- 07.04.2017
- 2131
- 15
Получите профессию
за 6 месяцев
Пройти курс
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Смотреть ещё
3 877
методических разработок в категории другое
Перейти в каталог
Физика в твоей жизни
11 класс
Пособие для учащихся
профильных классов
специальных (коррекционных)
образовательных учреждений VIII вида
Составители: В. В. Жумаев, Б. Б. Горскин http://www.prosv.ru/ebooks/Gumaev_Fizika_9-10kl/index.html
Под редакцией: О.В. Омеляшко
Дорогой друг!
У тебя в руках новая книга.
Полистай
ее, посмотри на рисунки. Читая эту книгу, ты найдешь ответы на многие
вопросы. Ты узнаешь, зачем нужно смазывать детали швейной машинки и велосипеда,
как лучше насадить молото к на деревянную ручку, как легко можно
вкрутить шуруп в дерево.
Практически все, что бы ни делали люди
в своей жизни, и все, что происходит в природе, подчиняется одним
законам. Эти законы изучает наука — физика.
Знания по физике в современном мире
необходимы рабочему и инженеру, фермеру и домохозяйке.
Книга «Физика в твоей жизни» расскажет о
том, как эти законы используются в повседневной деятельности человека.
Многое, что делают люди в своей жизни, можно объяснить при помощи
физических законов. Их знание поможет тебе правильно
пользоваться механическими и другими устройствами дома, в мастерских
и на производстве.
Прочитав эту книгу, тебе легче будет
овладеть многими профессиями
Возьми два куска сахара разной формы. Это разные физические тела. Они имеют разные массы и объемы, но вещество, из которого они состоят, одно — сахар. Все физические тела состоят из веществ. Физика изучает строение и свойства вещества.
§ 1. СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ
Мы уже выяснили, что все тела состоят из веществ. Давай разберемся, из чего же состоит само вещество.
Все физические тела состоят
из мельчайших частиц вещества, которые называются молекулами.
Мельчайшей частицей сахара является молекула сахара, мельчайшей частицей
воды — молекула воды и т. д. Молекула очень маленькая частица,
ее можно разглядеть только в микроскоп (прибор, который
многократно увеличивает). Наблюдай и объясняй. Какое явление наблюдается при заварке чая? Поясни свой ответ.
Одному человеку, когда он выйдет из дома, покажется, что на улице тепло, другому — что холодно.
Наблюдение за температурой нам необходимо для контроля за различными процессами. Например, в автомобиле используется электрический термометр, который состоит из датчика температуры и указателя на щитке приборов. Указатель температуры показывает водителю температуру охлаждающей жидкости двигателя, ведь если температура будет повышенная, то жидкость закипит и испарится. Двигатель автомобиля будет работать при повышенной температуре, что приведет к его поломке. С помощью уличного термометра мы можем определить температуру воздуха на улице, чтобы подобрать одежду по погоде (см. рис. 72). Широко распространен ртутный медицинский термометр (см. рис. 73), которым мы измеряем температуру тела. Выполни задание. Измерь температуру воздуха в классе и на улице. Определи, где температура выше.
§ 2. ВЕЩЕСТВО И ЕГО АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ
Вещество может находиться в различных состояниях. Вспомни, какие изменения происходят с обычной водой в течение года. Летом вода находится в виде жидкости (рис. 75). Она течет в ручьях, реках, заполняет озера, моря и океаны. Зимой при замерзании вода превращается в твердое тело — лед (рис. 76). При испарении с поверхности земли вода образует облака и находится в них в виде газа (рис. 77). Газообразное состояние воды называется паром.
Любое вещество при определенных условиях может переходить из одного состояния в другое. Налей в пластиковый стакан небольшое количество воды и
поставь в морозильную камеру холодильника. Через некоторое время вода
превратится из жидкости в твердое тело (лед). Достань стакан и поставь в
теплое помещение. Через некоторое время вода из состояния твердого тела
перейдет в жидкое. Если поставить стакан с водой на горячую батарею, то
вода испарится и перейдет в газообразное состояние. Вода переходит
из твердого состояния в жидкое при температуре выше
0 °С, а при дальнейшем повышении температуры — в газообразное.
В различных агрегатных
состояниях одно и то же вещество обладает разными свойствами. Давай
рассмотрим их на примере воды. В своем обычном состоянии вода —
жидкость. Она способна свободно перетекать из одного сосуда в другой и заполнять
весь предоставленный ей объем. Попробуй сжать пластиковую бутылку, полностью
наполненную водой. У тебя ничего не получится, следовательно, жидкости
малосжимаемы.
Увеличивать свой объем при
замерзании — это удивительное свойство воды. Большинство веществ такой
способностью не обладают. Металлы при переходе в твердое состояние, наоборот,
уменьшаются в объеме. Твердые тела не обладают текучестью и несжимаемы. Выполни задание. Намочи два листа бумаги. Положи один из них на стол, а другой на горячую батарею. Какой высохнет быстрее?
§ 3. СМАЧИВАНИЕ И КАПИЛЛЯРНОСТЬ
Между молекулами существуют силы взаимного притяжения. В твердых телах эти силы больше, чем в жидкостях. Показать, что между молекулами жидкости существуют силы взаимного притяжения, нам поможет опыт. Возьми резинку, один ее конец закрепи, а к противоположному привяжи пластмассовую или стеклянную пластину. Поднеси к этой пластине блюдце с водой и коснись пластиной поверхности воды. Затем медленно опускай блюдце. Ты увидишь, что резинка начнет растягиваться, потому что между молекулами воды и молекулами пластины возникли силы взаимного притяжения (рис. 79).
