что создается впечатление, будто они излучают молнии.
3.В Бразилии и Уругвае водятся красновато – коричневые светлячки с рядами ярко – зеленых огоньков вдоль туловища и ярко – красной лампочкой на голове. Известны случаи, когда эти природные светильники – обитатели джунглей – спасали жизнь людей: во время испано-американской войны врачи производили операции при свете светлячков, насыпанных в бутылку.
Задачи для любителей химии.
1.Гамбургский алхимик Бранд всю жизнь искал секрет получения «философского камня», чтобы превращать медь в золото. Однажды он взял для получения этого «камня» мочу. Налил в сосуд и стал подогревать. Когда жидкость полностью испарилась, на дне реторты остался черный осадок .Бранд решил прокалить его на огне. На внутренних стенках сосуда стало накапливаться белое вещество, похожее на воск. Оно светилось ! Потрясенный алхимик решил, что он осуществил, наконец, мечту своей жизни. Однако все попытки обладателей светящегося вещества получить с его помощью золото или серебро из неблагородных металлов оказались пустой затеей. Это был ранее неизвестный химический элемент – фосфор (слово «фосфор» означает « несущий свет «).
Задача. Почему фосфор светится? При каких условиях он светиться не будет?
О луче света ( Наталья Чепкасова).
Солнца лучик маленький,
Солнца лучик тоненький
Заглянул вдруг в спаленку,
Засветился в комнатке.
Спрятался за стульчиком
У моей кроватки,
И сказал я лучику:
«Поиграем в прятки!»
Я под подушку спрятался
Под одеяло.
«Вставай, сыночек маленький!» –
Вдруг мама мне сказала.
2.Отражение света.
Качественные задачи.
1.Что называется зеркальным отражением, а что диффузным отражением света? Приведите примеры зеркального и диффузного отражения света.
2.Почему не видя источника света, мы можем видеть предметы, окружающие нас?
3.Почему Луна меняет свою форму на небосводе?
4.Почему Венера в телескоп видна в форме серпа?
5.Как будет изменять свою форму Земля, если ее наблюдать с поверхности Луны?
34. Почему мы днем не можем видеть звезды?
35. Будем ли мы видеть звезды в течение суток с поверхности Луны?
8.Почему при одном и том же источнике света одни тела кажутся светлее, а другие темнее?
9.Посторйте дальнейший ход лучей при зеркальном отражении.
36. Являетесь ли вы источником света? А ваша книжка? Как называются такие источники света?
Задачи для любителей литературы.
По произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила».
1…И благовонных миртов ряд,
И кедров гордые вершины,
И золотые апельсины
Зерцалом вод отражены …
Вопрос. Отражение в воде. Сделайте чертеж и покажите, как отражаются предметы в воде. Сформулируйте закон отражения света .
Ответ. Закон отражения света : луч падения, перпендикуляр, луч отражения лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения .
Из произведения М. Булгакова « Мастер и Маргарита «
2.Опять наступило молчание, и оба (Бегемот и Коровьев), находящиеся на террасе глядели , как в окнах , повернутых на запад, в верхних этажах громад зажигалось изломанное ослепительное солнце. Глаз Воланда горел так же, как одно из таких окон , хотя Воланд был спиною к закату .
Вопрос. Какое физическое явление наблюдали Бегемот и Коровьев в этот момент ?
Ответ. Это явление отражения света.
По произведению М. Ю. Лермонтова « Кавказкий пленик».
3.Гляделися в зерцало вод,
И лица их в нем трепетали,.
Сплетаясь в тихий хоровод.
Вопрос. Как образуется изображение в воде ? Сделайте чертеж.
4.Последний солнца луч златой
На льдах сребристых догорает…
Вопрос. О каком явлении идет речь в этом отрывке ?
Ответ. О явлении отражения света .
По произведению И. С. Тургенева «Записки охотника»
5.Погода стояла прекрасная: белые круглые облака высоко и тихо неслись над нами, ясно отражаясь в воде; тростник шушукал кругом; пруд местами, как сталь, сверкал на солнце…
Вопрос: Вследствие чего так ярко сверкал пруд?
Ответ: Отражение света.
По стихотворению Я. П. Полонского .
6…Пронеслась буря –
И дождем, и градом
Пролилась туча
Над зеленым садом.
Боже! На листочках
Облетевшей розы,
Как алмазы, блещут
Не мои ли слезы ?
Вопрос: Почему капли воды « как алмазы блещут «?
Ответ: Капли воды отражают солнечный свет и поэтому сверкают на солнце, как алмазы .
По загадкам.
7.Я всегда со светом дружен .
Если солнышко в окне ,
Я от зеркала , от лужи
Пробегаю по стене .
( солнечный зайчик )
Вопрос. Объясните образование солнечного зайчика .
Ответ. Отражение света от зеркала .
По пословицам и поговоркам.
8.Ржавое железо не блестит .
Вопрос. Почему ржавое железо не блестит ?
9.Что это за месяц ? Когда светит , а когда нет .
Вопрос. Почему месяц может светить ?
Ответ. Луна отражает свет от Солнца.
10.Вода зеркалит.
Вопрос. Почему вода может отражать свет , также как и зеркало ? Каким свойством обладают отраженные от воды лучи ?
Ответ. Отраженные от воды лучи являются поляризованными , это можно проверить с помощью поляроида .
Задачи для любителей географии.
1.Самым красивым водопадом в Исландии считают Гудльфосс («Золотой водопад») на реке Хвитау, недалеко от большого Гейзера. Двумя ступенями высотой 20 и 36 метров падает тут река в узкое ущелье глубиной 70 метров и мчится по нему пять километров до выхода на равнину. Живописность водяных струй особенно выигрывает из-за контраста цветов молочно-белого потока (Хвитау по-исландски –«белая») и иссиня-черных базальтовых скал, на которые шумно обрушивается Гудльфосс.
Вопрос. Объясните образование цветов у водопада Гудльсофф.
Ответ. От воды свет полностью отражается, и мы видим молочно-белый поток, базальтовые скалы свет полностью поглощают, поэтому мы видим черные скалы.
2.Жемчужиной Тирренского моря является остров Капри, где в сказочных гротах, выточенных волнами в прибрежных скалах, путешественник забывает обо всем на свете, наслаждаясь, словно музыкой, игрой света, воды и камня. Самый необыкновенный из них это Голубой Грот. Попасть в него можно только с воды, и только в тихую погоду. Голубая вода, голубые своды грота… Даже воздух кажется напоенным нежной лазурью. Все это озарено неизвестно откуда проникающими лучами солнца. Если бросить что-нибудь в воду – медную монету или камешек- то предмет принимает в глубине серебристый оттенок. Свет, как оказывается, попадает в грот не через узкую щель, сквозь которую протиснулась лодка, а через другое, более широкое отверстие в другом конце грота. Лучи светила, падая через морскую воду на камни дна, отражаются и освещают грот сквозь голубую толщу воды неземным, фантастическим отсветом.
Вопрос. Покажите на чертеже ход лучей от Солнца. К какому виду источников света можно отнести отраженный от воды свет?
Ответ. Естественный источник света.
3.Кымсанган – это живописное нагромождение горных хребтов, зубцов, пиков самого диковинного образа в Корее. В солнечную погоду скалистые вершины, порожистые пенные протоки каскады в ущельях переливаются всеми цветами радуги. Особенно хорош Кымсанган в сентябре-октябре, когда кончаются муссонные дожди, а листва деревьев, тронутая кистью осени, добавляет к зелени сосен и кедров все оттенки желтого и красного цветов.
Вопрос. Объясните происхождение этих цветов.
4.Когда плывешь по Телецкому озеру от его туристической «столицы» – поселка Артыбащ, расположенного у истоков стремительной красавицы Бии, сказочной красоты виды сменяют друг друга, словно в калейдоскопе. Точно фантастический страж Алтын-Коля. Высится над озером гора Ажи, над которой висит белое облако. Облик озера меняется по нескольку раз в сутки. В лучах утреннего солнца оно кажется малиновым, в ясный день – голубым, в сумерки – черным, как деготь, а в лунную ночь его вода сияет, как расплавленное золото.
Вопрос. Объясните изменение окраски озера в течение суток? Какое явление отвечает за это?
Ответ. Отражение света.
5.Особой красотой отличаются бабочки Мадагаскара. Голиафу – самую крупную из них – нетрудно принять за птицу. Это коричневая бабочка с розовым брюшком. Удивительно живописна урания, справедливо считающаяся самой красивой бабочкой в мире. Ее крылья переливаются, кажется, всеми возможными красками. Поражает причудливым узором на крыльях и бабочка мадагаскария.
Вопрос. Можно ли считать, что переливы на крыльях у бабочки это следствие отражения света?
Ответ. Да, но и большую роль играет дифракция света.
6.На северо-западе США, в сердце Великих Равнин, недалеко от поросшего соснами невысокого хребта Блек –Хиллс, находится удивительная гора. Услышанная от индейцев легенда побудила бледнолицых переселенцев, пришедших в эти места, дать горе выразительное название Девилс –Тауэр, то есть Башня Дьявола. Молнии ударяют в ее плоскую вершину, поскольку на обширной равнине в предгорье Скалистых гор Башня Дьявола – единственный такого рода объект.
Вопрос. К какому виду источников света относится молния?
Ответ. Молния – естественный источник света.
Физический эксперимент.
Изучение отражения света.
Приборы и материалы: зеркало на подставке, лазерная указка, транспортир, штатив с лапкой, картон, экран.
Примечание. Закрепите указку в лапке штатива. Получите отраженный луч на экране. Мысленно проведите перпендикуляр к зеркалу и измерьте угол падения и угол отражения. Измените угол падения луча и повторите измерения.
Номер опыта Угол падения Угол отражения
1
2
3
Задачи для любителей биологии.
1.Серебрянка – это единственный паук, обитающий в воде наших пресных водоемов ( на воде есть и другие ). А серебрится он от воздуха, прилипшего к волоскам его тела. Вытащишь паучка из воды , и нет никакого серебра , обычный черный паучок .
Задача. Почему же паучок серебрится с точки зрения физики ?
2.Многие из вас наверняка испытывали чувство страха, увидев внезапно в темноте два светящихся глаза кошки. Каждый, кто когда-нибудь ловил рыбу или наблюдал за этим со стороны, помнит чувство восхищения, которое охватывает при взгляде на блестящую чешую, переливающуюся цветными радугами. Оба явления – светящиеся глаза кошки и блеск рыбьей чешуи – возникают из-за способности некоторых биологических тканей отражать свет. Многие животные имеют хорошо отражающие свет поверхности . Эти поверхности , хотя и не металлические , отражают свет не хуже полированного металла .Во всех этих случаях отражение является результатом интерференции световых волн на тонких пленках . [ 7 ]
Задача. Оцените толщину тонкой пленки воды на чешуе рыбы при этом явлении .
Задачи для любителей истории.
1.Технология производства сусального золота в Мьянме сохраняется в отличие от России со времен средневековья. Из золота сначала тянут тонкую проволоку, потом ее расплющивают молотками до толщины оберточной фольги. Эту ленту режут на куски. Каждый квадратик золота перекладывают плотной бумагой, сделанной из бамбука, стягивают ремнями из оленьей кожи, в течение шести часов колотят деревянным молотком. Конечный результат – тончайшие золотые кружочки, разлетающиеся даже от дыхания человека, находящегося на расстоянии 1 метра. Ленточки, переложенные бумагой, и продают верующим как жертвенное золото . Ослепительный золотой блеск храмов и пагод , буддийских божеств выделяют их даже среди ярких красок Мьянмы .
Задача. Как объяснить ослепительный блеск сусального золота? Будет ли это золото блестеть в абсолютно черной комнате?
Оптические иллюзии.
3.Зеркала
Физический словарик.
Перископ –от греческого слова peri – возле, около и греческого слова skopeo –смотрю, наблюдаю.
Сфера – от греческого слова spharia –шар.
Фокус –от латинского слова focus –очаг, огонь.
Историческая справка.
В 4 веке до нашей эры зародилась катоприка ( от греческого слова катоприкос, что означает зеркальный) – раздел оптики, в котором изучают зеркала и принципы отражения. Первые трактаты по оптике и катоптрике принадлежат знаменитому геометру Евклиду, жившему в 3 веке до нашей эры. Его продолжатели – Архимед, Герон и Птолемей, изучая различные типы зеркал (плоские, вогнутые, выпуклые, сферические, параболические), сумели достичь в этой области важных результатов. В частности, в сочинении Герона Александрийского описывается, как изготовить зеркало, в котором правая сторона будет видна слева, а левая –справа, а не наоборот, как в обычном зеркале; как можно увидеть то, что происходит сзади нас; наблюдать за тем, что делают люди на улице, не выходя из дому; видеть себя стоящим на голове, с тремя глазами и двумя носами и т.д. Похоже, греки знали толк не только в серьезной, но и в занимательной науке!
Качественные задачи.
1.Для чего при изготовлении зеркал стекло тщательно полируют?
2.Угол падения луча на зеркало равен 30 градусов. Чему равен угол отражения луча?
3.Улитка движется к зеркалу со скоростью 1 см/мин. С какой скоростью приближается к зеркалу изображение улитки?
4.Человек находится на расстоянии 2 м от плоского зеркала. На каком расстоянии находится от зеркала изображение?
5.При каком угле падения луча на зеркало падающий и отраженный лучи совпадают?
6.Постройте изображения в зеркалах.
Задачи для любителей литературы.
По произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила».
1…Напрасно зеркало рисует
Ее красы, ее наряд:
Потупя неподвижный взгляд,
Она молчит, она тоскует …
Вопрос. А как строится изображение в плоском зеркале? Расскажите об особенностях изображения в плоском зеркале.
Ответ. Изображение в плоском зеркале строится на основе закона отражения света. Изображение обладает следующими особенностями: оно мнимое, прямое, равное по размерам предмету, симметричное, находится на таком же расстоянии от зеркала, что и предмет .
Из произведения А. Солженицына « В круге первом «
2.Прянчиков, как притянутый, остановился около зеркала. Он подошел к нему очень близко, с удовлетворением рассмотрел свое чистое, свежее лицо… Потом стал медленно отходить, неотрывно оглядывая себя в анфас, в три четверти и в профиль.
