Методические указания по выполнению практических занятий по общеобразовательной дисциплине физика для обучающихся второго курса

Государственное бюджетноепрофессиональное образовательное учреждение

«Курганский промышленный техникум»

Иванова Наталья Николаевна

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению практических занятий по общеобразовательной дисциплине

ОУДП. 03Физика

для обучающихся второго курса

по программам подготовки квалифицированных рабочих и служащих

__________________________

2020

Иванова Н.Н. Методического указания по выполнению практических занятий по общеобразовательной дисциплине ОУДП.03 Физика для обучающихся второго курса по программам подготовки квалифицированных рабочих и служащих/ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Курганский промышленный техникум». – Курган. -30с.

Автор

Иванова Н.Н., преподаватель физики

© ГБПОУ КПТ,2020

©Иванова Н.Н, 2020

Введение

Методические указания разработаны для использования обучающимися на практических занятиях по физике на 2 курсе обучения.

Данный сборник включает в себя практические занятия по разделам физики: «Электродинамика», «Колебания и волны», «Оптика», «Квантовая физика» и«Строение Вселенной». Сведения из теории в данном руководстве излагаются, как правило, конспективно, чтобы не дублировать содержание учебников.

Так как литература, необходимая при подготовке к занятиям, для большинства работ одна и та же, то список использованных источников общий для всех занятий приведен в конце данного сборника.

Целью методических указаний является углубление и систематизация теоретических знаний и оказание организационной помощи в самостоятельном выполнении практических заданий.

Задачи практических занятий:

• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний;

• умения применять знания по физике для объяснения явлений природы, свойств вещества, решения физических задач;

• самостоятельного приобретения и оценки новой информации физического содержания;

• использования современных информационных технологий,

• использование приобретенных знаний и умений для решения практических, жизненных задач.

Курс практических занятий прежде всего ориентирован на развитие у студентов интереса к занятиям, на организацию самостоятельного познавательного процесса и самостоятельной практической деятельности.

При выполнении заданий на практических занятиях студенты должны:

знать/понимать:

• смысл понятий: физическое явление, физическая величина, модель, гипотеза, принцип, постулат, теория, пространство, время, инерциальная система отсчета, материальная точка, вещество, взаимодействие, идеальный газ, резонанс, электромагнитные колебания, электромагнитное поле, электромагнитная волна, атом, квант, фотон, атомное ядро, дефект массы, энергия связи, радиоактивность, ионизирующее излучение, планета, звезда, галактика, Вселенная;

• смысл физических величин:перемещение,скорость, ускорение, масса, сила, давление, импульс, работа, мощность, механическая энергия, момент силы, период, частота, амплитуда колебаний, длина волны, внутренняя энергия, средняя кинетическая энергия частиц вещества, абсолютная температура, количество теплоты, удельная теплоемкость, удельная теплота парообразования, удельная теплота плавления, удельная теплота сгорания, элементарный электрический заряд, напряженность электрического поля, разность потенциалов, электроемкость, энергия электрического поля, сила электрического тока, электрическоенапряжение, электрическое сопротивление, электродвижущая сила, магнитный поток, индукция магнитного поля, индуктивность, энергия магнитного поля, показатель преломления, оптическая сила линзы;

• смысл физических законов, принципов и постулатов(формулировка, границы применимости):законы динамики Ньютона, принципы суперпозиции и относительности, закон Паскаля, закон Архимеда, закон Гука, закон всемирного тяготения, законы сохранения энергии, импульса и электрического заряда, основное уравнение кинетической теории газов, уравнение состояния идеального газа, законы термодинамики, закон Кулона, закон Ома для полной цепи, закон Джоуля-Ленца, закон электромагнитной индукции, законы отражения и преломления света, постулаты специальной теории относительности, закон связи массы и энергии, законы фотоэффекта, постулаты Бора, закон радиоактивного распада; основные положения изучаемых физических теорий и их роль в формировании научного мировоззрения;

• вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;

уметь:

• описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов:независимость ускорения свободного падения от массы падающего тела; нагревание газа при его быстром сжатии и охлаждение при быстром расширении; повышение давления газа при его нагревании в закрытом сосуде; броуновское движение; электризация тел при их контакте; взаимодействие проводников с током; действие магнитного поля на проводник с током; зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещения; электромагнитная индукция; распространение электромагнитных волн; дисперсия, интерференция и дифракция света; излучение и поглощение света атомами, линейчатые спектры; фотоэффект; радиоактивность;

• приводить примеры опытов, иллюстрирующих, что:наблюдения и эксперимент служат основой для выдвижения гипотез и построения научных теорий; эксперимент позволяет проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять явления природы и научные факты; физическая теория позволяет предсказывать еще неизвестные явления и их особенности; при объяснении природных явлений используются физические модели; один и тот же природный объект или явление можно исследовать на основе использования разных моделей; законы физики и физические теории имеют свои определенные границы применимости;

• описывать фундаментальные опыты, оказавшие существенное влияние на развитие физики;

• применять полученные знания для решения физических задач;

• определять:характерфизического процесса по графику, таблице, формуле; продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа;

• измерять:скорость,ускорение свободного падения; массу тела, плотность вещества, силу, работу, мощность, энергию, коэффициент трения скольжения, влажность воздуха, удельную теплоемкость вещества, удельную теплоту плавления льда, электрическое сопротивление, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, показатель преломления вещества, оптическую силу линзы, длину световой волны; представлять результаты измерений с учетом их погрешностей;

• приводить примеры практического применения физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио- и телекоммуникаций; квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;

• воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оцениватьинформацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, научно-популярных статьях; использоватьновые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета);

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи;

• анализа и оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды;

• рационального природопользования и защиты окружающей среды;

• определения собственной позиции по отношению к экологическим проблемам и поведению в природной среде.