После того как пластина
оторвется от поверхности жидкости, можно увидеть, что часть воды осталась на
пластине. Это значит, что силы притяжения между молекулами твердого тела и
молекулами жидкости оказались сильнее, чем силы притяжения между молекулами
жидкости. Растекание жидкости по поверхности твердого тела тонким слоем называют смачиванием этого тела.
Опустив в стакан с водой тонкую стеклянную трубочку, можно увидеть, что вода по ней поднялась выше уровня воды в стакане (рис. 81). Такое поднятие воды обусловлено силами притяжения между молекулами воды и молекулами вещества трубки. Стеклянная трубка представляет собой капилляр, и чем тоньше он будет, тем выше поднимется по нему вода. Явление подъема смачивающей жидкости по тонкому капилляру называют капиллярностью.
Наблюдай и объясняй. Посмотри на рисунок 82 и скажи, почему на листьях растений вода собирается в капли, а не растекается.
Явление капиллярности можно
наблюдать часто в повседневной жизни. Многие окружающие нас физические тела
имеют пористое строение, т. е. пронизаны тонкими капиллярами. Именно
поэтому хорошо впитывают влагу полотенца, вата, бумага. Благодаря
капиллярности поднимается по фитилю горючая жидкость. Явление капиллярности
широко распространено и в живой природе. Питательные вещества поступают в
различные части растений по капиллярам, которые их пронизывают. Человек и
животные также имеют сеть мелких сосудов, которые называются капиллярами.
Хорошо защищает от смачивания жир и масло. Водоплавающие птицы смазывают свои перья при помощи клюва жиром, который выделяется специальной железой. Жир защищает птицу и от холода, и от смачивания перьев водой. Гусь, утка, лебедь и другие водоплавающие птицы всегда выходят из воды сухими. Сделай сам. Опусти в воду две полоски промокательной бумаги, одна из которых пропитана растительным маслом. Затем достань их и определи между ними разницу. В чем ее причина?
§ 4. ПЛОТНОСТЬ
Возьми в руки железный и
алюминиевый бруски, имеющие одинаковые размеры. Путем простого сравнения
можно убедиться, что брусок, сделанный из алюминия, значительно легче
(приблизительно в 3 раза) железного бруска того же объема,
а значит, и масса алюминиевого бруска меньше, чем железного. Это связано
с тем, что молекулы различных веществ имеют разные массы и в одном и том же
объеме их может содержаться разное количество. Следовательно, физические
тела, состоящие из разных веществ и имеющие один и тот же объем, имеют разную
массу.
Реши задачу. Определи плотность обломка льда, если его масса равна 900 кг, а объем — 1 м3.
Знания о плотности вещества
помогают нам и в повседневной жизни. Например, зная, что плотность воды
больше плотности бензина, можно сказать: при их смешивании вода опустится и
соберется внизу, под слоем бензина. Такие сведения необходимы водителю, чтобы
знать, как действовать при попадании воды в топливную систему автомобиля.
Для этого используется автомобильный поплавковый плотномер — ареометр. В стеклянной трубке ареометра находится поплавок, на который нанесены числовые значения плотности электролита. Электролит представляет собой смесь, состоящую из воды и серной кислоты. При разрядке аккумулятора плотность электролита уменьшается, так как воды в составе электролита становится больше. Для того чтобы определить плотность электролита, необходимо набрать его в ареометр и посмотреть, до какого деления всплывет внутренний поплавок (рис. 86). Плотность электролита должна равняться 1290 кг/м3. Если плотность меньше, аккумулятор необходимо зарядить.
Работать с электролитом нужно очень аккуратно, так как он разъедает одежду и кожу человека. При попадании электролита на открытый участок тела необходимо срочно промыть его водой с мылом. Наблюдай и объясняй. Капни в сосуд с водой масло и посмотри, опустится ли оно на дно или будет плавать на поверхности воды. Объясни наблюдаемое явление.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
§ 5. ДАВЛЕНИЕ И СИЛА ДАВЛЕНИЯ
Вспомни, как тяжело передвигаться по глубокому снегу. Воздействуя своим телом на поверхность снега, ты проваливаешься в него (рис. 87). А если ты несешь тяжелый рюкзак, то проваливаешься еще больше. Но стоит тебе надеть лыжи, в снег ты больше не проваливаешься (рис. 88), хотя твой вес не изменился. Надев лыжи, ты увеличил площадь соприкасающихся поверхностей. Вес твоего тела распределился по большей площади.
Забивая гвоздь, ты прикладываешь его к доске острым концом. Если забивать гвоздь, приложив его шляпкой к доске (рис. 89), то ничего не получится, хотя сила твоего удара будет такая же, как если бы ты забивал его острым концом (рис. 90). Как и в случае с лыжами, опять увеличилась площадь взаимодействующих поверхностей.
Эти примеры показывают, что результат действия силы зависит не только от значения самой силы, но и от площади, на которую она действует.