Вопрос. Сделайте чертеж. Какие минимальные размеры должно иметь зеркало ( плоское ), чтобы человек видел свое изображение в три четверти, в полный рост ?
Ответ: Если высота человека h , то чтобы он видел себя в полный рост необходимо плоское зеркало размерами 0.5h , а в три четверти 3/8 h.
По Козьме Пруткову .
37. Смотри вдаль – увидишь даль ,
смотри в небо – увидишь небо ,
взглянув в маленькое зеркальце ,
увидишь только себя .
Вопрос. А можем ли мы увидеть полное изображение в маленьком зеркальце?
По роману Николая Носова « Незнайка на Луне «.
4.Внизу, вдоль тротуаров, были выставлены кривые зеркала, и каждый мог вдосталь нахохотаться, глядя на отражение своей вытянутой, сплюснутой или перекошенной самым неестественным образом физиономии…
Вопрос. В чем разница между плоским и сферическим зеркалом ? Сделайте чертежи и покажите, в каком зеркале можно получить уменьшенное изображение, увеличенное изображение, равное по размерам предмету изображение.
Ответ. Сферическое зеркало имеет сферическую поверхность, а плоское зеркало имеет поверхность плоской формы. В сферических зеркалах имеется точка, в которой параллельный пучок света собирается – фокус. В плоском зеркале размеры предмета и изображения всегда равны .
Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия «.
38. Ихтиандр оттолкнулся от люстры и поплыл к пальмам. Вдруг он в изумлении остановился. Навстречу ему плыл какой-то человек, повторяя его движения. «Зеркало», - догадался Ихтиандр. Это огромное зеркало занимало всю стену, тускло отражая в воде внутреннее убранство салона …
Вопрос. Если Ихтиандр плыл со скоростью 5 м/с относительно зеркала, то с какой скоростью перемещалось его изображение относительно зеркала?
Ответ. 5 м/с
6.За конусом расстилалась блестящая поверхность воды , в которой , как в зеркале , отражались подводные предметы : скалы , водоросли и рыбы .
Вопрос. Размеры рыбки, которую увидел Ихтиандр, равны 15 см. Чему равны размеры изображения этой рыбки в зеркале?
Ответ. 15 см.
7.Ихтиандр повернулся на грудь, поплыл к берегу и уселся под водою меж скал, невдалеке от отмели. Рыбаки сошли с лодки в воду и тянули лодку на берег. Один из них отпустил ноги по колени в воду. Ихтиандр видел над водой безного рыбака, а в воде – только его ноги , а они снова отражались в зеркале водной поверхности .
Вопрос. Какое явление описывает писатель – фантаст ?
По загадкам.
8.Прозрачное озеро.
Себя видно,
А дна не найдешь.
( зеркало )
Вопрос. Какое изображение мы видим в зеркале? Постройте изображение любого предмета в зеркале. Определите минимальные размеры зеркала, в котором видна 1/3 часть предмета.
Ответ. Если размеры предмета равны h, то размеры зеркала должны быть не меньше 1/6 h.
9.Языка нет ,
А правду скажет .
( зеркало )
Вопрос. Всегда ли зеркало « говорит « правду ?
Ответ. Нет. Существуют сферические зеркала, в которых изображения получаются уменьшенными или увеличенными.
Вопрос. Если в этих зеркалах предмет поместить на расстоянии, равном фокусному от зеркала, какое изображение получится?
Ответ. В вогнутом зеркале получится мнимое, прямое, увеличенное изображение. В выпуклом зеркале мнимое, прямое, уменьшенное изображение.
10.В стуле вода,
В огороде стрела;
За морем огонь
Добро ясно горит.
( зеркало )
Вопрос. Какие минимальные размеры должно иметь плоское зеркало, чтобы в него можно было бы увидеть человека высотой 2 м в полный рост?
Ответ. 1 м, зеркало должно располагаться на уровне глаз.
39. Золото гумешко,
Овсяный бережок.
( зеркало )
Вопрос. Вы, стоя у плоского зеркала держите свечу в правой руке. В какой рук будет свеча у вашего изображения?
Ответ. В левой.
12.Я увидел свой портрет,
Отошел – портрета нет.
( зеркало )
Вопрос. Мы видим свое изображение, стоя в двух метрах от зеркала. На каком расстоянии мы видим свое изображение?
Ответ. 4 м.
13.И сияет, и блестит,
Никому оно не льстит,
А любому правду скажет –
Все, как есть, ему покажет.
( зеркало )
Вопрос. А в каких зеркалах можно получать увеличенное изображение предмета ?
Ответ. В вогнутых сферических зеркалах, если предмет находится между фокусом и зеркалом, то мы получаем увеличенное, мнимое изображение. Если же предмет поместить между фокусом и центром зеркала, то мы получим увеличенное, действительное изображение.
Вопрос. А в каких зеркалах можно получать уменьшенное изображение?
Ответ. В сферическом выпуклом зеркале всегда мы получим уменьшенное, мнимое изображение. А в сферическом вогнутом зеркале мы получим уменьшенное, действительное изображение, если поместим предмет дальше центра зеркала.
По пословицам и поговоркам.
14.Худая харя зеркала не любит.
Зеркало не виновато, коли рожа крива.
На зеркало нечего пенять, коли рожа крива.
Вопрос. Какие особенности имеет изображение предмета в плоском зеркале ?
Ответ. Изображение в зеркале мнимое. Расстояние от зеркала до изображения равно расстоянию от предмета до зеркала. Линейные размеры предмета равны линейным размерам изображения .
15.В кривом зеркале и рот на боку.
Вопрос. А какие виды зеркал вы знаете ?
Ответ. Зеркала делятся на плоские, сферические: вогнутые и выпуклые , цилиндрические : вогнутые и выпуклые.
Задачи для любителей биологии.
1.Внутренние оболочки глаза у кошки подобны вогнутому зеркалу. Они собирают все лучи света в одну точку и сконцентрированным направленным пучком отражают их. Отраженный и более яркий пучок света выходит через зрачок и особенно хорошо заметен в темноте. Вот почему глаза кошки «горят», как два маленьких прожектора .
Задача. Сделайте чертеж и покажите ход лучей в этом случае.
Физический эксперимент.
Изучение свойств плоского зеркала.
Приборы и материалы: стекло, свеча, линейка, спички.
Примечание. Установите стекло напротив горящей свечи и получите в нем изображение свечи. Измерьте расстояние от свечи до стекла и от стекла до изображения, а также размеры свечи и изображения. Измените расстояние от стекла до свечи и проделайте вновь измерения.
Номер опыта Расстояние от предмета до стекла ( м) Расстояние от изображ. до стекла(м) Размеры предмета(м) Размеры изображения(м)
1
2
3
Сделайте вывод.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале. 21.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале.
31.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале. 41.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале.
Оптические иллюзии.
Задачи для любителей географии.
1.Обнаружить местонахождение людей в лесной чаще или в спасательной шлюпке среди океанских просторов не всегда легко. Весьма эффективным сигнальным средством служит зеркало. «Солнечный зайчик» сигнального зеркала, изготовленного Чечони (механик дирижабля «Италия», потерпевшего катастрофу в Центральной Арктике весной 1928 года) из деревянной дощечки, оклеенной станиолем из-под плитки шоколада, оказался «единственным сигналом, который летчик своевременно заметил» (командир итальянского спасательного самолета). Действительно вспышку от такого зеркала обнаруживают на расстояние 24 км, то есть раньше, чем любой другой визуальный сигнал.
Вопрос. Что такое «вспышка» от зеркала? Если угол падения света на зеркало 70 градусов, чему будет равен угол отраженного луча?
Ответ. Это отражение света. 70 градусов.
2.Самым сложным и непреодолимым препятствием в Арктике считается открытая вода – разводье и полыньи. Узнать о них можно заранее по цвету неба, в котором, словно в гигантском зеркале, отражается поверхность океана.
Вопрос. А каков цвет неба в этом месте?
Ответ. Более светлый.
Интересный факт.
В легендах и мифах многих народов зеркалам придается мистическая сила – считается, что за зеркальной поверхностью живут невидимые духи, которые могут оказывать определенное влияние на жизнь реальных людей. Верить или не верить в фольклорные истины – каждый решает для себя сам, но современные ученые частенько высказываются о зеркалах не менее уважительно, чем герои народных сказок.
Чтобы зеркалу было уютно в вашем доме и оно отражало жизнь в самом благоприятном свете, его нужно правильно разместить. Чаще всего считается, что зеркало должно висеть там, где посветлее. На самом деле хорошее освещение требуется не самому зеркалу, а тому объекту, который будет внимательно вглядываться в свое отражение. Зеркалам же совершенно противопоказан яркий солнечный свет и близость отопительных приборов – они стремительно мутнеют. Держать в доме помутневшее зеркало – дурная примета.
Ни в коем случае не рекомендуется держать зеркало с отколотым краем или трещиной – считается, что оно моет повредить хозяевам дома, отражающимся в ущербном виде. Конечно, это не правда, но то, что треснутое зеркало может просто упасть и кого-нибудь травмировать – это точно.
4.Преломление света.
Физический словарик.
Рефракция от позднелатинского слова refractio – преломление.
Историческая справка.
Закон, которому подчиняется преломление, пытались найти сначала греческие, а позже арабские ученые. Вителлий, поляк по происхождению, живший в Италии в 13 веке, обнаружил свойство обратимости световых лучей: углы между лучами и перпендикуляром к поверхности не зависят от того, с какой стороны свет пересекает преломляющую поверхность. Но автором закона преломления считается голландец Виллеброрд Снелль ( Снеллиус) экспериментально открывший его в 1621 году.
Снелль утверждал, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно. Впоследствии было обнаружено, что чем плотнее вещество, тем больше это отношение. Постоянную величину назвали показателем преломления.
Это явление получило свое объяснение и приверженцами корпускулярной теории, и последователями волновой теории. Декарт считал, что скорость световых частиц в плотной среде больше, чем в воздухе. Гюйгенс утверждал обратное: чем плотнее среда, тем медленнее в ней движутся волны. Показатель преломления указывает, во сколько раз скорость волн во второй среде меньше, чем в первой.
Качественные задачи.
1.В какой среде скорость больше в стекле или в алмазе?
2.В какой среде скорость больше в воде или в воздухе?
40. Может ли скорость в какой-либо среде быть больше 300000 км/с?
41. Показатель преломления стекла 1.4. Что означает это число?
5.Мы наблюдаем свет через стеклянную банку. Сколько раз преломился световой луч до нашего глаза?
42. Свет идет от Солнца. Сколько раз он преломляется?
7.Почему глубина водоема нам всегда кажется меньше действительной глубины?
8.Определите, в какой среде скорость света больше?
Задачи для любителей литературы.
Из произведения М. Булгакова « Мастер и Маргарита «
1.Грозу унесло без следа , и , аркой перекинувшись через всю Москву , стояла в небе разноцветная радуга , пила воду из Москвы – реки .
Вопрос. Как образуется радуга ?
Ответ . Свет преломляется в капельках воды , которые находятся в воздухе и при этом наблюдается еще и явление дисперсии .
По роману Николая Носова « Незнайка на Луне «.
2.Здесь, среди причудливого переплетения белых, как бы покрытых инеем, елей и пальм распускались невиданные цветы и мерцали радужным светом огромные, словно сотканные из тончайших ледяных лучиков, звезды …
Вопрос. Какое явление наблюдал Незнайка ?
Ответ. Явление отражения и преломления света. А радужный свет – явление дисперсии света .
Из произведению Александра Беляева « Подводные земледельцы «.
3.Мужчина подбежал к воде, прицелился и выстрелил. Благодаря преломлению лучей в воде пуля не попала в цель. Ванюшка замахал руками, повернулся и исчез в тоннеле.
Вопрос. Рассчитайте, на сколько сместилась пуля от предполагаемой цели, если цель находилась на глубине 2 м, стрелок стрелял под углом 45 , а показатель преломления воды равен 1.3 .
Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия».
4.В воде Ихтиандр пользовался иногда очками с особыми стеклами из тяжелого флинтгласа , показатель преломления которых равен почти двум . Это давало ему возможность хорошо видеть под водой…
Вопрос. А что показывает показатель преломления ? Во сколько раз скорость света в воде больше, чем в флинтгласе ?
Задачи для любителей географии.
1.Лед на Телецком озере сказочно красив. Он на диво прозрачен, так что сквозь его броню просматривается дно на глубине пять шесть метров. К тому же он исключительно гладок.
Вопрос. Определите, на сколько сместится предмет относительно наблюдателя, если толщина льда 50 см, а угол зрения 60 градусов.
2.Оазисы в Сахаре редки. Когда перед измученным долгой дорогой путешественником возникают на горизонте желанные очертания оазиса, проводник –араб лишь отрицательно качает головой. Он знает, что до оазиса еще десятки километров пути под палящим солнцем, а то, что путник видит «собственными глазами» – всего лишь мираж. Этот оптический обман порой вводит в заблуждение даже опытных людей. Бывалые путешественники, прошедшие по пескам не один экспедиционный маршрут и не один год изучавшие пустыню, случалось, тоже становились жертвами миражей. Под власть миража попадали иной раз и опытные проводники караванов. Однажды шестьдесят человек и девяносто верблюдов погибли в пустыне, следуя за миражом, который увлек их на шестьдесят километров в сторону от колодца.
Вопрос. Объясните образование миража с точки зрения физики? Какие миражи вы знаете?
3.Немало помех в Арктике создает рефракция, вызванная разностью температур нижних слоев воздуха и воды. Луч зрения, проходя через среды различной плотности, преломляется в горизонтальном и вертикальном направлениях, искажая наблюдаемые на горизонте предметы. Вследствие рефракции видимый горизонт понижается или, что бывает чаще, повышается. Признаком появления миража обычно служит волнообразное дрожание горизонта, возникновение в атмосфере легкой мглы.