К практическим занятиям допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Темы практических занятий

бъяснение устройства и принципа действия амперметра, динамика, микрофона.

1

Применение закона электромагнитное индукции

1

Расчет периода электромагнитных колебаний

1

Закон Ома для электрической цепи переменного тока

1

Принципы радиосвязи: модулирование и детектирование сигнала

1

Применение законов отражения и преломления света

1

Построение в линзах.

1

Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение

1

Определение продуктов ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа.

1

Применение законов физики для объяснения природы космических объектов

1

ТБ и ОТ при выполнении практических работ по физике

Инструкция по правилам безопасности труда для обучаюихся в кабинете физики

1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.

2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.

3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

4. Перед выполнением работы внимательно изучите ее содержание и порядок выполнения.

5. Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива.

6. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность. Не вынимайте термометры из пробирок с затвердевшим веществом.

7. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях. Не прикасайтесь и не наклоняйтесь (особенно с неубранными волосами) к вращающимся частям машин.

8. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений.

9. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов. Запрещается пользоваться проводником с изношенной изоляцией и выключателем открытого типа (при напряжении выше 42 В).

10. Источник тока к электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения учителя. Наличие напряжения в цепи можно проверять только с помощью приборов или указателей напряжения.

11. Не прикасайтесь к находящимся под напряжениям элементам цепей, лишенным изоляции. Не производите пересоединения в цепях и смену предохранителей до отключения источника электропитания.

12. Следите за тем, чтобы во время работы случайно не коснуться вращающихся частей электрических машин. Не производите пересоединения в электрических цепях машин до полной остановки якоря или ротора машины.

13. Не прикасайтесь к корпусам стационарного электрооборудования, к зажимам отключенных конденсаторов.

14. Пользуйтесь инструментами с изолирующими ручками.

15. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

16. Не уходите с рабочего места без разрешения учителя.

17. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом учителю.

Типовая инструкция по охране труда при работе в кабинете физики

При работе в кабинете физики возможно воздействие на учеников следующих опасных и вредных производственных факторов:

• Термические ожоги при нагревании жидкостей и различных физических тел;

• Порезы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой и приборами из стекла;

• Поражение электрическим током при работе с электрическими установками;

• Возникновение пожара при неаккуратном обращении с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

Техника безопасности при работе со стеклом

При работе со стеклянными приборами ученики должны быть очень аккуратны

• При получении стеклянной посуды проверить ее целостность, если посуда повреждена, то ее нужно заменить;

• Нельзя ставить стеклянную посуду на край стола или вблизи с нагревательными приборами;

• Не допускать резких изменений температуры и механических ударов;

• Нельзя наливать в непрогретый сосуд горячую воду, а также в горячий сосуд – холодную воду;

• Отверстия от пробирки или горлышко колбы при нагревании в них жидкостей направлять в сторону от себя и учеников класса;

• В случае разрыва сосуда запрещается осколки стекла убирать руками. Для этого используются щетки и совок;

• Нельзя брать приборы с горячей жидкостью незащищенными руками.

Техника безопасности при работе с острыми предметами

При работе с острыми предметами ученики должны быть очень аккуратны

• Колющие, режущие, острые предметы при невнимательной работе могут причинить травму вам или вашему соседу;

• Не направляйте приборы острой частью по направлению соседа по парте;

• Будьте осторожны и внимательны с инструментом.

Оказание первой помощи при поражении электрическим током

• При поражении электрическим током необходимо быстро освободить пострадавшего от действия тока;

• Отключить ток от прибора, к которому прикасается пострадавший;

• Для освобождения пострадавшего от электрических проводов, находящихся под напряжением, надо пользоваться резиновыми перчатками, сухим головным убором, сухой деревянной палкой;

• После освобождения пострадавшего от действия тока, необходимо его уложить на неохлажденную подстилку, расстегнуть пуговицы, обеспечив таким образом свободное дыхание;

• Немедленно вызвать скорую помощь

• Грамотно применить приемы искусственного дыхания;

• При малых травмах, не вызывающих тяжелых последствий, пострадавший сам может оказать себе первую помощь (аптечка находится у учителя или лаборанта).

Практическое занятие №1

Тема:Индукция магнитного поля: объяснение устройства и принципа действия амперметра, динамика, микрофона.

Цель занятия: рассмотреть устройства и принципы действия амперметра, динамика, микрофона.

Оснащение: демонстрационный амперметр.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1. Теоретическое введение

Сила Ампера – это сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера: сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника. F=IBlsinα. Единица силы Ампера – Н, магнитной индукции – Тл, длины проводника – м, силы тока –А.

Направление силы Ампера определяются правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила ладонь. А четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Сила Лоренца: F=qvBsinα. Сила Лоренца измеряется в Н.

Амперметр.Действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы — амперметрах и вольтметрах.