За единицу давления
принимается такое давление, которое оказывает сила в 1 Н (ньютон) на
площадь поверхности 1 м2. Сокращенно эта единица записывается
так: 1 Н/м2. Единица давления 1 Н/м2 называется паскалем (Па), 1 Н/м2 = 1 Па. Сделай сам. Возьми ножницы и лист бумаги. Определи, при каком взаимном расположении листа бумаги и ножниц они лучше всего режут бумагу. Объясни результаты опыта.
Ты уже знаешь, что, изменяя
площадь взаимодействующих поверхностей, мы изменяем и давление. При
увеличении площади давление уменьшается, при уменьшении площади давление
увеличивается. Эта закономерность широко применяется в повседневной работе, в
механизмах и инструментах.
Для передвижения по очень глубокому снегу используют широкие лыжи. Если снег глубокий и рыхлый, то пользуются снегоступами (рис. 93), которые могут пригодиться и для передвижения по болотистой местности.
Выполни задание. Посмотри на рисунок 94 и определи, какой из автомобилей обладает бóльшей проходимостью. Объясни свой ответ.
§ 6. ДАВЛЕНИЕ В ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ
Попробуй надуть воздушный шарик (рис. 95). Сразу заметно, что хотя воздух поступает направленно с одной стороны, но шарик равномерно раздувается во все стороны. Таким же образом шарик будет увеличиваться в размерах, если в него заливать воду.
Проведя многочисленные
опыты, французский ученый-физик Блез Паскаль установил закон, который назвали
его именем. Закон Паскаля гласит, что давление
в жидкостях и газах передается одинаково по всем направлениям. Наблюдай и объясняй. Налей немного воды в воздушный шарик, завяжи его и положи на стол. Резко ударь по шарику кулаком, чтобы он лопнул. Посмотри, как при этом разлетелась вода из шарика. Объясни, почему она разлетелась равномерно во все стороны.
Такие свойства газа, как сжимаемость и способность передавать давление во все стороны одинаково, нашли широкое применение в различных технических устройствах. При сжатии воздуха его давление сильно повышается, поэтому хранят и перевозят сжатый воздух в стальных баллонах с толстыми стенками (рис. 96).
Сжатый воздух занимает меньше места, чем обычный. Маленький баллон со сжатым воздухом обеспечивает дыхание водолазу под водой продолжительное время. Сжатый воздух используется в подводной лодке для ее подъема с глубины. При погружении специальные цистерны внутри подводной лодки заполняются водой. Масса лодки увеличивается, и она погружается. Для подъема лодки в эти цистерны закачивается сжатый воздух, который вытесняет воду. Масса лодки уменьшается, и она всплывает. Устройства, в которых применяется сжатый воздух, называются пневматическими. К ним относится, например, отбойный молоток (рис. 97), которым вскрывают асфальт, рыхлят мерзлый грунт, дробят горные породы. Под действием сжатого воздуха пика отбойного молотка делает 1000—1500 ударов в минуту большой разрушительной силы.
На производстве для ковки и обработки металлов используется пневматический молот (рис. 98). В грузовых автомобилях и на железнодорожном транспорте используется пневматический тормоз. В вагонах метро с помощью сжатого воздуха открываются и закрываются двери. Использование воздушных систем на транспорте связано с тем, что даже в случае утечки воздуха из системы он будет восполняться за счет работы компрессора и система будет исправно работать.
Выполни задание. Подготовь сообщение о том, как еще используются в быту и технике сжатые газы, и расскажи об этом классу.
§ 7. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Землю окружает слой воздуха, который называется атмосферой. Воздух состоит из газов (азота, водорода, кислорода и др.). Благодаря притяжению Земли воздух не улетучивается в космос, а как бы обволакивает ее. Толщина атмосферы составляет несколько сотен километров, хотя основная часть воздуха находится до высоты 15 км
Впервые атмосферное давление было измерено итальянским физиком и математиком Э. Торричелли в 1643 г. простейшим ртутным барометром (рис. 99). Запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной 1 м он наполнил ртутью. Зажав пальцем трубку, он опустил ее в сосуд с ртутью и увидел, что часть ртути из трубки вылилась. Атмосферное давление, оказываемое на поверхность ртути в сосуде, не дало вылиться ртути из трубки. Столбик ртути в трубке установился на высоте приблизительно 760 мм. Это значит, что атмосферное давление уравновесилось этим столбиком ртути в трубке. Единицами атмосферного давления являются миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) и паскали (Па). Нормальным атмосферным давлением принято считать давление 760 мм рт. ст. или 101 325 Па.
Наблюдай и объясняй. Наполни до краев стакан водой и прикрой листом плотной бумаги. Переверни стакан, придерживая лист бумаги ладонью. Затем убери руку. Что произошло? Подумай и попробуй объяснить наблюдаемое явление.
Атмосферное давление постоянно изменяется. Оно зависит от температуры воздуха и от высоты над уровнем моря. Информация об атмосферном давлении важна для предсказания погоды. При изменении атмосферного давления происходит изменение и погодных условий.
Самым распространенным и наиболее удобным в использовании является барометр-анероид (рис. 100). Устройство такого барометра показано на рисунке 101. Он состоит из жестяной коробочки с волнистыми стенками — мембраны, из которой откачан воздух. Мембрана через пружину соединена со стрелкой прибора. Атмосферное давление, воздействуя на мембрану, заставляет ее сжиматься и разжиматься, вызывая колебания стрелки прибора.