Оптические иллюзии.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Постройте преломленный луч, если первая среда воздух, а вторая среда – вода. 2.Показатель преломления стекла 1.5. На стекло из воздуха падает луч под углом 30 градусов. Определите угол преломления. 21.Постройте преломленный луч, если первая среда стекло, а вторая вода. 2. Определите показатель преломления оптической среды, если угол падения света из воздуха 45 градусов, а угол преломления 30 градусов.
31. Постройте ход лучей в средах. 2.Угол преломления луча света в воде 45 градусов. Показатель преломления воды 1.3. Определите угол падения света из воздуха. 41.Постройте ход лучей в средах. 2.Показатель преломления алмаза 2.3. Показатель преломления стекла 1.6. Как отличаются скорости света в алмазе и стекле?
Физический эксперимент.
1.Наблюдение преломления света в стекле.
Приборы и материалы: стеклянные призмы 2-3 шт, лазерная указка, экран, лист белой бумаги, транспортир.
Примечание. Положите призму на бумагу и направьте на одну из граней луч указки, карандашом прочертите ход лучей в стекле. Дополнив рисунок изображением призмы, измерьте углы падения и преломления, и рассчитайте показатель преломления стекла. ( При необходимости используйте таблицы синусов). Повторите эксперимент со следующей призмой.
Номер опыта Угол падения Угол преломления Синус угла падения Синус угла преломления Показатель преломле-ния
1
2
3
2.Наблюдение преломления света на границе воздух – вода, воздух – бензин, воздух – масло.
Приборы и материалы: стакан прозрачный – 3 шт, сосуды с водой, бензином, маслом, тела различной формы, стеклянная палочка.
Примечание. Опустите стеклянную палочку в сосуды с водой, бензином, маслом и посмотрите на стакан сбоку и сверху. Что происходит при этом со стеклянной палочкой? Зарисуйте увиденное.
Опустите на дно сосудов какое-нибудь тело и посмотрите на него сверху. Что вы наблюдаете?
Номер опыта Наблюдение сбоку Наблюдение сверху
1. Стакан с водой
2. Стакан с бензином
3. Стакан с маслом
Сделайте вывод.
Интересная информация.
Многие, очевидно, слышали легенду о «Летучем голландце», в существование которого в прошлые века верили моряки всего земного шара. «Летучий голландец»- призрачное парусное судно необычайно больших размеров без видимой команды на борту. Оно внезапно появлялось, безмолвно шло, не отвечая на сигналы, и также внезапно исчезало. Встреча с «Летучим голландцем» считалась роковой, надо было ждать шторма или другой беды.
Что же в действительности представлял собой «Летучий голландец»? Это был, без сомнения, верхний мираж, то есть изображение какого-либо обыкновенного парусного судна, которое спокойно шло где-то далеко за горизонтом, а его увеличенное и искаженное изображение, в виде верхнего миража, поднималось в воздух, и его принимали за « Летучего голландца». Мираж, естественно, не реагировал ни на какие сигналы с других кораблей. Теперь «Летучий голландец» в виде парусного судна исчез с морей и океанов, поскольку парусные суда стали редкостью. Увидеть же миражи судов плывущих за видимым горизонтом, можно довольно часто. ( Из книги С. В. Зверевой «В мире солнечного света»)
43. Линзы
Физический словарик.
Диоптрия – от греческого слова –dia через, сквозь и opteuo - вижу.
Линза от немецкого слова linse – чечевица.
Сфера – от греческого слова spharia –шар.
Фокус –от латинского слова focus –очаг, огонь.
Историческая справка.
Человек всегда мечтал увидеть мелкие предметы лучше и поближе. Но невооруженным глазом сделать это крайне тяжело. Историки предполагают, что первые увеличительные стекла появились около 700 года до нашей эры на Среднем Востоке. С тех пор создано много различных приспособлений, основной деталью которых являются линзы.
Задачи для любителей литературы.
По произведению И. В. Гете « Фауст «.
1.Мы век проводим за трудами дома
И только в праздник видим мир в очки.
Вопрос. Для чего человеку нужны очки? Какие болезни глаз вы знаете и с помощью каких линз, можно компенсировать эти недостатки?
Ответ. Глаз человека, очень сложный оптический механизм. У некоторых глаз есть недостатки : четкое изображение получается либо до сетчатки , либо после нее, эти недостатки называются близорукостью и дальнозоркостью .Для устранения близорукости используют рассеивающие линзы , для дальнозоркости – собирающие линзы.
По пословицам и поговоркам.
2.Зажигательные стекла (выпуклыя) и зеркала (впалыя) сосредотачивают лучи солнца.
Вопрос. Как называются точки, в которых сосредотачиваются лучи?
Ответ. Фокусы.
Задачи для любителей биологии.
1.История насекомых насчитывает более 300 млн. лет. Большинство из них не претерпели каких – либо существенных изменений за последние десятки миллионов лет. Поэтому их вполне можно считать « живыми динозаврами «. Все эти насекомые, спасаясь от врагов, полагаются в основном на свое зрение. Несмотря на различный образ жизни , устройство глаза почти у всех насекомых одинаково : это фасеточный глаз. Фасеточный глаз состоит из оммадиев – отдельных глазков, которые « смотрят « в различных направлениях. В каждом оммтидии есть своя линза ; она фокусирует свет на несколько фоторецепторных клеток, объединенных в зрительную палочку. Свет, воздействуя на эти клетки, вызывает последовательность нервных импульсов, передаваемых в мозг насекомого по зрительному нерву .
Задача для любителей географии.
Как раздобыть огонь, если под рукой нет ни спичек, ни огнива? Туристы и путешественники знают, что можно огонь добыть с помощью зажигательного стекла, сфокусировав солнечные лучи на листке бумаги или мхе. Зажигательным стеклом может служить линза фотоаппарата, стекло очков или линзы бинокля.
Изготовить линзу можно из двух стекол от часов, если сложить их вместе и заполнить пространство между ними водой, а края замазать глиной или смолой от хвойных деревьев.
Вопрос. Каково фокусное расстояние и оптическая сила линзы, собранной из двух стекол от часов, если свет от солнца фокусируется в точке, удаленной на расстояние 20 см от нее?
Ответ. Фокусное расстояние 20 см, оптическая сила 5 Дптр.
Качественные задачи.
1.Какие линзы вы знаете?
2.Почему фокус у рассевающей линзы называют мнимым?
3.Почему капельки воды на теле человека могут в летнюю жару причинить вред?
4.Где используются линзы?
5.Оптическая сила линзы равна 5 Дптр. Что можно сказать об этой линзе?
6.Оптическая сила линзы равна - 3 Дптр. Что можно сказать об этой линзе?
7.Может ли оптическая сила линзы быть равна 0 Дптр?
8.Постройте изображение предметов в тонких линзах.
9.Зная расположение предмета и изображения определить место расположения и вид линзы.
10.Сколько фокусов имеют двояковыпуклая и двояковогнутая линзы?
11.Какую величину называют оптической силой линзы?
12.От чего зависит вид изображения и его место?
13.Какая линза обладает оптической силой 1 Дптр, - 1Дптр?
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Фокусное расстояние у линз 25 см. Чему равна оптическая сила этих линз?2.Постройте изображение предмета в тонкой линзе. 21.У хороших микроскопов оптическая сила объектива равна 400 Дптр. Определите фокусное расстояние объектива.2.Постройте изображение в тонкой линзе.
31.Оптическая сила линзы –2.5 Дптр. Определите фокусное расстояние линзы.2.Постройте изображение в тонкой линзе. 41.Фокусное расстояние у рассеивающей линзы 400 мм. Определите оптическую силу такой линзы.2.Постройте изображение в тонкой линзе.
Оптические иллюзии.
Физический эксперимент.
1.Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы.
Приборы и материалы: 2- 3 собирающие линзы, экран.
Примечание. Используя удаленный источник света, например, Солнце или лампочку в классе, с помощью линзы получите на экране четкое изображение. Измерьте фокусное расстояние и вычислите оптическую силу линзы.
Номер опыта Фокусное расстояние, м Оптическая сила линзы, м
1
2
3
2.Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы.
Приборы и материалы: 2-3 собирающие линзы, экран, свеча, спички ( или источник тока и лампочка).
Примечание. Получите на экране четкое изображение пламени свечи, измерьте расстояние от свечи до линзы и от линзы до экрана. По формуле тонкой линзы рассчитайте оптическую силу линзы и фокусное расстояние. Повторите измерения со всеми имеющимися линзами.
Номер опыта Расстояние от линзы до свечи, (м) Расстояние от линзы до экрана, (м) Фокусное расстояние, (м) Оптическая сила, (Дптр)
1
2
3
3.Получение изображения при помощи линзы.
Приборы и материалы: 2-3 собирающие линзы, экран, свеча, спички ( или источник тока и лампочка).
Примечание. С помощью линзы получите изображения, когда предмет находится за двойным фокусом линзы, между двойным фокусом и фокусом, и между фокусом и линзой. Опишите получившиеся изображения. Повторите опыты с другой линзой.
Номер опыта Фокусное расстояние, м Расстояние от предмета до линзы, м Вид изображения
1
2
3
Сделайте вывод.
6.Оптические приборы.
Физический словарик.
Бинокль –от французского слова binocle или от латинского слова bini – два и латинского слова oculus –глаз.
Диапозитив от греческого слова dia – через и латинского слова positivus – положительный.
Камера –обскура от латинского слова сamera obscura – темная комната.
Лупа от французского слова loupe.
Микроскоп от греческого слова micros – маленький и греческого слова scopeo – смотрю.
Монокуляр от греческого слова mono –один и латинского слова ocularis – глазной.
Фотография от греческого слова photos – свет и греческого слова grapho – пишу.
Негатив – от латинского слова negativus –отрицательный.
Позитив – от латинского слова positivus –положительный.
Объектив от латинского слова objectus – предмет.
Телескоп –от греческого слова telе – вдаль, далеко и греческого слова skopeo –смотрю.
Историческая справка.
Одним из первых создателей телескопа считаю голландского инженера Ханса Липперсгея. Именно он впервые вставил в длинную трубку с двух сторон увеличительные стекла и посмотрел на мир другими глазами.
Галилео Галилей построил телескоп, который увеличивал предметы в 30 раз и наблюдал в него Луну и движение планет. Этот телескоп получил название рефрактор.
В 1668 году английский ученый Исаак Ньютон создает телескоп, в котором использует наряду с линзами и сферические зеркала. Такой телескоп получил название рефлекторный. Уильям Гершель усовершенствовал телескоп Ньютона используя зеркала диаметром 1.2 м. С помощью этого телескопа он открыл Уран и множество звезд и комет.
В конце 16 века появились первые микроскопы. Историки считают, что его создателем является голландский оптик Ханс Янсен. Он состоял из двух линз: одна увеличивала изображение, вторая же служила для дополнительного увеличения. Роберт Гук создал микроскоп, дающий более четкое изображение, чем микроскоп Янсена.
В 1280 году итальянский физик Сальвино дельи Армати изготовил первые очки. Очки представляли из себя две линзы, которые улучшали зрение людей. Томас Юнг и Джон Гершель воплотили в жизнь идею Леонардо да Винчи о контактных линзах. На глаз Гершеля был нанесен слой прозрачного геля, который позволил устранить дефект зрения.
Качественные задачи.
1.Что является главной частью оптических приборов: микроскопа, фотоаппарата, лупы, увеличителя, диапроектора кинопроектора?
2.Какое изображение дает фотоаппарат, диапроектор, увеличитель, микроскоп?
3.Приведите примеры использования фотоаппарата.
4.Что называют негативным изображением? Что называют позитивным изображением?
5.Какие виды телескопов вы знаете?
6.Кто создал первый телескоп?
7.Кто изготовил первые очки? Контактные линзы?
8.Кто создал первый микроскоп?
Задачи для любителей литературы.
По произведению Владимира Набокова « Подвиг «
1…В его время снимали со вкусом, с расстановкой , это была операция не шуточная ,пациент должен был замереть надолго, - еще не пришло время , вместе с моментальной фотографией, разрешение на улыбку. Сложностью светописи объяснялись увесистость и крепость бравых дедушкиных поз на бледноватых , но очень добротных фотографиях…
Вопрос. Когда появилась первая фотография и кто ее создатель?
Ответ: Первую в мире фотографию сделал в 1826 году французский физик Жозеф Ньепс.
2.Прекрасны свет и тишина лабораторий: как ныряльщик скользит сквозь воду с открытыми глазами, так, не напрягая век, глядит физиолог на дно микроскопа.
Вопрос: Когда был создан первый микроскоп?
Ответ. Первый микроскоп был создан в конце XVI века голландцем Хансом Янсеном.
По загадкам.
3.Своих глаз нет ,
А видит далеко .
( бинокль )
Вопрос. Какие оптические приборы вы знаете?
Задачи для любителей географии.
1.Где установлен самый большой телескоп – рефлектор ? [ 9 ]
( На вершине Мауна – Кеа – самой высокой горы на Гавайях. Телескоп уникален тем , что его рефлектор имеет десятиметровый диаметр .)
Оптические приборы в медицине. (Ц.Б.Кац)
Для осмотра носоглотки, трахеи, бронхов, желудка и др. применяют приборы (общее название – эндоскопы), которые состоят из источника света и смотровой трубки, представляющей собой сложный оптический прибор с разным числом линз и призм. В современных эндоскопах применяется волоконная оптика. В них используется до нескольких тысяч стекловолокон толщиной до 10 мк, скрепленных на концах, благодаря чему создается большая гибкость аппарата. Передача света по стекловолокну основана на явлении внутреннего отражения света от стенок, благодаря чему изгиб светопроводящего жгута не нарушает условий светопередачи и не происходит искажения изображения даже при значительном сгибании фиброскопа. С помощью этого прибора получают разнообразную информацию о состоянии органов, производят фотографирование, осуществляют и оперативные вмешательства. Прибор помогает останавливать кровотечения и вводить лекарственные вещества непосредственно в орган, а также удалять инородные тела.
Оптические иллюзии.
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
Вопросы:
1.Точка, лежащая на оптической оси, в которой пересекаются световые лучи.
2.Видимое излучение.
3.Явление, происходящее со светом на границе двух сред.
4.Вещество, обладающее большим показателем преломления.
5.Раздел физики, изучающий световые явления.