В основе устройства электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы лежит ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током. На алюминиевую рамку 2 со стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях ОО'. В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины 3. Силы упругости пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, зависят от угла отклонения стрелки от равновесия. Катушка находится между полюсами постоянного магнита М. Внутри катушки расположен цилиндр 1 из железа, что обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области витков катушки. При любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны.

Векторы сил F, действующие на катушку со стороны магнитного поля, поворачивают ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости пружин не уравновесят силы магнитного поля. Силу тока после градуирования шкалы определяют по углу поворота катушки. Вольтметр -такой же прибор может измерять и напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значениям напряжения. Однако сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления амперметра.

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока звуковой частоты. В электродинамическом громкоговорителе (иначе динамик) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке. Звуковая катушка ЗК располагается в зазоре кольцевого магнита М. С катушкой жестко связан бумажный конус — диафрагма D.

Диафрагма укреплена на подвесах, что позволяет ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой. По катушке проходит переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте сигнала с микрофона или с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя ОО1 в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны. Взаимодействие токов и пьезоэлектрический эффект положены в основу принципа работы современных громкоговорителей. В настоящее время широкое применение получили громкоговорители, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект проявляется в виде деформации кристаллов в электростатическом поле.

Пьезоэлектрический элемент состоит из пььезоэлектрических пластинок, которые могут менять свои размеры под действием поля. В результате элемент сильно изгибается, создавая при переменном электрическом поле акустическую волну. Пьезогромкоговорители имеют малые размеры, поэтому нашли широкое применение в мобильных телефонах, ноутбуках и микрокомпьютерах.

Микрофон. Действие одного из самых распространенных микрофонов — электродинамического — основано на явлении электромагнитной индукции. Этот микрофон устроен следующим образом. Диафрагма 2 из тонкой полистирольной пленки или алюминиевой фольги жестко связана со звуковой катушкой 1 из тонкой проволоки. Катушка помещается в кольцевом зазоре сильного постоянного магнита 3. Линии магнитной индукции перпендикулярны к виткам катушки.

Звуковая волна вызывает колебания диафрагмы и связанной с ней катушки. При движении витков катушки в магнитном поле в них возникает переменная ЭДС индукции. В результате на зажимах катушки появляется переменное напряжение, вызывающее колебания электрического тока в цепи микрофона. Эти колебания после усиления могут быть поданы на громкоговоритель, записаны на магнитной ленте и т. д.Электродинамические микрофоны просты по конструкции, имеют небольшие габариты и надежны в эксплуатации. Искажения преобразуемых колебаний в интервале частот от 50 до 10 000 Гц невелики.В телефонных аппаратах применяют менее совершенные, но зато более дешевые угольные микрофоны. Диафрагма в таких микрофонах действует на угольный порошок и создает в нем периодические сжатия и разрежения. От этого меняются сопротивление порошка и сила тока в электрической цепи микрофона. Существуют и другие типы микрофонов.

2. Практические задания

1 задание

Запишите устройства и принципы действия амперметра, динамика, микрофона.

2 задание

Решите задачи:

1. Какая сила действует на проводник длиной 0,1 м в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 Тл, если ток в проводнике 5 А, а угол между направлением тока и линиями индукции 30⁰ ?

2. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1,4 мТл в вакууме со скоростью 500 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на электрон, радиус окружности, по которой он движется.

3. Определите величину силы Лоренца, действующей на протон с индукцией 80 мТл, со скорость протона 200 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции.

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

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

3. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• Какое явление лежит в основе принципа действия амперметра, динамика, микрофона?

• Благодаря какой силе вращается указателная стрелка амперметра?

• Что вызывает колебания диафрагмы микрофона?

Практическое занятие №2

Тема: Применение закона электромагнитное индукции.

Цель занятия: применить знания по теме «Электромагнитная индукция» при нахождении физической величины, научиться выражать ее из формулы.

Оснащение: калькулятор.

Литература: Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1. Теоретическое введение

Закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: =. Знак «минус» показывает, что ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.

Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он был вызван.

ЭДС индукции в движущихся проводниках: Е_i=vBlsin. Эта формула справедлива для любого проводника длиной l , движущегося со скоростью v в однородном магнитном поле.

Магнитный поток: Ф=LI,гдеL - индуктивность контура или коэффициент самоиндукции.

Магнитный поток измеряется в Вб, индуктивность – Гн, сила тока – А.

Энергия магнитного поля равна той работе, которую должен совершить источник, чтобы создать данный ток.: W=.

2. Практические задания

1 задание

Запишите формулы ЭДС, магнитного потока, энергии магнитного поля.

2 задание

Решите задачи:

1. За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции контура.

2. Найти скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000 витков при возбуждении в нём ЭДС индукции 120 В.

3. Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см² , чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?

4. Найти ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,25 м, перемещающемся в однородном магнитном поле индукцией 8 мТл со скоростью 5 м/с под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции.

5. За какое время магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 20 до 5 мВб, если ЭДС индукции равна 15 В?

3. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• От каких величин зависит численное значение ЭДС индукции в замкнутом контуре?

• Как определить направление индукционного тока?

• Как изменится энергия магнитного поля, если силу тока в ней увеличить в 2 раза?

Практическое занятие №3

Тема: Расчет периода электромагнитных колебаний.

Цель занятия: научиться применять формулы при решении задач на расчет периода электромагнитных колебаний.

Оснащение: калькулятор.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L и конденсатора емкостью C. В идеальном колебательном контуре активное сопротивление R = 0.