Многие люди чувствуют резкое изменение атмосферного
давления. Особенно это чувствуется при полете в самолете, когда он быстро
набирает высоту или снижается. Это происходит из-за того, что внутреннее
давление человека не успевает приспособиться к изменяющимся внешним условиям.
Выполни задание. Посмотри на рисунки 103 и 104 и скажи, в какой местности атмосферное давление будет больше. Аргументируй свой ответ.
§ 8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ
Малая сжимаемость жидкостей
и их способность передавать равномерно давление используются во многих
механизмах, которые имеют общее название — гидравлические машины. Гидравлические машины —
это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия
жидкостей. Основной частью гидравлической машины являются два цилиндра
разного диаметра, соединенные трубкой и снабженные поршнями. Пространство
цилиндров заполняют жидкостью. Такой жидкостью, как правило, является специальное
масло. Так как два цилиндра — сообщающиеся сосуды, при отсутствии
нагрузки на поршни жидкость устанавливается в цилиндрах на одном уровне.
С помощью гидравлических механизмов можно за счет использования малых сил получить большие силы. Но, так же как и в случае с рычагом (согласно золотому правилу механики), получая в несколько раз выигрыш в силе, мы во столько же раз проигрываем в перемещении. Наблюдай и объясняй. Возьми два шприца разного диаметра. Вытяни поршень маленького шприца. Соедини шприцы резиновой трубкой, плотно прилегающей к их носикам (рис. 106). Задвинь поршень маленького шприца. Объясни, почему поршень большого шприца передвинулся на расстояние меньшее, чем поршень маленького шприца.
Гидравлические машины широко
используются в технике. Гидравлическую машину, которая служит для прессования
(сдавливания) тел, называют
гидравлическим прессом.
В быту большое распространение получили гидравлические домкраты (рис. 108). С их помощью можно приподнять даже многотонный автомобиль в случае ремонта.
Тормозная система современного легкового автомобиля тоже представляет собой гидравлический механизм. Оказывая сравнительно небольшое усилие на педаль тормоза, через главный тормозной цилиндр давление тормозной жидкости передается на четыре рабочих тормозных цилиндра. Благодаря большой площади поршней рабочих цилиндров сила воздействия их на тормозные колодки колес увеличивается во много раз. Тормозная система автомобиля должна быть полностью герметична, чтобы в нее не попал воздух. Воздух обладает большой сжимаемостью, поэтому при его попадании в тормозную систему торможение автомобиля становится менее эффективным. При ремонтных работах, связанных с тормозной системой автомобиля, необходимо помнить, что тормозная жидкость ядовита и следует избегать ее попадания на открытые участки тела. Выполни задание. Подготовь сообщение о том, где еще применяются гидравлические механизмы, и выступи с сообщением перед одноклассниками.
§ 9. ДАВЛЕНИЕ НА ДНЕ ВОДОЕМОВ
Мы уже выяснили, что в
жидкостях с увеличением глубины давление возрастает. На одной и той же
глубине давление везде одинаково. Особенно больших значений давление
достигает на дне морей и океанов. Например, в Марианской впадине (находится в
западной части Тихого океана; максимальная глубина равна 11 022 м), самой глубокой части Мирового океана, на глубине 10 км
давление достигает 100 миллионов паскалей.
Реши задачу. Вычисли давление воды в озере на глубине 20 м, если плотность воды равно 1000 кг/м3. Наблюдай и объясняй. Возьми высокую пластиковую
бутылку. Сделай в ней на разной высоте два небольших отверстия. Зажав
отверстия пальцами, налей воду в бутылку. Открой отверстия и посмотри, из
какого из них струя воды будет литься под бóльшим напором.
Людей с глубокой древности интересовал подводный мир и его обитатели. Но даже опытные ныряльщики не могли продержаться под водой более двух минут без специальных приспособлений. Для увеличения времени пребывания под водой ученые изобретали различные устройства. Для дыхания под водой использовали дыхательные трубки, кожаные мешки, наполненные воздухом, и специальные водолазные колокола, в верхней части которых при погружении скапливался воздух, которым можно было дышать (рис. 111). При использовании дыхательных трубок, выступающих над водой, глубина погружения не может превышать 1,5 м, так как при большей глубине из-за давления воды у человека не хватает сил, чтобы увеличить объем грудной клетки и вдохнуть свежего воздуха.
В 1943 г. французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретен акваланг (рис. 112) — специальный аппарат со сжатым воздухом, обеспечивающим человеку дыхание под водой. С аквалангом человек может находиться под водой до 60 мин на глубине до 40 м. Подводное плавание с аквалангом называется дайвингом. Сегодня им имеет возможность заниматься каждый человек.
Для исследования больших глубин используются батисферы (рис. 113) и батискафы (рис. 114). Батисфера опускается с надводного корабля с помощью троса на глубину не более 1 км. Батискаф не связан тросом с кораблем и способен опускаться на глубину более 1 км и самостоятельно передвигаться под водой с помощью двигателя и рулевого управления. В батискафе в 1960 г. ученые опустились в Марианскую впадину на глубину 11 022 м.
Выполни задание. Подготовь сообщение и расскажи о том, какие исследования морских и океанических глубин проводятся с помощью глубоководных аппаратов.