6.Явление, доказывающее прямолинейность распространения света.
7.Бывает собирающая, бывает рассеивающая.
8.То, что мы видим в зеркале.
9.Плоское, сферическое …
10.Явление, благодаря которому мы видим окружающие нас предметы.
Ответы: 1.фокус, 2.свет, 3.преломление, 4.алмаз, 5.оптика, 6.полутень, 7.линза, 8.изображение, 9.зеркало, 10. Отражение.
Ключевое слово: «фотоаппарат».
7.Глаз и зрение.
Физический словарик.
Окуляр от латинского слова ocularis –глазной, oculus – глаз.
Оптика – от греческого слова optike – наука о зрении.
Аккомодация от латинского слова accomodatio – приспособление, приноровление.
Задачи для любителей литературы.
Из произведения М. Булгакова « Мастер и Маргарита «
1.Наконец вылетели на площадку , где , как поняла Маргарита , ее во тьме встречал Коровьев с лампадкой . Теперь на этой площадке глаза слепли от света, льющегося из хрустальных виноградных гроздьев .
Вопрос. Как менялся диаметр зрачка у Маргариты в этом случае?
Ответ. В этом случае диаметр зрачка у Маргариты уменьшается, в темной комнате зрачок большой, когда приближались к освещенной площадке, он уменьшился.
Задачи по загадкам.
2.Сидит Пахом на коне верхом,
Книги читает, а грамоты не знает.
( очки )
Вопрос. А для чего человек носит очки ?
Ответ. В солнечный день человек одевает темные очки (светозащитные ), для того чтобы уменьшить световой поток, падающий на сетчатку глаза. Рыбаки одевают поляризационные очки , чтобы при рыбалке на глаз не действовали отблески от воды . А вот для чтения книг многие люди , у которых имеются недостатки зрения – близорукость и дальнозоркость, - одевают очки с линзами рассеивающими при близорукости, собирающими при дальнозоркости .
3.Два соседа – непоседы.
День – на работе,
Ночь – на отдыхе.
( глаза )
Вопрос. Расскажите об устройстве глаза. Как изменилась бы картина мира, если бы у нас был только один глаз ?
4.Доброе, хорошее,
На всех людей глядит,
А людям на себя глядеть не велит .
( солнце )
Вопрос. Почему, когда смотришь на солнце возникают болевые ощущения ?
По пословицам и поговоркам.
5.На солнце не гляди : заблеснить.
Вопрос. Почему нельзя длительное время смотреть на солнце?
Ответ. Устают глазные мышцы.
6.Очки грамоте не научат.
Вопрос. Для чего же необходимы очки?
Ответ. Очки необходимы для коррекции зрения.
Задачи для любителей географии.
1.Динарские горы, протянувшись вдоль восточного побережья Адриатического моря, - классический район карстовых пещер и связанных с ними природных явлений: удивительно круглых, словно нарисованных циркулем, озер и провальных воронок, бездонных вертикальных шахт-колодцев и загадочных рек, которые внезапно исчезают на каком- то участке своей долины, чтобы вновь появиться двумя-тремя километрами ниже по течению. У одного из подземных озер реки Пивка можно увидеть уникальных земноводных, живущих только в динарских пещерах, – протеев. Протей всю жизнь проводит под землей в темноте и поэтому лишен зрения. Слепые в пещерах также пауки и скорпионы, и даже рыбы, живущие в подземных озерах.
Вопрос. Почему же эти живые организмы остались без зрения?
Данные о схематическом глазе.
Диаметр глазного яблока у взрослого человека, ммДиаметр глазного яблока у новорожденного, ммОбъем глазного яблока, см³Масса, гЧисло палочек в сетчатке глаза, млн. штЧисло колбочек в сетчатке глаза, млн. штПоказатель преломления роговицыПоказатель преломления водянистой влаги и стекловидного телаПоказатель преломления вещества хрусталикаОптическая сила роговицы, ДптрФокусное расстояние хрусталика, ммФокусное расстояние (переднее) полной системы глаза, ммФокусное расстояние (заднее) полной системы глаза, ммОптическая сила полной системы глаза, ДптрДиаметр зрачка при очень больших яркостях, ммДиаметр зрачка при очень малых яркостях,мм 23-24ок. 166.515ок.7ок.1001.381.341.444069.917.0622.7858.64до 26-8
(средние, фактически наблюдаемые значения оптических констант глаза человека)
Задачи для любителей биологии.
1.Кошка перед телевизором совсем не редкость. Особенно хоккей любит смотреть и ловить … то шайбу, то игрока. Кошка хорошо различает цвет , только при одном условии. Размер созерцаемого должен быть как можно больше – когда угол зрения превысит 45 градусов, а для этого надо сесть поближе к телевизору .
2.Цветовое зрение у быков, как и у большинства млекопитающих, развито слабо. Бык практически не различает цветов, и ему все равно красная, зеленая или синяя тряпка будет в руках у тореадора. В возбуждение быка приводит не цвет, а вид полощущейся на ветру материи и движение самого тореадора.
Задача. Почему же глаз быка практически не различает цвет, а человеческий глаз различает?
3.Днем, когда светло, особенно при ярком солнечном свете, зрачки глаз у кошки сужаются до узкой щели. И наоборот , чем слабее освещение , тем больше становятся зрачки . В темноте они занимают почти весь глаз , отчего он кажется темным , цветная радужина почти не видна .[ 3 ]
Задача. Объясните данное явление .
4.Зрение – самое важное для человека чувство, так как большую часть информации об окружающем мире мы получаем от фоторецепторов, находящихся в сетчатке нашего глаза. Первым , кто понял , что изображения внешнего мира формируется на сетчатке , был выдающийся немецкий астроном Иоган Кеплер .[ 7 ]
Задача. Сделайте чертеж и покажите, как формируется изображения на сетчатке ?
5.Наш глаз весит всего от семи до восьми граммов, его диаметр – 2.5 см. Он четко различает предметы на расстоянии 60 м. Кроме того. Он может ночью разглядеть источник света, удаленный от него на 27 км. Чтобы видеть четкие очертания предмета, молодой человек должен находиться на расстоянии 15 см от него. Ближе они расплываются. Это минимальное расстояние изменяется с возрастом: в 10 лет оно составляет 7 см, 15см в 20 лет и 40 см в 50 лет. Такое увеличение связано со старческой дальнозоркостью. При хороших условиях видения и освещения глаза могут различать с точностью до 10 миллионов оттенков цвета.
Задача. Как изменяется радиус кривизны хрусталика при наблюдении далеких и ближних предметов? Какие нервные окончания на сетчатке отвечают за цветовое восприятие?
Интересная информация.
Показатель преломления в разных частях глаза меняется от 1.33 до 1.41. Преломляющая сила роговицы 43 Дптр, хрусталика 19-23 Дптр в зависимости от аккомодации. Поле зрения неподвижного глаза около 160 градусов по горизонтали и около 130 градусов по вертикали.
Сетчатка, на которой формируется изображение объекта, содержит около 130 миллионов светочувствительных клеток ( 125 миллионов палочек и 5-7 миллионов колбочек), преобразующих падающее световое излучение в электромагнитные импульсы.
Колбочки работают при дневном освещении и обеспечивают центральное цветное зрение. Палочковый аппарат обладает меньшей остротой зрения, но зато большей чувствительностью.
Качественные задачи.
1.Как называется способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далеком расстоянии?
2.Каков предел этой способности глаза?
3.Каково расстояние наилучшего видения, при котором детали предмета можно рассматривать без напряжения?
4.Какие недостатки зрения вызнаете?
5.Какие линзы берут для изготовления очков для близоруких людей?
6.Какие линзы берут для изготовления очков для дальнозорких людей?
7.Вы проходите мимо «Оптики» и видите очки, а над ними таблички с надписями: +2Дптр, -4Дптр, -0.5Дптр, 1Дптр, +5Дптр, -2.5Дптр. Для каких людей предназначены эти очки? Вычислите фокусное расстояние этих очков.
Оптические иллюзии.
8.Оптические явления.
Интересный факт.
Заря – одно из наиболее красочных световых явлений природы, воспетое поэтами всех времен и народов. С зарей связано много легенд, сказаний, мифов. Зарю обожествляли. Древние греки считали, что заря наступает, когда розовоперсая Эос мчится на колеснице, запряженной белыми лошадьми, возвещая появление своего брата Гелиоса – бога Солнца. Римляне называли богиню утренней зари Авророй.
Образ зари всегда был популярен в искусстве, он нашел отражение в скульптуре, живописи, музыке.
Опускаясь к горизонту, Солнце быстро теряет свою яркость и начинает менять свой цвет. Золотисто-желтый переходит в желтый, оранжевый, и у самого горизонта Солнце становится темно-красным. Одновременно окрашивается и западная часть небосвода у горизонта. Когда Солнце находится уже близко к горизонту, небо вокруг него становится золотисто-желтым, ниже оранжевым и у самого горизонта красным или темно-красным. Это заря, или сияние зари в узком смысле этого слова. Заря наиболее красива сразу после захода Солнца. При большой прозрачности воздуха краски зари наиболее чистые в ее верхней части, где золотисто-желтый цвет переходит в зеленоватый и зеленый.
Задачи для любителей литературы.
По произведению А.К.Толстого .
1.Благословляю вас , леса ,
Долины , нивы , горы , воды ,
Благословляю я свободу
И голубые небеса !
Вопрос. Объясните происхождение голубого цвета небосвода .
Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия «.
2.Ихтиандр быстро поднялся на поверхность и поплыл к берегу. Солнце заходило , пронизывая воду красными лучами .В воде эти лучи смешивались с синевой вод , переливались нежными лиловато-розовыми и зеленовато-голубыми тонами.
Вопрос . Объясните увиденное Ихтиандром явление .
Задачи по загадкам.
3.Голубой платок ,
Красный колобок :
По платку катается ,
Людям усмехается .
( солнце , небо )
Вопрос. Почему иногда солнце мы видим в виде красного «колобка»?
Ответ. Солнечный свет при прохождении через атмосферу в основном теряет за счет рассеяния коротковолновые лучи (фиолетовые, синие, голубые). Чем больше толщина атмосферы, тем больше рассеивается коротковолновая часть спектра, и до нас доходит преимущественно длинноволновые лучи (оранжевые, красные ).
4.Синие крылья
Весь мир накрыли.
( небо )
Вопрос. Почему небо мы видим синим ?
Ответ. Вся атмосфера в целом создает голубой купол небосвода. Происходит это благодаря огромной толщине атмосферы и молекулярному рассеянию света.
По пословицам и поговоркам.
5.Высокая и крутая радуга к ведру , пологая и низкая к ненастью .
Вопрос. Что мы называем радугой и как она образуетcя? В каком случае она будет крутая, а в каком пологая?
Ответ. Вид радуги зависит от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, то есть теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющиваются капли, тем меньше радиус образуемой ими радуги.
6.Кольцо вокруг солнца - к ненастью.
Вопрос. А как физики называют кольца вокруг солнца? Как они образуются?
Ответ. Если Солнце мы наблюдаем через перисто-слоистые облака,состоящие из ледяных кристаллов, на небе часто появляется световое явление, называемое гало. Гало образуются при прохождении лучей через ледяные кристаллы или отражении солнечных лучей от граней и оснований кристаллов.
7.Кольцо вокруг луны – к ведру .
Вопрос. Почему вокруг Луны образуется кольцо?
Ответ. Вокруг Луны могут образовываться малые круги-венцы (они образуются за счет однократного рассеяния или дифракции лунного света на капельках или кристаллах облаков. Более крупные кольца, размер которых составляет от 22 и более, называются гало.
8.Радуга – дуга, перебей дождя (говорят по поверью, будто после радуги дождю скоро конец ).
Вопрос. Почему радуга всегда связывается с дождем? А может ли радуга появиться без дождя?
Ответ. Радуга может появиться и во время дождя и перед дождем и после дождя , в зависимости от того , как перемещаются облака на небе. Радуга образуется при прохождении солнечного света через каплю воды. Параллельный пучок света, падающий на каплю, при выходе из капли оказывается сильно расходящимся. Оказывается, что радугу можно создать и без дождя или полос падения дождя – в лабораторных условиях получают радугу от подвешенной капли дистиллированной воды .
Интересный факт.
В древней Греции и Древнем Риме видимый небесный купол считали твердым сводом, закрывающим Землю сверху. По Клавдию Птолемею (2 век нашей эры), небосвод представляет собой смесь кристаллических сфер, по которым вращаются светила: Луна, Меркурий, Солнце, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. Позднее, в середине века, ученые схоласты спорили, из чего «сделан» небесный свод: из стекла, хрусталя или драгоценных камней синего цвета, например сапфира?
Правильное объяснение того, что же представляет собою небесный свод, дал в 15 веке Леонардо да Винчи. В книге «О живописи» он писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». Таким образом, вся толща атмосферы, освещенная солнечными лучами, и создает впечатление светлого купола небосвода. Однако и во времена Леонардо да Винчи, и даже столетия спустя ученым, таким, как Джордано Бруно, Джулио Ванини, все еще приходилось бороться с догмами церкви и религиозными представлениями о Вселенной, разбивая представление о небе, как о «кристалле», то есть чем-то твердом.
Окружающий нас воздух – совершенно бесцветный газ. Даже не очень чистый воздух приземного слоя атмосферы в городах оказывается прозрачным в сравнении с самой прозрачной жидкостью или с самым прозрачным оптическим стеклом. Если смотреть через слой воздуха толщиной в несколько метров, то мы не видим его совсем. Если толщина слоя достигает нескольких километров, мы видим воздушную дымку, которая затягивает удаленные предметы. Вся же атмосфера в целом создает светлый голубой купол небосвода. И происходит это благодаря ее огромной толще.
Задачи для любителей географии.
1.Весной во время тумана на Шпицбергене можно наблюдать необычное оптическое явление, которое на языке ученых именуется «глория». Низкое полярное солнце отбрасывает на пелену тумана и низкие облака длинные тени предметов, которые окружены радужным контуром. Известный полярный исследователь Амундсен, совершивший посадку на самолете во льдах к северу от Шпицбергена, так описывает глорию : « В стороне от нас, в тумане, я увидел полное отражение нашей машины, окруженное ореолом всех цветов радуги. Зрелище изумительное, красивое и своеобразное».