Колебательный контур – колебательная система. В контуре происходят периодические изменения энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля тока катушки.

В любой момент времени энергия при R = 0:

где q и i – мгновенное значение, а q₀ и I₀ – амплитудные значения.

Свободные электрические колебания в идеальном колебательном контуре являются гармоническими.

Период свободных колебаний определяется параметрами самой колебательной системы: индуктивностью и емкостью (формула Томсона):

 , 
где - амплитуда ЭДС, 
– ее циклическая частота.

Сила тока в цепи при установившихся вынужденных колебаниях: 

где I₀– амплитуда силы тока в контуре:
 
- сдвиг фаз между силой тока и приложенной ЭДС,

 – полное сопротивление контура,
R- активное сопротивление контура,
- емкостное сопротивление контура,
- индуктивное сопротивление контура. 

2. Практические задания

1 задание

Запишите формулы периода электромагнитных колебаний.

2 задание

Решите задачи по вариантам:

Вариант№1

1. Колебательный контур состоит из конденсатора с емкостью сопротивлением 2,5 кОм и катушки индуктивности, индуктивное сопротивление которой 2 кОм. Найдите полное сопротивление.

2. Электрическая цепь состоит из катушки индуктивностью 0,2 Гн, конденсатора емкостью 0,1 мкФ. Определите период электромагнитных колебаний

3. Определите полное сопротивление электрической цепи, состоящей из включенных последовательно конденсатора емкостью 0,1 мкФ и катушки индуктивностью 0,5 Гн при частоте тока 1000 Гц.

4. Последовательно с проводником с активным сопротивлением 1 кОм включены катушка индуктивностью 0,5 Гн и конденсатор емкостью 1 мкФ. Определите индуктивное сопротивление, емкостное сопротивление и полное сопротивление цепи переменного тока при частоте 10 кГц.

5. К генератору переменного тока подключены катушка индуктивностью L = 0,3 Гн, конденсатор емкостью С = 10 мкФ. Сила тока в цепи I = 1,5 А. Найдите период электромагнитных колебаний и максимальное напряжение.

Вариант №2

1. Катушка индуктивностью 45 мГн и активным сопротивлением 10 Ом включена в сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Напряжение в сети 220 В. Определите силу тока в катушке.

2. Электрическая цепь состоит из катушки индуктивностью 0,5 Гн, конденсатора емкостью 4 мкФ. Определите период электромагнитных колебаний.

3. В сеть переменного тока напряжением 120 В последовательно включены проводник с активным сопротивлением 15 Ом и катушка индуктивностью 50 мГн. Найдите частоту тока, если амплитуда тока в сети равна 7 А.

4. К генератору переменного тока подключены катушка индуктивностью L = 0,5 Гн, конденсатор емкостью С = 4 мкФ. Сила тока в цепи I = 0,5 А Найдите период электромагнитных колебаний и максимальное напряжение.

5. Последовательно с проводником с активным сопротивлением 1 кОм включены катушка индуктивностью 0,5 Гн и конденсатор емкостью 1 мкФ. Определите индуктивное сопротивление, емкостное сопротивление и полное сопротивление цепи переменного тока при частоте 20 кГц.

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• От каких величин зависит период электромагнитных колебаний?

• Как определить емкость конденсатора в колебательном контуре?

• Как изменится частота контура, если период увеличить в 2 раза?

Практическое занятие №4

Тема: Закон Ома для электрической цепи переменного тока.

Цель занятия:научиться применять формулы при решении задач на расчет активного, индуктивного и емкостного сопротивлений.

Оснащение: калькулятор.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Переменным током называется электрический ток, изменяющийся с течением времени. Значение электрического тока (эдс, напряжения) в рассматриваемый момент времени называется мгновенным значением тока (эдс, напряжения), а наибольшее (максимальное) значение периодических токов – амплитудой.

В цепи переменного тока, обладающей только активным сопротивлением, ток и напряжение совпадают по фазе, т. е. они одновременно проходят через свои нулевые и максимальные значения. Действующее значение тока I определяется отношением действующего напряжения U к сопротивлению цепи R: I=

Мощность цепи: P=UI=I²R.

Электрический ток в проводниках непрерывно связан с магнитным и электрическими полями. Элементы, характеризующие преобразование электромагнитной энергии в тепло, называются активными сопротивлениями (обозначаются R).

Формула индуктивного сопротивления:

где L — индуктивность.

Элементы, связанные с наличием электрического поля, называются емкостями. Емкостью обладают конденсаторы, длинные линии электропередачи и т.д.

Формула емкостного сопротивления:

где С — емкость конденсатора.

Реальные потребители электрической энергии могут иметь и комплексное значение сопротивлений. При наличии активного R и индуктивного L сопротивлений значение суммарного сопротивления Z подсчитывается по формуле:

Аналогично ведется подсчет суммарного сопротивления Z для цепи активного R и емкостного C сопротивлений:

Потребители с активным R, индуктивным L и емкостным C сопротивлениями имеют суммарное сопротивление:

Действующее значение тока определяется по формуле: I=

где  – амплитудное значение напряжения на входе цепи, В.

Активная мощность цепи вычисляется по формуле:  P=UIcos φ =I² R..

Реактивная мощность цепи: Q=UIsinφ

Полная мощность цепи вычисляется по формуле: S=UI=I²Z

Единицы мощности  называются по-разному: для P– ватт (Вт), для Q – вольт-ампер реактивный (вар), для S – вольт-ампер (ВА).