§ 10 СООБЩАЮЩИЕСЯ СОСУДЫ
Посмотри на сосуды, изображенные на рисунке 115. Несмотря на то что они имеют разные формы и объемы, жидкость, которая в них налита, находится на одном уровне.
Попробуй провести простой опыт. Соедини две пластиковые бутылки, у которых вырезано дно, резиновой трубкой и залей в них воду (рис. 116). Как бы ты ни перемещал бутылки относительно друг друга, вода в них будет оставаться на одном и том же уровне. Такие сосуды называются сообщающимися сосудами.
Ты уже знаешь, что давление столба жидкости зависит от его высоты. Но оба столба имеют равные высоты, и, следовательно, жидкость будет находиться в равновесии. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.
Наблюдай и объясняй. Посмотри на рисунок 118 и попробуй определить, в каком колене стеклянной трубки налита вода, а в каком бензин, если плотность бензина 0,7 г/см3, а плотность воды 1 г/см3. Поясни свой ответ.
По принципу сообщающихся
сосудов работает водопровод. Водопровод — это сложное инженерное
сооружение, централизованно обеспечивающее водой населенные пункты (деревни,
поселки, города). По своему назначению водопроводы бывают промышленными и
коммунальными. Промышленные
водопроводы используются
для обеспечения водой технологического процесса на заводах, фабриках и
комбинатах. Коммунальные
водопроводы подают
воду в дома людей. Сегодня мы себе не представляем, как раньше жили люди без
водопровода.
Выполни задание. Посмотри на рисунок 120 и скажи, в какой из сосудов войдет больше воды. Объясни свой ответ.
§11. ПЛАВАНИЕ ТЕЛ
Ты, наверное, замечал, что
когда бросают в воду разные тела, то одни из них тонут, а другие плавают.
Маленький камешек тут же пойдет на дно, а плот или корабль — крупные
тела — будут спокойно плавать.
Такое название архимедова
сила получила в честь древнеримского ученого Архимеда, который открыл закон,
объясняющий, почему тела плавают. Этот закон гласит: на тело, погруженное в
жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу
вытесненной жидкости.
Наблюдай и объясняй. Возьми резинку и привяжи к ней небольшую гирю. Замерь длину, на которую растянулась резинка. Опусти гирю на резинке в банку с водой, так чтобы гиря не касалась дна. Опять замерь длину резинки, когда гиря погружена в воду. Увеличилась или уменьшилась длина резинки? Объясни наблюдаемое явление.
Освоение водных пространств началось в глубокой древности. Сначала люди плавали на лодках, обтянутых шкурами животных, и деревянных лодках, которые приводились в движение веслами. Позже появились лодки, оснащенные парусами, а затем и большие корабли — парусники (рис. 122). Движение таких судов осуществлялось силой ветра, который дул в паруса. В дальнейшем был сконструирован пароход (рис. 123) — корабль, винты которого приводились в движение паровой машиной. После изобретения парохода паруса утратили свое значение. В 1903 г. в России был построен первый теплоход, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания. Сегодня на водных просторах плавают теплоходы, способные перевезти многотонные грузы. Их движение осуществляется за счет вращения винта, расположенного в задней части днища корабля.
Развитие кораблестроения привело к созданию атомоходов — судов, приводимых в движение атомной установкой. Первый гражданский атомоход «Ленин» был построен в 1955 г. в СССР (рис. 124).
Долгое время корабли
строились из дерева, и только в XVII в. появились корабли,
сделанные из железа. Впоследствии железо было заменено более прочными
сплавами, которые меньше поддаются коррозии.
Выполни задание. Возьми кусок пластилина и стакан с водой. Брось пластилин в воду целым куском. Что произошло? Затем сделай из пластилина лодочку и аккуратно положи ее на поверхность воды. Что произошло в этом случае? Объясни почему.
§ 12. ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ
В основе воздухоплавания заложены те же принципы, что и при плавании тел. Простейшим аппаратом, способным подняться в воздух, является воздушный шар (рис. 126). На него также действуют сила тяжести и выталкивающая сила воздуха. Разница между выталкивающей силой и силой тяжести шара будет составлять его подъемную силу. Чем она больше, тем больший груз способен поднять воздушный шар. Значит, для того чтобы шар поднялся в воздух, прежде всего необходимо заполнить его газом, который легче воздуха. Этого можно достичь, если заполнить его газом, плотность которого меньше плотности воздуха, например водородом.
Можно заполнить оболочку
воздушного шара и атмосферным воздухом. Но в таком случае надо уменьшить
плотность воздуха, содержащегося в оболочке. Это можно сделать путем его
нагрева. Обычно для этих целей используют газовую горелку. В результате
подогрева воздуха газовой горелкой внутри воздушного шара и увеличения тем
самым расстояния между молекулами воздуха происходит уменьшение его плотности
и увеличение подъемной силы шара.
Наблюдай и объясняй. Возьми шприц без иголки. Вытяни до конца поршень шприца. Залепи носик шприца пластилином и положи его в морозильную камеру холодильника. Через 20 мин достань шприц и объясни, почему объем воздуха в шприце уменьшился.