Кроссворд.
1
2
3
4
5
6
7
Вопросы.
1.Способность тела совершать работу.
2.Явление, которое происходит на границе двух тел.
3.Один из видов теплопередачи.
4.Оптическая среда, имеющая сферическую поверхность.
5.Скорость света в этой среде уменьшается в 2.4 раза относительно воздуха.
6.Видимое излучение.
7.Частица, входящая в состав ядра.
Ответы. 1.энергия, 2.отражение, 3.излучение, 4. Линза, 5.алмаз, 6.свет, 7.нейтрон.
Ключевое слово: «Галилей».
Задачи для любителей истории.
1.Из свидетельства русского летописца: «В 7293 году (то есть в 1785 году по нашему летоисчислению) явилось знамение в именитом граде Ярославле, с утренних часов стоял … круг до полудня с тремя солнцами, и при них к полудню явился второй круг, в нем крест с короною, и солнце мрачное, и под большим кругом явилось подобное радуге.»
Задача. Объясните с точки зрения физики описанное летописцем явление .
2.В одном из рассказов описывается, как Иван Грозный воспринял увиденное на небе: « Дрожащей рукой царь Иван отодвинул занавес. Испуганными глазами взглянул на небо. Лицо его перекосилось от ужаса : на небе, в темной вышине, застыло крестообразное знамение … Опираясь на посох, вышел царь на Красное крыльцо наблюдать дивное видение, о котором только сказала ему царица. Долго молча смотрел он
на небо, усеянное густой звездной россыпью, и на этот таинственный крест, смутно проступавший в небесной глубине, и вдруг, зашатавшись от слабости … прошептал:
- Вот знамение моей смерти. Вот оно … « [ 14 ]
Задача. Как называется явление, увиденное Иваном Грозным?
3.В 1551 году немецкий город Магдебург был осажден войсками испанского короля Карла V .Стойко держались защитники города, уже больше года длилась осада. Наконец, раздраженный король отдал приказ готовиться к решительной атаке. Но тут произошло невиданное: за несколько часов до штурма над осажденным городом засияли три солнца. Смертельно напуганный король решил, что Магдебург защищают небеса , и приказал снять осаду .
Задача. Объясните явление, которое увидел король с точки зрения физики.
4.В 1118 году, в царствование короля английского Генриха I, на небе появились одновременно две полные луны, одна на западе, а другая на востоке. В том же году король победил в битве.
В 1157 году в Италии появились три солнца, а посередине луны был виден белый крест ; понятное дело, летописец это тотчас связал с раздорами, сопровождавшими избрание нового папы римского.
В 1532 году около Инсбрука видели в воздухе чудесные изображения верблюдов, волков, изрыгающих пламя, и, наконец, льва в огненном круге …[14]
5.У берегов Сицилии над морем на восходе солнца часто появляются сказочные дворцы, воздушные башни и замки, люди – великаны, гигантские деревья и животные; они сходятся и расходятся, догоняют один другого, изменяют свои формы, одна картина сменяется другой. Наконец, бывает и так: находясь у горизонта, солнце вдруг начинает изменять свой вид. Круглый его диск превращается в треугольник, через секунду мы видим его уже в виде гриба, затем солнце принимает форму яйца. Изменяется цвет солнца, особенно заметны переливы красного и оранжевого цветов. Мало того, солнце еще танцует – то поднимается, то исчезает из глаз, то появляется вновь …[14]
6.В 1815 году произошло знаменитое в истории наполеоновских войн сражение при Ватерлоо. В книге « Атмосфера « К.Фламмарион приводит свидетельство жителей бельгийского города Верьвье о том, что они видели в этот день на небе вооруженных людей – артиллеристов. Между Ватерлоо и Вервье- 105 километров. И вот что удивительно: мираж передал очертания далеких предметов так, будто до них рукой падать. В Вервье заметили даже, что у одной пушки сломано колесо! [14]
Задача. Объясните происхождение миража. Где чаще всего можно наблюдать миражи?
7.Многим людям известна легенда о злой фее Моргане. Она якобы любит подразнить усталых путников – показывает им в раскаленной пустыне призрачные цветущие оазисы, многоводные озера, богатые города с садами , висящими в воздухе .Фея коварна .Рисует картины лишь для того , чтобы обрадовать людей , заставить сбиться с дороги , а затем , когда видение растает в воздухе , посмеяться над их отчаянием .
Задача. Объясните явление фата-моргана .
8.1242 год. На льду Чудского озера с тевтонскими рыцарями, закованными в железо, яростно сражались воины Александра Невского. В разгар сражения темная северная часть небосвода стала светлеть. Свет был необычный. Как будто где – то за горизонтом зажглась гигантская свеча, пламя которой, колеблемое ветром, вот-вот готово погаснуть. Затем небо прорезал длинный зеленый луч и тут же пропал. Через мгновение над горизонтом появилась светящаяся зеленоватая дуга. Она становилась все ярче и ярче, поднималась все выше и выше. Вдруг из нее вылетел сноп ярких подвижных лучей – красноватых, бледно-зеленых , фиолетовых. Необычный свет озарил снег, воинов … « Небесное знамение!» – заговорили русские, крестясь.
Задача. Какое явление наблюдали воины на Чудском озере? Почему возникали такие свечения?
Интересный факт.
Наблюдение гало может служить местным признаком погоды. Гало всегда наблюдается в перисто-слоистых облаках, которые обычно входят в систему облаков теплого фронта. Поэтому появление гало говорит о приближении теплого фронта.
Какие же изменения погоды следует ожидать в связи с происхождением теплого фронта? Прежде всего – снижение и уплотнение облаков и выпадение осадков обложного характера: дождя, снега, мокрого снега.
Летом при установившейся погоде, прохождение теплого фронта, сопровождающееся низкой облачностью и дождями, обычно воспринимается как ухудшение погоды.
Зимой, при установившейся погоде, появление гало предвещает снижение морозов, потепление в связи со снижением и уплотнением облаков и переход к осадкам.
Ввиду того, что венцы образуются на болеет мелких элементах облака (каплях или кристаллах), чем гало, можно сделать следующие заключения. Если сначала наблюдались венцы, затем они пропали и через некоторое время появилось гало, то это говорит об укрупнении кристаллов облака и об увеличении вероятности выпадения осадков. Наоборот, если после гало появились венцы, значит, элементы облака испаряются, уменьшаются в размерах. Следовательно, уменьшается вероятность выпадения осадков.
Оптические иллюзии.
9.Обобщение материала по теме «Оптические явления».
Теоретическая часть.
Базовый уровень.
1.Законы прямолинейного распространения света. Скорость света.
2.Отражение света. Законы отражения света.
3.Зеркала. Плоское зеркало.
4.Преломление света. Законы преломления света. Показатель преломления.
5.Линзы. Формула тонкой линзы. Оптическая сила линзы. Увеличение линзы.
6.Оптические приборы.
Вопросы на «5».
1.Эксперименты по определению скорости света.
2.Сферические зеркала. Формула сферического зеркала.
3.Вывод формулы тонкой линзы.
Практическая часть.
11.Построить ход лучей в стеклянной призме. 2.Построить изображение предмета а) в плоских зеркалах б)в тонких линзах 3.Оптическая сила линзы 4 Дптр. Определите фокусное расстояние линзы. Определите увеличение линзы, если предмет находится от нее на расстоянии 50 см.(*)4.Зачем объективы у проекционных аппаратов и фотоаппаратов должны быть подвижными? 21.Построить ход лучей в средах. 2.Построить изображение предмета а) в плоских зеркалах б) в тонких линзах 3.Высота тени от метровой линейки 40 см. А от столба 2 м. Какова высота столба?4.Если читать книгу, держа ее очень близко или очень далеко от глаз, глаза быстро утомляются. Почему?
31.Построить ход лучей в стеклянной призме. 2.Построить изображение предмета а) в плоских зеркалах б)в тонких линзах 3.Фокусное расстояние линзы 200 мм. Какова оптическая сила линзы? Определите расстояние между предметом и изображением, если расстояние от предмета до линзы 4см. Чему равно увеличение ?(*)4.Почему нет четких теней от объектов в пасмурный день? 41.Построить ход лучей в стеклянной призме. 2.Построить изображение предмета а) в плоских зеркалах б)в тонких линзах 3.Предмет от линзы поместили на расстояние 20 см, изображение получилось на расстоянии 10 см от линзы. Определите фокусное расстояние и оптическую силу линзы. Чему равно увеличение линзы?4.В чем сходство глаза с фотоаппаратом? В чем различия между ними?
Экспериментальная часть.
1.Определение фокусного расстояния линзы.
2.Знание основных частей микроскопа, фотоаппарата, телескопов (рефрактора, рефлектора)
Контрольная работа за первое полугодие.
11.К положительно заряженному телу поднесли нейтральную палочку. Как изменилась при этом масса тела? Масса палочки?2.Объем комнаты 200 м³. Какое количество теплоты необходимо, чтобы изменить температуру в ней от 10 до 20ºС (плотность воздуха 1.3 кг/м³, удельная теплоемкость 1000Дж/кг ºС)?3.Какое количество теплоты потребуется для плавления олова массой 100 г, взятого при температуре 32ºС? (Удельная теплота плавления олова 590 кДж/кг, температура плавления 232 ºС).?4.Чайник с водой поставили на огонь и воду нагрели и испарили. Изменилась ли внутренняя энергия воды? 21.Расскажите о строении атома лития. Как его превратить в отрицательный ион?2.Сколько энергии требуется, чтобы испарить 2 кг воды, взятой при температуре 20ºС (удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг ºС, удельная теплота парообразования 2.3 МДж/кг)?3.В печи сгорели сосновые дрова объемом 0.01 м³. Какое количество энергии получил при этом воздух в комнате, если плотность дров 440 кг/м³, а удельная теплота сгорания 10 МДж/кг)?4.Почему в жаркий день лужи высыхают быстрее?
31.К отрицательно заряженной палочке поднесли ватку. Как изменилась масса палочки? Как изменилась масса ватки, ее заряд?2.Расплав железа массой 32 кг остывает от 1539 до 15ºС. Какое количество теплоты при этом выделяется? (Удельная теплоемкость железа 540 Дж/кгºС, температура плавления железа 1539ºС, удельная теплота плавления 270 Дж/кг)?3.Объем каменного угля 0.12 м³.Какое количество теплоты выделится при полном сгорании угля? Удельная теплота сгорания угля 30 МДж/кг, плотность угля 1350 кг/м³.4.В сосудах находится по 100 г льда, воды и водяного пара. В каком из сосудов вода имеет большую внутреннюю энергию? 41.Расскажите о строении атома кислорода. Как из нейтрального атома кислорода получить положительный ион?2.Какое количество теплоты необходимо для плавления куска льда массой 2 кг, взятого при температуре –40ºС? Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кгºС, удельная теплота плавления 340 кДж/кг.3.При сжигании бензина выделилось 2.3 ГДж энергии. Определите массу сгоревшего бензина? Удельная теплота сгорания бензина 46 МДж/кг.4.Почему теплопроводность газов гораздо меньше, чем теплопроводность жидкостей и твердых тел?
Контрольная работа за год.
11.Чтобы приготовить чай, турист положил в котелок лед массой 500 г при 0ºС. Какое количество теплоты понадобилось сообщить воде, чтобы она закипела? (удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгºС, удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг).2.Обмотка реостата изготовлена из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью сечения 2 мм². Чему равна сила тока в обмотке реостата, если он включен в сеть напряжением 60 В? Определите потребляемую мощность. Удельное сопротив-ление никелина 0.4 Ом *мм²/м.3.Нарисуйте модель атома гелия. Объясните, каким образом из него образуется положительный ион.4.Определите, где расположена линза, фокусы линзы и главная оптическая ось линзы. 21.Воду массой 400 г нагрели от 20ºС до 100ºС и испарили. Какое количество теплоты понадоби-лось для этого? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгºС, удельная теплота парообразования 2.3 МДж/кг.2.Две лампочки, сопротивления которых 70 и 30 Ом включили последовательно в цепь на 10 мин. Определите работу электрического тока, если сила тока в цепи 2 А.3.Почему жидкость при испарении охлаждается? Где используют это явление? 4.Постройте ход преломленного луча.
31.Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка (200 г), остывая и превращаясь в лед при температуре 0ºС? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгºС, удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг.2.Проводник из константана длиной 100 м и площадью сечения 4 мм² подключен в сеть напряжением 100 В. Определите работу электрического тока в цепи за 5 мин. Удельное сопротивление константана 0.5 Ом*мм²/м.3.Как будут взаимодействовать тела? 4.Постройте изображение предмета в зеркале. 41.Пар массой 200 г, взятый при температуре 100ºС охлаждая превратили в воду с температурой 10ºС. Какая энергия при этом выделилась? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгºС, удельная теплота парообразования 2.3МДж/кг.2..Два резистора сопротивлениями 400 Ом и 100 Ом соединили параллельно и включили в сеть напряжением 200 В. Определите мощность тока в цепи.3.Из каких частиц состоит атом ? Какие отличия имеют атомы различных веществ?4.Постройте изображение предмета.
Школьные олимпиады.
1 вариант.
1.Рассчитайте изменения атмосферного давления при опускании в шахту на глубину 200 м, если на поверхности Земли атмосферное давление нормальное.
2.Стержень, на одном конце которого подвешен груз, весом 60 Н, будет находиться в равновесии в горизонтальном положении, если его подпереть на расстоянии 1/3 длины стержня от груза. Чему равна масса стержня?
3.Лед массой 2 кг взяли при температуре -20ºС и превратил в кипящую воду (100ºС). Сколько дров на это потребовалось, если лишь 20% энергии шло на непосредственное нагревание воды?
4.На улице целый день моросит осенний дождь. В кухне развесили для просушки белье. Быстрее ли оно высохнет, если открыть форточку?
2 вариант.
1.В воду массой 1.5 кг положили лед, температура которого 0º С. Начальная температура воды 30º С. Сколько было первоначально льда, если он весь растаял? Конечная температура смеси 0ºС.