2. Практические задания

1 задание

Запишите формулы активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, мощности в цепи переменного тока.

2 задание

Решите задачи по вариантам:

Вариант№1

1. В сеть переменного тока включены последовательно катушка индуктивностью 3 мГн и активным сопротивлением 20 Ом и конденсатор емкостью 1 мкФ. Определите полное сопротивление цепи., при частоте ν = 100 Гц.

2. В цепь переменного тока частотой ν = 50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением R = 100 Ом и конденсатор емкостью C = 22 мкФ. Определите полное сопротивление электрической цепи.

3. В цепь переменного тока с частотой ν = 50 Гц и действующим значением напряжения U = 300В последовательно включены резистор сопротивлением R = 50 Ом и катушка индуктивностью L = 0,1 Гн. Определите: 1) полное сопротивление; 2) действующее значение силы тока.

4. В цепи переменного тока с частотой ν = 500 Гц и индуктивности L = 0,2 Гн. Определите индуктивное сопротивление.

5. В цепь состоящую из последовательно соединённой катушки индуктивностью L = 0,2 Гн и активным сопротивлением R = 9,7 Ом, а также конденсатором емкостью C = 40 мкФ, подключено внешнее переменное напряжение с амплитудным значением Um = 180 В и частотой ω = 314 рад/с. Определите: 1) амплитудное значение силы тока Im в цепи; 2) разность фаз φ между током и внешним напряжением; 3) амплитудное значение напряжения U_Lm на катушке; 4) амплитудное значение U_Cm на конденсаторе

Вариант№2

1. В колебательный контур включен конденсатор электроемкостью 2 мкФ. Катушку, какой индуктивности надо подсоединить, чтобы получать колебания с периодом 10-3с?

2. В цепь переменного тока частотой ν = 50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением R = 200 Ом и конденсатор емкостью C = 10 мкФ. Определите полное сопротивление электрической цепи.

3.  Найти сопротивление конденсатора, емкость которого 250 мкФ, включенного в сеть переменного тока с частотой 50 Гц.

4. В цепь переменного тока с частотой ν = 50 Гц и действующим значением напряжения U = 200В последовательно включены резистор сопротивлением R = 20 Ом и катушка индуктивностью L = 0,5 Гн. Определите: 1) полное сопротивление; 2) действующее значение силы тока.

5. В цепь состоящую из последовательно соединённой катушки индуктивностью L = 0,4 Гн и активным сопротивлением R = 6 Ом, а также конденсатором емкостью C = 20 мкФ, подключено внешнее переменное напряжение с амплитудным значением Um = 150 В и частотой ω = 314 рад/с. Определите: 1) амплитудное значение силы тока Im в цепи; 2) разность фаз φ между током и внешним напряжением; 3) амплитудное значение напряжения U_Lm на катушке; 4) амплитудное значение U_Cm на конденсаторе

2. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• От каких величин зависит численное значение полной мощности цепи переменного тока?

• Как определить напряжение в цепи?

• Как изменится активная мощность, коэффициент мощности уменьшить в 2 раза?

Практическое занятие №5

Тема: Принципы радиосвязи: модулирование и детектирование сигнала.

Цель занятия: рассмотреть модулирование и детектирование сигнала.

Оснащение: калькулятор.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

Модуляция – изменение высокочастотных колебаний с помощью электрических колебаний низкой частоты.

Амплитудная модуляция – изменение по амплитуде высокочастотных колебаний с помощью электрических колебаний низкой частоты.

Детектирование – процесс преобразования модулированных колебаний высокой частоты в низкочастотные колебания.

Радиолокация - обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.

Для осуществления радиотелефонной связи необходимы высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, т.е. модулируют, с помощью электрических колебаний низкой частоты.

Модуляция. Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией. На рисунке приведены три графика:

а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;

б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний;

в) график модулированных по амплитуде колебаний.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит. Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи. Модуляция — медленный процесс. Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

Детектирование. Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:

В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания. Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

Свойства электромагнитных волн: поглощение, отражение, преломление, поляризация.

Распространение радиоволн зависит от их длины волны.

Радиоволны используются для передачи не только звука, но и изображения (телевидение).

На передающей станции производится преобразование изображения в последовательность электрических сигналов, которые модулируют колебания, вырабатываемые генератором высокой частоты. Модулированная электромагнитная волна переносит информацию на большие расстояния. В приемнике высокочастотные модулированные колебания детектируются, а полученный сигнал преобразуется в видимое изображение.

Простейший радиоприемник. Простейший радиоприемник состоит из колебательного контура, связанного с антенной, и подключенной к нему цепи, состоящей из детектора, конденсатора и телефона. В колебательном контуре радиоволной возбуждаются модулированные колебания. Катушки телефонов выполняют роль нагрузки. Через них идет ток звуковой частоты. Небольшие пульсации высокой частоты не сказываются заметно на колебаниях мембраны и не воспринимаются на слух. Модулировать можно амплитуду или частоту колебаний. Проще всего осуществляется амплитудная модуляция.

2. Практические задания

1 задание

Запишите определения детектирования, модуляции, зарисуйте простейший радиоприемник.

2 задание

Решите задачи:

1. Электромагнитные волны излучаются при ---------- движении заряженных частиц.

2. Электромагнитные волны являются…

3.На какой частоте корабли передают сигналы бедствий SOS если по Международному соглашению длина волны равна 600 м?