С самым простым аппаратом, способным подняться над поверхностью Земли, мы познакомились в предыдущем подразделе — это воздушный шар. Существуют и другие простые летательные аппараты, использующие подъемную силу, которая образуется за счет разности плотностей атмосферного воздуха и газа, заключенного в оболочку аппарата. К таким летательным аппаратам относятся аэростаты (рис. 128), которые могут быть управляемыми (дирижабли) и неуправляемыми. Аэростаты служат для разных целей, например с их помощью проводятся наблюдения за погодой и изучается атмосфера. Полет таких аппаратов сильно зависит от состояния атмосферы в данный момент времени.
Наиболее используемым летательным аппаратом на сегодняшний день является самолет (рис. 129). Основные элементы самолета это: фюзеляж (корпус самолета), крылья и двигатель (силовая установка). Подъемная сила, поднимающая самолет в воздух, возникает из-за разности давлений под крылом и над крылом самолета. Для самолетов инженерами разрабатываются такие формы крыла, чтобы при определенных скоростях давление под крылом было выше давления над крылом самолета. Современные самолеты способны преодолевать очень большие расстояния и развивать большие скорости. Еще один тип летательных аппаратов, который широко используется в народном хозяйстве, научной деятельности и военном деле, — это вертолет (рис. 130). Подъемная сила вертолета создается винтами, работающими в горизонтальном направлении. Способность вертолетов к вертикальному взлету и посадке, а также к подъему значительного груза делает их незаменимыми во многих областях деятельности человека.
Выполни задание. Подготовь сообщение о самом быстром самолете, самолете и вертолете, которые способны поднять наибольший груз.
Самое главное в главах 1 и 2 Все тела состоят из различных
веществ. Вещество состоит из мельчайших частиц, которые называются
молекулами. Молекулы находятся в постоянном беспорядочном движении. Между
молекулами существуют силы притяжения и некоторые промежутки. Молекулы, в
свою очередь, состоят из атомов. Физическая величина, которая характеризует действие силы в
зависимости от площади, на которую действует эта сила, называется
давлением. Режущие и колющие инструменты специально остро
затачивают, чтобы увеличить оказываемое ими давление.
Проверь себя I. Выбери верное
продолжение фразы. II. Выбери верный
рисунок.
2. Выбери из приборов, которые изображены на рисунке 132, прибор для измерения атмосферного давления.
|
|
В этой главе вы познакомитесь с явлениями, связанными со светом (световые явления). Световые явления изучаются в разделе физики, который называется оптикой.
§ 13. ПРИРОДА СВЕТА
Ты уже знаешь, что свет — это электромагнитная волна, способная вызвать зрительные ощущения.
Освети в темной комнате карманным фонариком футбольный мяч (рис. 242). На стене появится тень в виде темного круга. Тень — это область, куда не попадает свет от источника. Если бы свет распространялся не прямолинейно, то тень имела бы другую форму или ее не было вовсе.
Наблюдай и объясняй. Освети фонарем в темной комнате вырезанные из картона треугольник и квадрат. Какая тень от них получилась на стене? Объясни наблюдаемое явление.
Еще в древние времена люди
сделали вывод о том, что свет распространяется прямолинейно. Благодаря этому
были объяснены такие грандиозные явления, как солнечные и лунные затмения.
Для конкретной территории солнечные затмения достаточно редкие явления. Полное солнечное затмение (рис. 244) — очень красивое явление, во время которого Солнце имеет вид черного диска, окруженного сиянием (короной). В это время дневной свет настолько может ослабеть, что будут видны звезды.
Чаще бывают лунные затмения. Луна светит отраженным солнечным светом, поэтому, когда Земля полностью закрывает от Луны Солнце, мы наблюдаем это явление, во время которого лунный диск остается видимым, но приобретает темно-красный оттенок (рис. 245).
Сделай сам. Лунные затмения можно наблюдать достаточно часто (иногда три раза в год). Выясни, когда будет ближайшее лунное затмение, и проведи наблюдение за ним.
§ 14. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА
Наверное, ты не раз наблюдал за солнечным зайчиком, когда солнечный свет отражается от полированной поверхности. С помощью лазерной указки рассмотрим, как отражается луч света от зеркальной поверхности. Направь луч света лазерной указки на зеркало (рис. 246). У тебя получится два луча: луч, падающий от указки до зеркала, и луч, отраженный от зеркала. Если измерить угол между перпендикуляром к зеркалу и лучом от указки (его называют углом падения), а также угол между перпендикуляром и отраженным лучом (его называют углом отражения), то окажется, что они равны.
Рассмотрим, как получается изображение в плоском зеркале. Для этого воспользуемся стеклом. Так как часть света стекло отражает, то мы можем использовать его как зеркало, но одновременно видим, что находится за стеклом. Поставь перед стеклом, которое закреплено на подставке, зажженную свечу (рис. 247). За стеклом будет видно ее изображение. Если взять еще одну свечу, которая не горит, и совместить ее с изображением, то будет полная иллюзия того, что горят обе свечи. Изображение за стеклом является мнимым, так как если в эту точку поставить экран, то на нем ничего не будет. Полученное изображение в зеркале называется прямым, т. е. неперевернутым, и его размеры будут совпадать с размерами самого предмета. Измерив расстояние между стеклом и свечами, можно сказать, что они равны, следовательно, расстояние от стекла до зажженной свечи равно расстоянию от стекла до изображения (там, где стоит незажженная свеча).