2.Определите сопротивление цепи, если сопротивление каждого резистора 1 Ом.
3.Стальной, хорошо отполированный шар имеет идеально круглую форму. Можно ли намагнитить этот шар?
Ответы.
К теме «Тепловое движение молекул. Температура.»
Качественные задачи.
1.При нагревании скорость движения молекул в железе увеличивается. При охлаждении в холодной воде скорость молекул уменьшается. При теплообмене температура воды увеличивается, а значит увеличивается скорость движения молекул. Объем гвоздя при нагревании увеличивается, при охлаждении уменьшается.
2.При переносе шарика из комнаты на мороз объем шарика уменьшается, скорость движения молекул уменьшается. При увеличении температуры шарика вблизи батареи скорость движения молекул в нем увеличивается.
3.Действие газового термометра основано на тепловом расширении газа.
4.Действие жидкостного термометра основано на тепловом расширение жидкости.
5.Термометры обладают инерционными свойствами.
6.Температура тела выше, если скорость движения молекул выше. Но при одной и той же температуре скорость молекул водорода в три раза больше скорости молекул водяного пара. Поэтому точно сказать температура какого тела выше, не зная, из какого вещества состоят эти тела невозможно.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
1.7. Увеличивается.8. 800 Дж, примерно 9 м/с в без учета сопротивления воздуха. 21.Уменьшается.2.10 Дж, 5 м.
31.Увеличилась.2.Из потенциальной энергии силы тяжести превращается в кинетическую энергию. 80 Дж 41.Жидкость принимает форму сосуда, а газ занимает весь предоставленный объем. В жидкостях молекулы находятся очень близко друг к другу и движутся колебательно-поступательно. В газах молекулы движутся поступательно и находятся друг относительно друга на значительных расстояниях. И т.д.2.Кинетической энергией 50 Дж.
К теме «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.»
Качественные задачи.
2.- При нагревании стальной заготовки внутренняя энергия заготовки увеличивается.
- При взлете самолета его внутренняя энергия уменьшается, так как уменьшается количество горючего в баках.
- При приеме на самолет груза внутренняя энергия самолета увеличивается.
- При охлаждении воздуха его внутренняя энергия уменьшается.
3.Все тела обладают внутренней энергией.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
125 см =1.25 м 34 кДж=34000Дж 345 мм=0.345м
25 км/ч= 2.7 т =2700 кг 75 МПа=75000000Па
11.2 км/с=11200 м/с 432 мВт=0.432 Вт 45.8 км=45800 м
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Энергией называется физическая величина характеризующая способность тела совершать работу.2.Летящая пуля обладает кинетической энергией.3.Пуля попала в стену и вся энергия превратилась во внутреннюю энергию тела.4.Способы изменения внутренней энергии: совершение работы над телом или теплопередача..9. E = mgh6.При нагревании внутренняя энергия тела увеличивается. 21.Виды энергии: потенциальная, кинетическая и внутренняя.2.Кирпич в кладке обладает потенциальной энергией.3.Кирпич вывалился из кладки и упал на землю. Вся энергия превратилась во внутреннюю энергию.4.Внутренней энергией называется энергия движения и взаимодействия молекул и атомов.10. E = m v²/26. При охлаждении тела внутренняя энергия уменьшается.
К теме «Виды теплопередачи».
Качественные задачи.
1.Опилки являются плохим проводником тепла. Розы укрывают опилками, чтобы они не замерзли.
2.Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло.
3.Черный цвет поглощает практически все солнечное излучение и, поэтому тела покрашенные черной краской быстро нагреваются. Белый цвет большую часть излучения отражает, поэтому тела покрашенные в белый цвет нагреваются меньше, чем черные
4.Чернозем.
5.Если сосуд с жидкостью нагревать сбоку или сверху, то вся жидкость в сосуде не нагреется. При нагревании снизу, конвективные потоки нагретой жидкости устремляются вверх, а холодная жидкость вниз. Таким образом, жидкость нагревается практически равномерно.
6.Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью и поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки.
7.В светлой.
8.Темный цвет практически полностью поглощает солнечную энергию, и поэтому бак си водой будет нагреваться лучше.
Проверка знаний и умений.
11.Конвекция2.Воздух между рамами плохо проводит тепло.3.Серебро, чугун.4.Бумага, вата.5.Серебристый, белый. 21.Конвекция.2.Опилки, торф, солома являются плохими проводниками тепла.3.Свинец, алюминий.4.Кислород, метан.5.В металлах.
31.Багодаря излучению.2.Они являются хорошими проводниками тепла.3.Латунь, алюминий.4.Ватин, древесина.5.Да, ветер будет дуть с моря на сушу. 41.Благодаря конвекции.2.Дерево плохо проводит тепло, поэтому при работе с кочергой человек не будет обжигать руки.3.Олово, сталь.4.Пробка, кирпич.5.Во всех телах.
К теме «Количество теплоты».
Качественные задачи.
3.Если температуры тел в начальный момент были одинаковы, то тело из меди получило большее количество тепла, чем тело из серебра. Если же температура тела из меди была выше на 6 +1.6 t ( t – начальная температура серебра), то тела получат одинаковое количество тепла. Если же температура меди была больше 6 +1.6 t, то медный брусок получит меньше теплоты.
4.Тело из свинца горячее.
5.Стальная деталь отдала большее количество энергии.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
34.5 г= 0.0345 кг 3.5 т=3500 кг 8.3 кДж=8300 Дж
245 кДж=245000Дж 840 см=8.4 м 0.05 МДж=50000 Дж
8.7 МДж =8700000 Дж 3.6 км/ч=1 м/с 0.89 т=890 кг
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Пористый материал легче и теплопроводность у него очень плохая.2.Светлая, она практически отражает всю солнечную энергию, темная же шляпа почти всю энергию поглощает.3. На 47.5ºС 21.Он поглощает больше солнечной энергии.2.Алюминий лучше, чем фарфор проводит тепло.3. На 4 ºС
31.Можно.2.Механическая работа превращается во внутреннюю энергию.3. 10 кг 41.Чтобы не обжигать руки.2.Белый цвет отражает излучение.3. 1 кг
К теме «Энергия топлива».
Качественные задачи.
2.Водород
3.Спирт
5.Удельная теплота сгорания показывает, сколько энергии выделяется при сжигании 1 кг вещества.
6.При сжигании 1 кг водорода выделяется 120 МДж энергии.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
23.1 кДж=23100 Дж 4.35 МВт=4350000 Вт 57 л=0.057м³
240 г=0.24 кг 0.34 т=340 кг 0.78 МДж=780000 Дж
13 МДж/кг=13000000 Дж/кг 230 см³=0.00023 м³ 3800 кДж/кг = 3800000 Дж/кг
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11. 88 ГДж2. 3.Примерно на 31 градус. 21.2 кг2.Да.3.216 г
31.Торф2.Тела имеющие белый, светлый цвет.3.Примерно 81 г. 41. 3.52 ГДж2.Теплые струи воды поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз. Происходит конвекция.3.Примерно 1 г.
К теме «Состояние вещества. Тепловые процессы».
Качественные задачи.
1.Все
2.Да
3.Да
4.Скорость движения молекул увеличилась, внутренняя энергия увеличилась.
5.Скорость движения молекул увеличилась, расстояние между молекулами увеличилась, внутренняя энергия увеличилась.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
4.5 г=0.0045кг 3.45 кДж=3450 Дж 30 мин=1800 с
2.7 т=2700кг 0.08 МДж=80000Дж 45 кВт=45000Вт
450 см³=0.00045 м³ 13 МДж/кг=13000000 Дж/кг 24 кДж=24000Дж
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Горением называется процесс соединения молекул с кислородом, при котором выделяется энергия.2.Удельная теплоемкость пока-зывает, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 ºС.3.Переход из твердой фазы в жидкую фазу называется плавлением.4.Переход из газообразной фазы в твердую фазу называется сублимацией.5. Этот процесс называется сублимацией. 21.Количеством теплоты называется энергия, которую тело получает или отдает при теплопередаче.2.Удельная теплота сгорания топлива показывает, какое количество телоты выделяется при сгорании 1 кг топлива.3.Переход из жидкой фазы в газообразную фазу называется испарением.4. Переход из твердой фазы в газообразную фазу называется возгонкой.5. Этот процесс называется возгонкой.
К теме «Плавление и отвердевание».
Качественные задачи.
1.Из материалов, температура плавления которых выше 500ºС
2.Цезий.
3.Таких материалов нет.
4.Да, но только в тех районах, где температура воздуха зимой не опускается ниже -39ºС. При этой температуре начинается процесс кристаллизации ртути.
5.Лед должен нагреться до температуры плавления, а для этого необходима энергия.
6.Вода замерзает и при этом расширяется.
7.Материалы, температура плавления которых меньше 658ºС, температура плавления алюминия.
8.При температуре 30 ºС и нормальном атмосферном давлении плавится цезий ( температура плавления 28.4 ºС).
9.Из материалов, температура плавления которых больше 700ºС.
10.Из материалов, температура плавления которых больше 2000ºС.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
312 г=0.312 кг 0.45МДж=450000Дж 5 л=0.005 м³
340кДж/кг=340000 Дж/кг 250 мг=0.000025кг 467 см³=0.000467 м³
4.5 т=4500 кг 0.68 МДж/кг=680000 Дж/кг 235 кДж=235000Дж
Проверка знаний и умений. Тестовая работа
11.А 2.В 3.Б 4.В 21.В 2.Г 3.А 4.А
31.Б 2.А 3.Г 4.В 41.Б 2.Б 3.В 4.Б
Проверка знаний. Индивидуальные карточки-задания.
11.Не изменяется, до полного плавления тела.2. 420 ºС3. 1.18 кДж4. 8.46 ГДж 21.Температура кристаллизации 232 ºС.2.При температуре - 39ºС и ниже этой температуры.3. 2.7 ГДж4. 6.7 кДж
31.При процессе кристаллизации температура тела не изменяется, до полного отвердевания тела.2.Да, если температура воздуха не опускается ниже –39 ºС3. 5 кДж4. 361 МДж 41.Нет, так как температура плавления цинка 420ºС, а температура плавления алюминия 658ºС. Посуда расплавится быстрее, чем алюминий.2.Не изменяется, если тело кристаллическое и увеличивается если тело аморфное.3.48 кДж4.1.94 МДж
К теме « Испарение. Кипение. Конденсация».
Качественные задачи.
1.С поверхности тела вода испаряется и при этом температура тела уменьшается. Именно поэтому мы ощущаем холод.
2.В ветреную погоду процесс испарения происходит быстрее.
3.Изтарелки, так как площадь поверхности воды в ней больше.
4.Чтобы жидкости не испарялись.
5.Бензин из канистры без крышки будет испаряться. Чтобы этого не происходило необходимо канистру закрывать крышкой.
6.Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Необходимо знать о влажности воздуха на улице, о разности температур и давления на улице и в квартире. Зная эти данные, можно ответить на этот вопрос.
8.Если хотим получить хрустящий картофель, то крышкой накрывать не стоит.
9.Чтобы его остудить.
10.Постные. Жир на поверхности препятствует испарению жидкости. Так, если вы хотите, чтобы ваша вода быстрее закипела, необходимо на поверхности образовать жирную пленку, положить кусочек жира или масла.
15.Потому что происходит процесс испарения молекул воды с поверхности и при этом внутренняя энергия воды понижается.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
430 г=0.43кг 0.8г/см³=800 кг/м³ 2.1 т=2100 кг
2.5 л=0.0025 м³ 32 кДж=32000Дж 0.053 МДж=53000Дж
45 см³=0.000045 м³ 2.3 МДж/кг=2300000 Дж/кг 2.5 дм³=0.0025 м³
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.796 кДж2.7.96 МДж 21.15.4 МДж2.796кДж
31.157.4 кДж2.753 кДж 41.62.8МДж2.5.44 ГДж
Проверка знаний и умений. Проверочная работа.
11.Увеличивается2.27 кДж3.5.272 МДж4.0.6 г 21.Увеличивается2.3.64 МДж3.1.53 МДж4.2 кг
31.Не изменяется, до полной конденсации.2.3.15 кДж3.10.2 МДж4.110 кг 41.От площади поверхности жидкости, от температуры жидкости, от влажности воздуха, от внешних факторов ( ветер).2.136 кДж3.430 кДж4.306 кДж
К теме «Работа газа при расширении. ДВС.»
Качественные задачи.
1.Устройства, в которых внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию, называются тепловыми двигателями.
3.Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный пи помощи шатуна с коленчатым валом. На валу укреплен тяжелый маховик. В верхней части цилиндра имеются два клапана, предназначенные для впуска смеси горючего и воздуха и выпуска отработанных газов, и свеча, которая воспламеняет горючую смесь. В дизельном двигателе горючая смесь воспламеняется сжатым воздухом.
4.Основными циклами работы карбюраторного двигателя являются четыре процесса: впуск горючей смеси, сжатие и воспламенение, рабочий ход, и выпуск продуктов сгорания.
5.Да
6.Да
7.Под водой для работы двигателя внутреннего сгорания необходим воздух, а его там нет, либо необходимо брать сжатый воздух, но это нерентабельно и усложняет процесс.
8.При увеличении внутренней энергии газов, скорость молекул увеличивается, давление газов, следовательно, тоже увеличивается.
10Изменяется, уменьшается.
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Плавлением называется процесс превращения твердого вещества в жидкость.2.Парообразованием называется процесс превращения жидкости в газ.3.Тепловым двигателем называ-ется устройство, в котором внутренняя энергия вещества преобразуется в механическую энергию.4.Свеча в ДВС выполняет функцию воспламенителя топлива.5.ДВС состоит из цилиндра, который включает в себя поршень, клапаны, шатун, свечу, коленчатый вал, маховик.6.Смесь, поступающая в цилиндр двигателя, состоит из топлива и воздуха. 21.Кристаллизацией называется процесс превращения жидкости в твердое вещество.2.Конденсацией называется процесс превращения газа в жидкость.3.Виды тепловых двигателей: ДВС, паровая и газовая турбины, автомат , реактивный двигатель и т.д.4.Маховое колесо в ДВС предназначено для уменьшения неравномерного вращения вала.5.Цикл двигателя состоит из впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.6.Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания работает на бензине или природном газе.