4. Определить период колебаний в колебательном в колебательном контуре, излучающем электромагнитные волны длиной 450 м.

5. Радиосигнал, посланный на Луну, отразился и был принят на Земле через 2,5с после посылки. Определить расстояние от Земли до Луны.

3. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• Из чего состоит простейший радиоприемник?

• Что служит детектором сигнала?

• Как получить модулированный сигнал?

Практическое занятие №6

Тема: Применение законов отражения и преломления света.

Цель занятия: применять законы отражения и преломления света при решении физических задач.

Оснащение: калькулятор,транспортир, таблица Брадиса.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Закон отражения света:
Угол падения α=γ равен углу отраженияγ.

Углы падения и отражения измеряются между направлением луча и перпендикуляром к поверхности.

Законы преломления света:

Преломление света — явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред.

Преломление света происходит по следующему закону:

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред:
где α — угол падения,

β — угол преломления,

n — постоянная величина, не зависящая от угла падения. При изменении угла падения изменяется и угол преломления.

Чем больше угол падения, тем больше угол преломления.
Если свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения: β<α.

Основной закон тонкой линзы принимает вид: ,

где d — расстояние от источника света до линзы,

f - расстояние от линзы до изображения,

F- фокусное расстояние линзы.

Увеличение линзы (Г) показывает во сколько раз величина изображения предмета (H) превышает размеры (h) самого предмета и равно отношению расстояния (f) от линзы до изображения к расстоянию (d) от предмета до линзы.

2. Практические задания

1 задание

Запишите формулы законов.

2 задание

Решите задачи:

1. Угол падения луча света на поверхность 30⁰ . Найдите угол отражения луча.

2. Угол падения луча света на поверхность подсолнечного масла 60⁰ , а угол преломления 36⁰ . Найти показатель преломления масла.

3. На какой угол отклонится луч света от первоначального направления, упав под углом 45⁰ на поверхность стекла?

4. Расстояние от предмета до экрана 90 см. Где надо поместить между ними линзу с фокусным расстоянием 20 см, чтобы получить на экране отчётливое изображение предмета?

5. Свеча находится на расстоянии 12,5 см от собирающей линзы, оптическая сила которой равна 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение и каким оно будет?

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• От каких величин зависит оптическая сила линзы?

• Как определить относительный показатель преломления вещества?

• Как изменится угол отражения, если угол падения увеличить в 2 раза?

Практическое занятие №7

Тема:Построение в линзах.

Цель занятия:научиться чертить изображения с помощью собирающей и рассеивающей линз.

Оснащение: калькулятор, линейка, карандаш простой, ластик.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в сходящийся, называются собирающими.

Линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся, называются рассеивающими.

Главная оптическая ось (ГОО) – прямая, на которой лежат центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу.

Главная плоскость линзы – плоскость, проходящая через центр линзы (т. О) перпендикулярно главной оптической оси.

Фокус собирающей линзы – точка на главной оптической оси, в которой собираются лучи, падающие параллельно главной оптической оси, после преломления их в линзе.

Фокус рассеивающей линзы – точка на главной оптической оси, через которую проходят продолжения расходящегося пучка лучей, параллельных главной оптической оси.

Фокальная плоскость линзы – плоскость, проходящая через фокус линзы перпендикулярно главной оптической оси.

Луч, параллельный ГОО, преломляясь в линзе, проходит через ее задний фокус.

Луч, идущий через оптический центр линзы, проходит через нее, не преломляясь.

2. Практические задания

1 задание

Запишите определения.

2 задание

Решите задачи по вариантам:

Вариант 1

1. Построить изображение

1. С помощью построений определить центр и фокус собирающей линзы:

2. Построить изображение предмета

4. По указанному положению главной оптической оси, точки А и ее изображения А’ построить изображение предмета BC:

Вариант 2

1. построить изображение

2. С помощью построений определить центр и фокус собирающей линзы:

3. Построить изображение предмета

4. По указанному положению главной оптической оси, точки А и ее изображения А’ построить изображение предмета BC:

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• Когда изображение предмета будет мнимым?

• Как построить изображение с помощью собирающей линзы?

• Когда изображение предмета будет увеличенным?

Практическое занятие №8

Тема: Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение.

Цель занятия: определить различия между электромагнитными излучениями.

Оснащение: шкала электромагнитных излучений.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, возникающие при возмущение магнитного или электромагнитного поля. В вакууме распространяется со скоростью света, в средах показатель может отличаться, причём по существующим научным теориям как в меньшую, так и в большую сторону.

Характеризуется поляризацией, длиной и частотой волны.

На что влияет

Больше всего вопросов приходится на радиочастотный диапазон магнитного излучения. 

Для жилых помещений безопасным считается показатель напряжённости электрического поля 0,5–1 кВ/м и магнитного до 80 А/м.

Возможный вред здоровью во многом зависит непосредственно от частоты излучения. При постоянном нахождении в зонах, когда параметры напряжённости превышают предельно допустимые уровни, возможны следующие негативные последствия для здоровья:

• Нарушения деятельности нервной системы, которые становятся причиной депрессий, головных болей, появления беспричинного страха.

• Проблемы с сердечно-сосудистой системой, выливающиеся в общую усталость, изменение состава крови.

• Страдают и другие системы организма, в том числе и мочеполовая, наблюдается общее снижение иммунитета.