На основании проведенного опыта можно сделать вывод, что изображение в плоском зеркале получается прямым, мнимым и симметричным предмету относительно зеркала. Наблюдай и объясняй. В солнечный день с помощью небольшого зеркала попробуй осветить темные места в помещении. Объясни, почему это можно сделать.
Мы выяснили, что изображение предмета в зеркале получается мнимым, прямым и равным по размеру самому предмету. И кажется, что у изображения в зеркале нет никаких различий по сравнению с предметом. Но посмотрите на изображение своей правой руки в зеркале. Пальцы на нем располагаются так, как будто это левая рука. В зеркальном отражении всегда меняются стороны того предмета, который отражается (рис. 248).
Зеркала широко используют не только в быту, но и в технике, например в перископах (рис. 249). Перископ — это оптический прибор, состоящий из зеркал, позволяющий вести наблюдение из укрытий, танков, с подводных лодок.
На явлении отражения света работает так называемая волоконная оптика, используемая для передачи света и изображения по прозрачным гибким волокнам — световодам. Световод представляет собой гибкое волокно с внутренним покрытием, способным полностью отражать свет (рис. 250). В результате многократного отражения свет передается по волокну.
Световоды используются в
медицине для обследования внутренних органов человека. Все шире волоконная
оптика применяется в телевидении.
Сделай сам. Встань перед зеркалом. Определи, с какой стороны твоего изображения расположено сердце.
§ 15. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
Опущенная в прозрачный стакан с водой ложка кажется нам надломленной, так как нижняя часть ложки, находящаяся в воде, кажется приподнятой и увеличенной. Если бросить одну монету в стакан с водой, а другую такую же положить на стол, то создастся впечатление, что монета в стакане больше, чем та, которая лежит на столе.
Из данного опыта можно
сделать вывод, что при
переходе из одной среды в другую (в данном случае из воздуха в воду и
обратно) луч света изменяет свое направление или, как говорят, преломляется. Наблюдай и объясняй. Положи на дно непрозрачного стакана монету и отодвинь стакан от себя так, чтобы монета стала невидимой (рис. 253). Если доливать в стакан воду из бутылочки, не меняя взаимного расположения глаз и стакана, то монета станет видима (см. рис. 253). Объясни наблюдаемое явление.
С преломлением света связано
много явлений, с которыми ты постоянно сталкиваешься в жизни. Например,
глубина прозрачного водоема всегда кажется меньше, чем есть на самом деле.
Кажущаяся глубина водоема составляет примерно 3/4 от действительной глубины.
Дело в том, что у
поверхности разогретого асфальта создается оптическая среда, которая
является менее плотной и более неоднородной по отношению к среде
окружающего воздуха. В таких условиях световой луч не преломляется, а
изгибается, и наблюдатель на самом деле видит часть неба, хотя ему
кажется, что это водная поверхность. Поэтому такие миражи
получили название «озерные». Выполни задание. Посмотри на рисунок 255 и ответь на вопрос: сможет ли охотник попасть гарпуном в рыбу, прицеливаясь с берега? Объясни свой ответ.
§ 16. ЛИНЗЫ
Законы отражения и преломления света используются во многих оптических приборах, таких как фотоаппарат, бинокль, микроскоп. Основной частью этих приборов являются линзы. Линза — это прозрачное стеклянное тело со сферическими поверхностями. С ее помощью можно изменять направление лучей света. Различают два типа линз: выпуклые (рис. 256, 1—3) и вогнутые (см. рис. 256, 4—6).
Проведем опыт и рассмотрим,
как получаются изображения с помощью выпуклой линзы.
Возьми выпуклую линзу, поставь перед ней экран, а за ней
горящую лампочку на подставке.
Выпуклые линзы собирают
параллельные лучи света в точку, поэтому их называют собирающими. Точка, где
пересекаются световые лучи, после преломления в линзе называется фокусом
линзы F. В зависимости от того, на каком расстоянии от
линзы расположен предмет, его изображение может быть либо
увеличенным, либо уменьшенным. Четкое изображение предмета
возникает в месте, где пересекаются лучи, идущие через центр линзы, и лучи,
которые после преломления походят через фокус линзы. Располагая в этой точке
экран, мы видим это изображение.
Наблюдай и объясняй. Посмотри на рисунок 259 и определи, каким получится изображение на экране.
Собирающие и рассеивающие линзы широко применяются в технических устройствах, которые называются оптическими приборами. Прежде всего в оптических приборах, которые позволяют рассмотреть предметы, находящиеся на значительных расстояниях от наблюдателя. Это такие приборы, как бинокли (рис. 260) и подзорные трубы.
Приборы, с помощью которых можно разглядеть очень маленькие объекты, такие как бактерии, клетки живого организма, называются микроскопами (рис. 261). Современные микроскопы позволяют увеличить исследуемый объект до 1500 раз. Собирающие линзы (увеличительные стекла) используют для работ с мелкими деталями, например, часовщики при ремонте часов.
Если предмет находится очень
далеко от собирающей линзы, то изображение в фокусе
получается минимальных размеров, в виде точки. Таким получается
изображение Солнца после прохождения через собирающую линзу.
Концентрация солнечных лучей в изображении Солнца такова, что
способна воспламенить дерево.