К теме «КПД теплового двигателя».
Качественные задачи.
1.Нет. КПД теплового двигателя не может быть больше 100 % или равен 100 %.
3. 45 % энергии идет на полезную работу, а 55 % энергии тратится впустую на обогрев атмосферы, двигателя и т.д.
4. КПД теплового двигателя всегда меньше 1 или 100 %.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
25 кВт=25000 Вт 3.5 км/с=3500 м/с 120 мин=7200 с
0.045 МДж=45000Дж 9.0кВт=9000Вт 2.5 ч=9000 с
80 км/ч =22.2 м/с 14кДж/кг=14000 Дж/кг 780 кДж =780000 Дж
К обобщению материала по теме «Тепловые процессы».
Практическая часть.
11.620.5 кДж2. 5.7%3.Нет, кинетическая энергия молекул воды больше, чем кинетическая энергия молекул льда при одинаковой температуре. Удельная внутренняя энергия водяного пара больше, чем воды при одинаковой температуре. 21.Примерно 40 г.2.Примерно 460 м/с3.Так как удельная теплота плавления льда и снега сравнительно велики, то энергии на образование льда и плавление льда требуется больше, а, следовательно, при изменении климатических условий не будет резких скачков температуры. Например, резкие скачки температуры можно наблюдать в Сахаре, так как теплоемкость песка не велика, то воздух вблизи земли быстро нагревается и быстро охлаждается
31. 2 кг2. Примерно 124 кг3.Средние кинетические энергии молекул льда и воды различны. У молекул воды кинетическая энергия больше, чем кинетическая энергия молекул льда. Удельная энергия воды больше, чем удельная энергия льда, при одинаковой температуре. 41.Примерно 120 г.2.200 Дж/кгºС3.Вода будет испаряться, масса воды при этом будет уменьшаться, температура воды в стакане понизится до 0ºС.
К теме «Строение атома. Электризация тел».
Качественные задачи.
1.Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны. Ядро состоит из нуклонов: протонов и нейтронов.
2.В природе существуют положительные и отрицательные заряды.
3.В природе существует только два вида зарядов: положительный и отрицательный.
4.Протон несет положительный заряд, электрон – отрицательный, нейтрон не имеет заряда, ядро заряжено положительно.
5.Заряды в пространстве порождают электрическое поле, одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Все заряды обладают свойством дискретности, то есть заряд тела равен целому числу заряда электрона q = N е, где N – целое число, а е – заряд электрона.
6.а. положительный, б. отрицательный, в. отрицательный, г. положительный, д. не имеет заряда, е. не имеет заряда.
7.а.На поверхности тела возникнут отрицательные частицы, б.на поверхности тела возникнут положительные частицы, в. в противоположной стороне ватки на поверхности возникнет положительный заряд, в противоположной стороне ватки на поверхности возникнет отрицательный заряд.
Проверка знаний и умений.
11.Заряды шариков одноименные.2.На поверхности тела возникнет отрицательный заряд.3. 4 протона. 21.На ее поверхности возникнет положительный заряд. -192.Заряд атома равен 1.6 * 10 КлТакой атом называют положительным ионом.3.Заряды шариков разноименные.
31.Шарик имеет отрицательный заряд, так как разноименные заряды притягиваются.2.Заряд атома стал отрицательным, такой атом называют отрицательным ионом.3.Заряд на поверхности этого тела отрицательный. Так как разноименные заряды притягиваются. 41.Заряженное тело может иметь только заряд равный целому числу заряда электрона. Значит заряд 1.5 зарядов электрона частица иметь не может, а 20 зарядов электрона может.2.Второй шарик имеет отрицательный заряд, одноименно заряженные тела отталкиваются.3. Гелий, заряд этого атома гелия равен одному заряду электрона.
К теме « Электрический ток. Источники тока».
Качественные задачи.
1.Да, так как имеет место кратковременное упорядоченное движение заряженных частиц.
2.Молния – это электрический разряд. При возникновении молнии имеет место упорядоченное движение электронов и ионов, а следовательно молния – это электрический ток между облаком и Землей, или между двумя облаками.
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Проводниками называются вещества, в которых имеются свободные носители заряда.2.Электризацией тел называется возникновение заряженных частиц на поверхности вещества.3.Одноименные заряды отталки-ваются.4.Положительной частицей атома называется протон.5.Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны.6.Отрицательным ионом называется атом, заряд которого отрицательный, то есть число электронов в атоме преобладает над числом протонов. 21.Диэлектриками называются вещества, в которых мало или нет свободных носителей заряда.2.Электрическим током называется упорядоченное, направленное движение заряженных частиц.3.Разноименные заряды притяги-ваются.4.Отрицательной частицей атома называется электрон.5.Ядро атома состоит из нуклонов – протонов и нейтронов.6.Положительным ионом называется атом, заряд которого положительный, то есть в атоме число протонов преобладает над числом электронов.
К теме « Электрическая цепь. Действия электрического тока».
Качественные задачи.
1.Электроны в металлах начинают упорядоченно, направленно двигаться. Аналогично ведут себя ионы в жидкостях и газах, отрицательные ионы движутся к положительному электроду источника тока, а положительные ионы к отрицательному электроду источника тока.
2.Скорость света.
3.
Использование электрического тока
Химическое действие Тепловое действие Магнитное действие
1. Электролиз2. Получение чистых металлов3. Гальваностегия.4. Гальванопластика 1. Обогревательные приборы.2. Электроплиты, электрочайники, электротены.3. Электроплавильные печи.4. Плавкие предохранители.5. И т.д. 1.Электрогенераторы2. Электродвигатели.3. Трансформаторы .4. Дросселя и соленоиды.5. Микрофоны, громкоговорители6. И т.д.
4.Направление электрического тока всегда совпадает с направлением электрического поля, поэтому электрический ток в металлах, газах, электролитах направлен от положительного электрода источника тока к отрицательному.
5.Плоские шины имеют большую площадь поверхности, а следовательно быстрее отдают тепло, которое выделяется при прохождении тока в пространство.
6.Рельсы проводят электрический ток и, следовательно, чтобы цепь не была разомкнутой, делают медные перемычки или сваривают рельсы.
7.а. Источник тока, ключ, звонок, лампочка, резистор.
б. Источник тока, ключ, две лампочки, резистор.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.Источник тока, ключ, лампочка. Звонок.2.Примерная схема: 21.Источник тока, две лампочки, три ключа.2.Примерная схема:
31.Источник тока, ключ, лампочка, звонок, резистор.2.Примерная схема: 41.Источник тока, два ключа, две лампочки, звонок.2.Примерная схема:
К теме «Сила тока. Напряжение».
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200 мА=0.2 А 0.02 мА=0.00002 А 10 мин =600 с
4 кВ=4000 В 2.7кВ=2700 В 3.4 МДж=3400000 дж
345 мкКл=0.000345 Кл 345 мКл=0.345 Кл 0.3 ч=1080 с
К теме «Сопротивление. Закон Ома».
Качественные задачи.
1.Сопротивлением называется физическая величина, характеризующая электрические свойства вещества. Причины сопротивления это взаимодействие при движении заряженных частиц друг с другом ( электронов с ионами в металлах, положительных ионов с отрицательными ионами в электролитах и т.д.) и дефекты кристаллической решетки.
2.Сопротивление металлов зависит от длины проводника, от площади сечения, от рода металла, от температуры.
3.Не изменилось, сопротивление металлов не зависит от силы тока.
4.Не изменилось, сопротивление металлов не зависит от напряжения.
5.Сопротивление уменьшится в три раза.
6.Сопротивление уменьшится в четыре раза, так как длина уменьшилась в два раза, а площадь сечения увеличилась в два раза.
7.а. нижний проводник имеет самое большое сопротивление, так как площадь его сечения самая маленькая;
б. верхний проводник имеет самое большое сопротивление, так как его длина больше других указанных проводников при равных площадях сечения;
в.
8.а. сопротивление 2 – го проводника больше;
б. сопротивление 1 - го проводника больше.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
20 кОм= 20000 Ом 12 кДж= 12000 Дж 0.22 кВ= 220 В
400 мА= 0.4 А 468 мкКл=0.000468 Кл 0.5мА=0.0005 А
27 кВ=27000 В 5.5 МВт=5500000 Вт 0.08 МДж=80000 Дж
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11. 4кОм2.2500 Ом3 А 21. 25кВ2. 5 Ом3. 0.3 В
31. 10 А2. 5 Ом3. 4 А 41. 50 В2. 196 м3. 117 кг
К теме « Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля - Ленца».
Качественные задачи.
1.Мощность плитки увеличилась.
2.Мощность лампочки уменьшается, так как при работе лампочки вольфрамовая нить испаряется, площадь сечения уменьшается, сопротивление увеличивается.
3.Количество теплоты уменьшится в два раза. При увеличении длины проводника в 4 раза количество теплоты увеличится в 4 раза.
4.Работа электрического тока уменьшится в 2 раза.
5.При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно R/2. Следовательно, мощность при параллельном соединении в 4 раза больше, чем при последовательном соединении лампочек.
6.При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно R/2. Следовательно, мощность при параллельном соединении в 4 раза меньше, чем при последовательном соединении лампочек.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
0.5 кДж= 500 Дж 450мА=0.45 А 1.5 ч= 5400 с
20 мин=1200 с 0.4 кВ= 400 В 700 кОм= 700000 Ом
45 мкКл=0.000045 Кл 0.9 МВт=900000 Вт 2 МОм=2000000 Ом
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.0.6 Вт2.300 кДж 21.1200 Дж2.4500 Дж
31.144 кДж2.120 м 41.Примерно 6.7 Вт2.0.5 А
К обобщению материала по теме «Электрические явления».
Практический тур.
11. 4000 Вт, 20 А2. 330 кДж3. 120 Дж4. 3 В, 0.5 А, 1.5 А 21.60 Дж2.1.25 Вт3. 7.5 кДж4. 2 А, 20 В, 40 В
31.480 Дж2. 200 Вт3. 20 кДж4. Примерно 7.15 В, 2.85 В 41. 5 Ом, 20 Вт2. 48 Дж3. 7.5 кДж4. 2 А, 8 В, 10 В
К теме «Магнитное поле».
Качественные задачи.
1.Магнитным полем называется поле, порождаемое движущимися заряженными частицами и постоянными магнитами и действующее на движущиеся заряженные частицы, постоянные магниты и вещества железо, никель, кобальт и некоторые сплавы.
2. От силы тока в проводнике, от длины проводника, от расстояния до проводника, от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.
3.Магнитное поле увеличилось.
4.Магнитное поле увеличилось.
5.В катушке с большим числом витком индукция магнитного поля будет больше в три раза.
6. В катушке с большим числом витков.
7.
8.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200 кОм=200 Ом 400 мм=0.4 м 1.8 км/ч=0.5 м/с
45 мА=0.045 А 2.67км=2670 м 450 г=0.45 кг
24 кВ=24000 В 4 см²=0.0004 м² 78МДж=78000000 Дж
К теме «Магниты и электромагниты».
Качественные задачи.
3. Не возможно сделать магнит, у которого бы отсутствовал один из полюсов.
4. Если разломить магнит на части, то все его части будут магнитами.
5.Домен, это частица, которая имеет все свойства магнита.
6.Железо, кобальт, никель, сплавы из этих элементов.
7. Все вещества обладают магнитными свойствами, так как во всех веществах имеются атомы, которые состоят из ядер вокруг которых движутся электроны. А раз электроны движутся, значит, они уже обладают магнитными свойствами.
8. Железный гвоздь, стальной болт и отвертку из стали можно намагнитить, а вот алюминиевую проволоку и медную катушку намагнитить нельзя, но если по ним пустить электрический ток, то они будут создавать магнитное поле.
9. Да.
10. От силы тока, от количества витков, от магнитных свойств сердечника, от размеров катушки.
11. Уменьшились в два раза.
12. Индукция магнитного поля уменьшится, примерно в 700 раз.
Задачи на перевод единиц измерения в СИ.
200мА=0.2 А 200 кН=20000 Н 3 ч=10800 с
340 мкА=0.00034 А 350 МДж= 350000000 Дж 245 кВт= 245000 Вт
45 кКл=45000 Кл 35 мин= 2100 с 54 км/ч=15 м/с
К теме «Электродвигатель и генератор электрического тока».
Качественные задачи.
3.В электродвигателе электрическая энергия преобразуется в механическую, в генераторе тока происходит преобразование механической энергии в электрическую.
4.Электродвигатели используют в производстве, например, точильные и сверлильные станки, токарные и фрезерные станки, транспортеры и электрокары, и т.д. В быту электродвигатели также нашли широкое применение. Они используются в холодильниках и стиральных машинах, в электрофенах и пылесосах, в швейных машинках с электроприводом и магнитофонах, в видеокамерах и электропроигрывателях. Без электродвигателей не поедут троллейбусы и трамваи, не будет работать метро и эскалатор, не уйдет с пирона электричка и не вылечит зуб стоматолог.
5.Генераторы электрического тока применяются во всех транспортных средствах для выработки электроэнергии при движении транспорта. На электростанциях генераторы используются для выработки электроэнергии. На гидроэлектростанциях энергия падающей воды преобразуется в электроэнергию, одной из самых мощных ГЭС считается Саяно-Шушенская ГЭС, ее мощность 6400 МВт. Самой мощной тепловой электростанций в бывшем СССр считается Экибастузская ГРЭС, ее мощность 4000 МВт. Крупнейшей атомной электростанцией в мире считается АЭС - Фукусима (Япония), ее мощность 9.1 ГВт. Экспериментальная солнечная электростанция была построена на Южном берегу Крыма в поселке Щелкино. Эта электростанция имеет мощность 5 МВт.На побережье Кольского полуострова действует Кислогубская приливная электростанция использующая энергию приливов, ее мощность 0.4 Мвт. Мощность Паужетской геотермальной электростанции 5 МВт. На этой станции насыщенный пар из пробуренной скважины направляется в паровые турбины.
Проверка знаний и умений. Физический диктант.