• Особо опасным считаются сверхчастотные излучения (более 300 МГц), которые становятся причиной появления различных патологий, включая и злокачественные опухоли.

• Опасность рентгеновского, гамма-излучения общеизвестна, именно они становятся причиной лучевой болезни.

• Не стоит недооценивать возможные риски длительного нахождения в зонах распространения электромагнитного поля. Конечно, шапочки из фольги при нахождении дома — это перебор, но, как ни странно, и в этом решении есть рациональное зерно.

Действующие способы защиты

Самым эффективным способом защиты считается снижение мощности излучающих источников или простой уход из зоны его воздействия. Но если в домашних условиях, благодаря действующим СНиП и СанПиН, показатели напряжённости редко превышают действующие нормативы, то в производственных условиях избежать такого воздействия удаётся не всегда.

Уменьшение мощности источника может быть достигнуто несколькими способами:

• Отражающие экраны, козырьки и другие сооружения, из металлической сетки, арматуры, металлических листов. На практике получили более дешёвые конструкции из стали, цветных металлов и их сплавов. Все эти конструкции должны быть обязательно заземлены. Принцип действия основан на появлении в материалах экранов токов Фуко (вихревых токов), которые по амплитуде имеют сходное значение, но находятся в противофазе. В результате результирующее поле теряет свою напряжённость и не может пройти через защитную конструкцию.

• Поглощающие конструкции делают с применением полимерных материалов — пенополистирол, различные виды резины, поролон. Хорошие показатели и пропитанной специальными составами древесины, используют и пластины из ферромагнитных сплавов, но это уже более дорогой результат.

• Чтобы придать различным конструкциям защитные свойства, применяют токопроводящие краски на основе порошкового графита, оксидов металлов, сажи, коллоидного серебра. В этом случае получают отражающие элементы защиты от электромагнитного излучения.

• Получили распространение и ионизаторы, которые позволяют нейтрализовать заряды статического напряжения, возникающего под воздействием электрического и магнитного поля. Такие устройства применяются и в быту.

2. Практические задания

1 задание

Перечертите таблицу "Шкала электромагнитных излучений" в тетрадь.

2 задание

Сравните излучения по:

а) возможному вреду здоровья человека;

б) по сложности защиты;

в) по проникающей способности.

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• С какой скоростью распространяется электромагнитное излучение в воздухе?

• Как зависит частота электромагнитного излучения от длины волны?

• Как влияет электромагнитное излучение на человека?

Практическое занятие №9

Тема:Определение продуктов ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа.

Цель занятия:научиться определять продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа.

Оснащение: таблица Менделеева.

Литература:Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

1.Теоретическое введение

Ядерные реакции - это превращение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Энергетический выход ядерной реакции- разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции, а также разность кинетических энергий частиц, участвующих в реакции.

Цепная ядерная реакция- реакция, в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции.

Ядерный реактор- устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер.

Критическая масса - наименьшая масса делящегося вещества, при которой ещё может протекать цепная ядерная реакция.

Реакторы –размножители - это реакторы, воспроизводящие делящийся материал.

Термоядерные реакции – это реакции слияния лёгких ядер, происходящие при очень высокой температуре.

Изотопы – элементы с одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся массами.

Воздействие излучений на живые организмы характеризуется: дозой поглощённого излучения.

В 1919 году Резерфорд открыл протон при бомбардировке ядра атома азота α-частицами.

Протон – стабильная элементарная частица, ядро атома водорода. Свойства протона:

 или  – символ протона.

Нейтрон был открыт в 1932 г. Д. Чедвиком при облучении бериллия α-частицами. Нейтрон - элементарная частица, не имеющая заряда. Свободный нейтрон, который находится вне атомного ядра, живёт 15 минут. Потом он превращается в протон, испуская электрон и нейтрино – безмассовую нейтральную частицу.

Свойства нейтрона:

 – символ нейтрона

В 1932 году советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра. Справедливость этой гипотезы была доказана экспериментально. Согласно этой модели ядра состоят из протонов и нейтронов. Так как атом не имеет заряда, т.е. электрически нейтрален, число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Значит, число протонов в ядре равно порядковому номеру химического элемента Z в периодической таблице Менделеева.

Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А:

Ядерные частицы – протоны и нейтроны – называют нуклонами.

Радиус ядра находится по формуле:

Изотопы – разновидность данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер, т. е. числом нейтронов.Устойчивость ядер зависит от отношения числа нейтронов к числу протонов.

Масса любого атомного ядра всегда меньше, чем масса составляющих его частиц:

Дефект масс - разность масс нуклонов, составляющих ядро, и массы ядра:

Энергия связи – это минимальная энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные частицы:

Удельная энергия связи – это полная энергия связи ядра, деленная на число нуклонов:

Пример решения задач:

1.Ядро  претерпело ряд α- и β-распадов. В результате образовалось ядро  . Определите число α- и β –распадов.

Решение:

При альфа-распаде зарядовое число уменьшается на 2 единицы, а зарядовое - на 4 единицы. При бета-распаде заряд ядра увеличивается на единицу, а его масса не меняется. При превращении ядра урана в ядро свинца масса уменьшается на 238 − 206 = 32 а.е.м., а заряд на 92 − 82 = 10 зарядов электрона, и тогда заряд ядра уменьшается на 8 · 2 − 6 = 10 единиц заряда электрона, а масса уменьшается на 8 · 4 = 32 а.е.м.