Сделай вместе с учителем. С помощью собирающей линзы, сфокусировав солнечные лучи, можно поджечь лист бумаги. Почему это нельзя сделать, сфокусировав свет лампочки?
§ 17. ГЛАЗ И ЗРЕНИЕ
Глаз человека можно назвать оптическим прибором, основными элементами которого являются зрачок 1, хрусталик 2 и сетчатка 3 (рис. 263).
В зависимости от уровня
освещенности зрачок изменяет свои размеры и пропускает столько света,
сколько необходимо для получения четкого изображения. При высокой
освещенности зрачок сокращается и пропускает меньше света, при низкой —
увеличивается. За зрачком расположен хрусталик, который по своему строению
напоминает выпуклую с двух сторон линзу. Хрусталик окружен мышцами, которые
его удерживают. Задняя часть глаза покрыта сетчатой оболочкой, которая
называется сетчаткой. Сетчатка представляет собой разветвленные окончания
зрительного нерва.
Наблюдай и объясняй. Почему, переводя взгляд с близкого предмета на дальний, мы видим его так же резко?
У человека с нормальным
зрением изображение окружающих предметов фокусируется на сетчатке. Однако у
каждого человека есть свои индивидуальные особенности и может быть так, что
фокус хрусталика будет располагаться либо перед сетчаткой, либо за ней.
Близорукость у человека
может быть врожденная, а может быть приобретенная. Приобретенная близорукость
появляется после продолжительного чтения или письма при плохом освещении.
Для коррекции зрения применяются очки, в которых используются разные типы линз. Очки — самый распространенный из физических приборов, который служит для улучшения зрения. Подбор очков индивидуален для каждого человека, поэтому их необходимо подбирать совместно с врачом. Сделай сам. Определи для себя расстояние, на котором ты лучше всего воспринимаешь текст. Оно больше или меньше 25 см?
Самое главное в главе 3 Движение, при котором тело
отклоняется от первоначального положения, а затем вновь в него возвращается,
называется колебательным движением. Если существует источник
энергии, способный поддерживать колебания достаточно долгое время, то
такие колебания называются незатухающими. Основными характеристиками
колебательного движения являются период, амплитуда и частота. Проверь себя 1. Восприятие
зрительными органами человека излученных или отраженных электромагнитных волн
называется: 2. Выбери верный
рисунок.
2. Посмотри на рисунок 268 и определи на нем устройство для приема и передачи электромагнитных волн.
|
Содержание
Глава 1. Вещество
§1 Свойства молекул 4
1. Какими свойствами обладают молекулы?
2. Что можно измерить термометром?
§2 Вещество и его агрегатные состояния 6
1.В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
2.Какими свойствами обладают вещества, в
различных агрегатных состояниях?
§3 Смачиваемость и капиллярность 9
1. Какие физические явления называются смачиванием
и каппилярностью?
2. Где и как проявляются явления каппилярности и смачивания?
§4 Плотность. 13
1. Как определить плотность физического тела?
2. В каких случаях могут пригодиться знания о плотности вещества?
Глава 2. Давление.
§5 Давление и сила 15
1. Что называется давлением?
2. Как можно увеличить или уменьшить давление?
§6 Давление в газах и жидкостях 18
1. Как передается давление в газах и жидкостях?
2. В каких технических устройствах используется сжатый воздух?
§7 Атмосферное давление. 21
1. Что называют атмосферным давлением?
2. Работа каких технических устройств основана на действии
атмосферного давления?
§8 Гидравлические механизмы 25
1. Почему выгодно использовать гидравлические механизмы?
2. Где и как используются гидравлические механизмы?
§9 Давление на дне водоемов 28
1. Почему на большие глубины человек не может опускаться
без специального оборудования?
2. Какие устройства используются для погружения на большие глубины?
§10 Сообщающиеся сосуды 31
1. Почему в сообщающихся сосудах однородная жидкость
устанавливается на одном уровне?
2. Как вода из водонапорной башни поступает к потребителю?
§11 Плавание тел. 34
1. Почему одно тело плавает, а другое - тонет?
2. Какие типы судов использовались людьми в различные эпохи?
§12 Воздухоплавание. 37
1. Какое условие необходимо выполнить, чтобы воздушный
шар поднялся в воздух?
2. Какие типы летательных аппаратов существуют?
Самое главное в главах 1 и 2 40
Проверь себя 41
Глава 3. Световые явления.
§13 Природа света 43
1. Почему мы видим?
2. Как происходят солнечные и лунные затмения?
§14 Отражение света. 46
1. Какое изображение дает плоское зеркало?
2. Где используются зеркала?
§15 Преломление света. 49
1. Почему при переходе из одной среды в другую, луч света
изменяет свое направление?
2. В чем причина миражей?
§16 Линзы. 52
1. Что такое линзы?
2. Где используются линзы?
§16 Линзы 56
1. Что называется рас стоянием наилучшего зрения?
2. Что такое близорукость и дальнозоркость?
Самое главное в главе 3 59
Проверь себя 59
В нашем каталоге доступно 75 048 рабочих листов
Перейти в каталогПолучите новую специальность за 2 месяца
Получите профессию
за 6 месяцев
Пройти курс
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 668 346 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Омеляшко Ольга Владимировна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материалВаша скидка на курсы
40%Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс повышения квалификации
72/180 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.