11.Магнитным полем называется поле порождаемое движущимися зарядами и магнитами и действующее на движущиеся заряды и магниты или материалы, которые могут намагничиваться.2.Полюсом магнита называется места магнита, где обнаруживается наиболее сильное действие.3.Магнитной аномалией называется места на Земле, где магнитное поле отличается от магнитного поля Земли.4.Чем больше сила тока в катушке, тем магнитное поле больше.5.Электромагнитом называется соленоид с железным сердечником.6.Генератором электрического тока называется устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую.7.Магниты состоят из доменов.8.Ротором называется вращающаяся часть генератора или двигателя. 21.Магнитное поле зависит от силы тока в проводнике, от магнитных свойств среды, от расстояния до проводника (магнитное поле проводника с током), от количества витков, размеров катушки и магнитных свойств среды (магнитное поле соленоида) от намагниченности тела (магнитное поле магнита).2.Магнитом называется тело, длительное время сохраняющее намагниченность.3.Магнитными бурями называются кратковременные изменения магнитного поля Земли, вследствие активности Солнца.4.Чем меньше витков в катушке, тем магнитное поле меньше.5.Соленоидом называется катушка с током.6.Электрическим двигателем называется устройство преобразующее электрическую энергию в механическую.7.Магниты обладают следующи-ми свойствами: имеют два полюса (южный и северный); притягивают к себе железо, никель, кобальт, некоторые сплавы; каждая часть магнита является магнитом; одноименные полюса отталкиваются; разнои-менные полюса притягиваются.8. Статором называется покоящаяся часть двигателя или ротора.
К теме «Свет. Источник света. Законы распространения света.»
Качественные задачи.
2.Свет в воздухе и вакууме распространяется со скоростью 300 000 км/с. Скорость света зависит от среды, в которой свет распространяется. Так, в сахаре скорость света равна 192300 км/с, в алмазе - 124100 км/с, каменной соли - 194300 км/с, в молоке 222 200 км/с, в бензине –214300 км/с. (скорости света даны при температуре тел 20ºС).
3.
Химическое действие Тепловое действие
Фотосинтез;Фотография;Загар;Образование витамина D; т.д Нагревание поверхности земли, воды, атмосферы и т.д.
4.
5.
Естественные Искусственные
Костер;Солнце,Звезды,Светлячок,Луна; т.д. Лампа накаливания;Свеча;Камин;Экран телевизора;Спираль электроплиты;т.д.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки- задания.
11.16м2. 21.10 м2.
31.3м2. 41.3 м2.
К теме «Отражение света».
Качественные задачи.
1.При зеркальном отражении параллельный пучок света, отражаясь остается параллельным. При диффузном или рассеянном отражении параллельный пучок света при отражении не остается параллельным.
2.Все предметы, которые мы видим, отражают свет.
3.Луна отражает свет идущий от Солнца. Поэтому с Земли мы видим только ту часть Луны, которая отражает свет. Во время новолуния, Луна отражает свет в противоположную сторону от Земли, во время полнолуния, мы видим весь свет.
4.Венера отражает свет от Солнца, мы видим только ту часть Венеры, которая отражает этот свет.
6.Молекулы воздуха отражают свет. Поэтому в солнечный день мы не можем видеть звезд, мы видим отраженный свет от молекул воздуха.
7.С поверхности Луны мы сможем наблюдать звезды, на Луне нет атмосферы.
9.
10.Все мы являемся источниками отраженного света. Учебники по физике и по литературе также являются источниками отраженного от них света.
К теме «Зеркала».
Качественные задачи.
2. 30 градусов.
3. 1 см/мин
4. 2м
5. При угле 0 градусов
6.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11. 2. 21. 2.
31. 2. 41. 2.
К теме «Преломление света».
Качественные задачи.
1.В стекле скорость света больше, чем в алмазе.
2.В воздухе скорость света больше, чем в воде.
3.Нет.
4.Скорость света в стекле в 1.4 раза меньше, чем в вакууме.
5.Свет преломляется 4 раза.
6.Ответить на этот вопрос не возможно так как плотность атмосферы постоянно изменяется. Сколько раз меняется плотность атмосферы, столько раз преломляется световой луч.
8.а. В первой среде скорость света больше, чем во второй.
б. Во второй среде скорость света больше, чем в первой.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11. 2.Примерно 19 градусов. 21. 2. 1.4
31. 2.Примерно 65 градусов. 41. 2. Скорость света в стекле в примерно в 1.44 раза больше, чем в алмазе.
(при решении задач пользоваться таблицей синусов для углов 0-90º)
К теме «Линзы».
Качественные задачи.
1.Собирающие и рассеивающие свет.
2.Потому что, через него не проходят лучи света, а прямые продолжающие их.
3.Капельки дождя подобно линзам собирают свет в фокусе.
4.В оптических приборах: микроскопах, биноклях, телескопах, очках, лупах и.д.
5.Это собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см.
6.Это рассеивающая линза с фокусным расстоянием 33 см.
7.В этом случае фокусное расстояние должно быть бесконечным. Таких линз нет, это скорее всего обычная плоскопараллельная пластинка.
8.
9.
10.Два фокуса – по одному с каждой стороны.
11.Физическую величину, обратную фокусному расстоянию.
12.От расположения предмета и линзы.
11. Линзы с фокусными расстояниями 1 м.
Проверка знаний и умений. Индивидуальные карточки-задания.
11.4 Дптр2. 21. 0.0025 м2.
31.-0.4 м2. 41.-2.5 Дптр2.
К теме « Оптические приборы».
Качественные задачи.
1. Линзы и зеркала.
2. Фотоаппарат: действительное, перевернутое, уменьшенное.
Увеличитель: действительное, перевернутое, увеличенное.
Диапроектор: действительное, перевернутое, увеличенное.
Микроскоп: увеличенное, действительное, перевернутое.
5. Рефлектор и рефрактор.
6.Одним из первых создателей телескопа считается голландский оптик Ханс Липперсгейс.
7.Предполагают, что первые очки изготовил итальянский физик Сальвио дельи Армати в 1820 году, а Леонардо да Винчи выдвинул идею о контактных линзах, а на практике эту идею воплотили сыновья Уильяма Гершеля Томас Юнг и Джон Гершель в 18 веке.
8.Считается, что первый микроскоп создал голландец Ханс Янсен в 16 веке.
К теме «Глаз и зрение».
Качественные задачи.
1.Аккомодация глаза.
2.Предел аккомодации наступает, на расстоянии 12 см от глаза.
3.Для нормального глаза примерно 25 см.
4.Близорукость и дальнозоркость.
5.Рассеивающие линзы.
6. Собирающие линзы.
7. 1, 4, 5 – линзы для дальнозорких людей, это собирающие линзы. 2, 3, 6 – линзы для близоруких людей, это рассеивающие линзы.
Фокусные расстояния этих линз равны соответственно 0.5 м, -0.25 м,-2 м, 1 м, 0.2 м, -0.4 м.
К обобщению материала по теме «Оптические явления».
Практическая часть.
13.фокусное расстояние 0.25 м, увеличение равно 1.4. Для настройки четкого изображения, то есть для изменения расстояния от линзы до изображения, так как фотоаппарат используют для фотографирования предметов на различных расстояниях от линз. 23. 5 м4.В этом случае глазные мышцы находятся в постоянном напряжении, именно поэтому глаза утомляются.
33.5 Дптр. Расстояние между предметом и изображением 9 см. Увеличение равно 1.25.4.Потому что облака рассеивают свет, являясь при этом пространственным источником рассеянного света. Вследствие этого деревья не дают четких теней, а тени образуются размытые. 43.Примерно 6.7 см, примерно 15 Дптр, увеличение линзы равно 0.5.4.Глаз и фотоаппарат дают действительное, перевернутое, уменьшенное изображение. В отличие от фотоаппарата фокусное расстояние зрачка – переменное.
К контрольной работе за первой полугодие.
11.Масса палочки уменьшилась, а масса тела увеличилась, вследствие перетекания электронов от палочки к заряженному телу.2. 2.6 МДж3. 64 кДж4.Внутренняя энергия пара, больше чем внутренняя энергия воды в жидком состоянии. 21.Атом лития состоит из положительного ядра, в котором находится 3 протона и 4 нейтрона. Вокруг ядра в нейтральном атоме движутся 3 электрона. Отрицательный ион лития должен иметь больше 3 электронов, для этого тело необходимо наэлектризовать.2. 5.328 МДж3. 44 МДж4.В жаркий день вода в луже наревается быстрее, а, следовательно, молекулы начинают двигаться быстрее, что способствует скорости испарения воды.
31.Масса палочки уменьшилась, а масса ватки увеличилась. Электроны с заряженной палочки переместились на ватку, это и привело к изменению масс тел.2.Примерно 35 МДж3. 4.86 ГДж4.Пар имеет большую внутреннюю энергию, чем вода и лед. 41.Атом кислорода состоит из ядра, в котором находится 6 протонов и 6 нейтронов, вокруг ядра движутся 6 электронов. Чтобы атом стал положительным необходимо уменьшить количество электронов, для этого необходимо ионизировать атом кислорода.2.848 кДж3.50 кг4.Молекулы газов находятся на очень больших расстояниях.
К контрольной работе за год.
11.380 кДж2.6 А, 360 Вт3. 4. 21. Примерно 1.0544 МДж2. 240 кДж3. При испарении молекулы уносят с собой часть энергии, вследствие, этого жидкость испаряется. Это явление используют в холодильных установках, спускаемые космические аппараты покрывают специальными веществами, которые при прохождении плотных слоев атмосферы быстро испаряются и не дают перегреваться корпусу аппарата, т.д.4. .
31.152 кДж2. 240 кДж3. А. Два разноименных полюса притягиваются.Б. Железо притягивается к магниту.В. Медь взаимодействовать с магнитом не будет.4. 41.535.6 кДж2. 80 Вт3.Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Отличия атомов химических элементов в составе ядра. По числу протонов в ядре определяется порядковый номер химического элемента.4.
К школьным олимпиадам.
1 вариант.
1.Примерно 743 мм.рт.ст.
2.12 кг
3.Примерно 355 г
4.Белье высохнет быстрее.
2 вариант.
1.90 кг
2.1 Ом
3.Английский физик 16 века Уильям Гильберт изготовил стальной шарообразный магнит, исследовал его с помощью маленькой стрелки и пришел к выводу, что Земной шар – огромный космический магнит.
Литература.
1.Е.Н.Анашкина ."300 вопросов и ответов о птицах ". Ярославль "Академия развития ". 1998 г.
2.В.А.Алексеев . " 300 вопросов и ответов о животных ". Ярославль "Академия развития " 1997 г.
3.Е.Н.Анашкина " 300 вопросов и ответов о домашних животных ". Ярославль " Академия развития " 1997 г.
4.В.П.Максаковский " Экономическая и социальная география мира". Москва "Просвещение". 2000 г.
5.З.А.Камышанова, К. А. Камышанов " 300 вопросов и ответов по истории и культуре древнего мира ". Ярославль " Академия развития". 1998 г.
6.С.А.Кочнев "300 вопросов и ответов о земле и Вселенной". Ярославль " Академия развития " 1997 г.
7.К.Ю.Богданов "Физик в гостях у биолога". Москва "Наука". 1986г.
8.А.С.Енохович " Справочник по физике ". Москва " Просвещение " 1990 г.
9.А.С.Емельянов " 300 вопросов и ответов по странам и континентам". Ярославль " Академия развития " 1997 г.
10.В.А.Алексеев " 300 вопросов и ответов о насекомых " Ярославль "Академия развития " 1998 г.
11.Н.Грин, У. Стаут, Д. Тейлор."Биология" в 3-х томах. Москва "Мир". 1990 г.
12.М.Б.Беркемблит, Е. Г. Глаголева. " Электричество в живых организмах ". Москва " Наука " . 1988 г.
13.В.Р.Ильченко " Перекрестки физики, химии и биологии ". Москва "Просвещение " .1986 г.
14.В.Мезенцев " Чудеса. Популярная энциклопедия " в 2 - х томах. Главная редакция казахской советской энциклопедии. Алма-Ата . 1990г.
15.А.И.Константинов, В. Н. Мовчан. "Звуки в жизни зверей". Ленинград . Издательство Ленинградского университета .1985 г.
16.А.П.Большаков "Биология. Занимательные факты и тесты". Санкт-Петербург. Паритет . 1999 г.
17.Бионика. Издательство " Наука ". Москва . 1965 г.
18.Ц.Б.Кац "Биофизика на уроках физики". Москва. "Просвещение". 1988 г.
19.В. И. Арабаджи « Загадки простой воды». Москва. «Знание». 1973г.
20 «Хочу все знать» . Ленинград. «Детская литература». 1970 г.
21.Европейский эпос античности и средних веков .Москва " Детская литература " 1984 г.
22.Н.Носов.Незнайка на Луне .Кишинев " Литература артистикэ ". 1990 г.
23.А.Беляев .Человек - Амфибия .Подводные земледельцы . Элиста " Калмыцкое книжное издательство " .1977 г.
24.Е.И.Соколова, Т.И.Тарабрина. Загадки лесной опушки. Академия, К.Ярославль 2000 г.
25.Е.И.Соколова, Т.И.Ларина. Загадки мудрой совы. Академия, К.
Ярославль 2000 г.
26.Е.И.Соколова, Т.И.Тарабрина. Загадки веселых мастеров. Академия, К.Ярославль 2000 г.
27.Д.Н.Садовников " Загадки русского народа " 1876 г. Петербург.
28.Сборник загадок. Пособие для учителя. Москва "Просвещение".1988г.
29.Владимир Даль " Толковый словарь живого великорусского языка ". В 4 томах. Москва " Русский язык " 1979 г.
30.Я.И.Перельман «Занимательная физика». Москва «Наука». Главная редакция физико-математической литературы 1979 г.
31.С.В.Зверева «В мире солнечного света». Ленинград «Гидрометеоиздат». 1988 г.
32. Г.М.Голин, С.Р.Филонович «Классики физической науки». Москва «Высшая школа» 1989 г.
33. М.А. Булгаков. Собачье сердце. Москва «Дрофа». 2001 г.
|