Ответ: 8 альфа-распадов и 6 бета-распадов.

2. Закончите уравнение ядерной реакции, с клавиатуры впишите численные значения ответа в пустые клеточки.

Решение:

Учитывая законы сохранения электрического заряда и массы, получаем:

17+0=1+16;

35+1=1+34.

Таким образом, получаем элемент с порядковым номером 16 и массовым числом 34 (сера S)

Ответ: 

2. Практические задания

1 задание

Запишите определения.

2 задание

Решите задачи:

1.Соедините попарно элементы двух множеств:

Заряд частицы:

1) заряд протона;

2) заряд нейтрона;

3) заряд электрона.

Величина заряда:

1) 0;

2) 1,6 ∙ 10^-19 Кл;

3) 2 ∙ 10^-16 Кл;

4) - 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

2.Заполните пропуски в таблице:

Химический элемент

Число

протонов

Число

нейтронов

Массовое число

Медь

35

64

Бор

5

11

Цинк

30

35

3. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

4.В результате какого радиоактивного распада плутоний превращается в уран:

5.

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• Как изменяются массовое число и номер элемента в таблице Менделеева при выбрасывании из ядра протона? нейтрона?

• Изменяются ли массовое число и порядковый номер элемента в таблице Менделеева при испускании ядром γ-кванта? Почему?

• Определите какая частица участвует в осуществлении ядерной реакции:

Практическое занятие №10

Тема:Применение законов физики для объяснения природы космических объектов.

Цель занятия:изучить как применяются законы физики для объяснения природы космических объектов.

Оснащение: калькулятор.

Литература: Чаругин, В.М. Астрономия 10-11 класс. Базовый уровень: учебное пособие/В.М. Чаругин. — М.: Просвещение, 2018.

1.Теоретическое введение

Небесная сфера - это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой совмещается с той или иной точкой пространства, на которую проецируются небесные тела.

Ось мира - прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли, пересекающая небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках.

Эклиптика – это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца. В плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца, т. е. ее орбита. Она наклонена к небесному экватору под углом 23°27' и пересекает его в точках весеннего (♈, около 21 марта) и осеннего (♎, около 23 сентября) равноденствия.

Астрономы для ориентации среди звёзд используют различные системы координат. Одной из них является экваториальная система координат. В её основе лежит небесный экватор.

Небесный экватор – это проекция земного экватора на небесную сферу.

Полюсы мира - точки пересечения оси мира – оси видимого вращения небесной сферы – с небесной сферой.

Круг склонения – это круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и наблюдаемое светило.

Прямое восхождение – это линия дуги небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения – одна из координат экваториальной системы.

Склонение светила – это угловое расстояние светила от плоскости небесного экватора, измеренного вдоль круга склонения.

Склонение измеряют в градусной мере.Среднее расстояние между Солнцем и Землёй называют астрономической единицей (а.е.):

Если Коперник прав, то при движении Земли вокруг Солнца близкие звёзды периодически должны смещаться на фоне далеких звёзд.

Периодическое смещение звезды на фоне более далёких звёзд называется параллактическим, а угол π, под которым со звезды виден радиус земной орбиты, называется параллаксом.

Параллакс звёзд мал, синус малого угла заменили самим углом, выраженном в радианной мере, а затем от радианной меры перешли градусную меру. 1 рад = 206265 секунд.

Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в 1″:

Первый закон Кеплера: Любая планета движется по орбите в виде эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Эллипс - это геометрическая фигура, имеющая такое свойство, что сумма расстояний каждой её точки от двух точек, называемых фокусами, остаётся постоянной.

Отношение расстояния между фокусами к большой оси (к наибольшему диаметру) называется эксцентриситетом е.

При совпадении фокусов с центром (е = 0) эллипс превращается в окружность;

при е = 1 становится параболой;

при е > 1 - гиперболой.

Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перегелием, самая далекая – афелием. Линия соединяющая какую-либо точку эллипса с фокусом, называется радиус-вектором.

Под действием силы притяжения одно небесное тело движется в поле тяготения другого небесного тела по одному из конических сечений – кругу, эллипсу, параболе или гиперболе.

Второй закон Кеплера: Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.

Третий закон Кеплера: Куб большой полуоси орбиты тела, делённый на квадрат периода его обращения и на сумму масс тел, есть величина постоянная.

T – период обращения одного тела вокруг другого тела на среднем расстоянии a;

 - массы взаимодействующих тел;

G – гравитационная постоянная.Для тел солнечной системы:

Сидерическим месяцем называется промежуток времени между двумя последовательными возвращениями Луны, при её видимом месячном движении, в одно и то же (относительно звёзд) место небесной сферы.

Синодический месяц (период) - интервал времени между двумя последовательными новолуниями, равный 29,5 сут…

Солнечное затмение – астрономическое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле.

Лунное затмение – затмение Луны, которое наступает, когда она входит в тень, отбрасываемую Землёй.

Все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11, 3 сут.. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса.Все затмения повторяются через цикл Сароса, если в этом периоде содержатся 5 високосных лет.

Прилив - это подъём воды в океане до самого высокого уровня, который происходит каждые 12 часов 26 минут.

Отлив – обратное явление, при котором вода в океане падает до самого низкого уровня.Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы.

Когда Луна в первой или последней четверти действие Солнца вычитается из действия Луны и приливы бывают существенно меньшими.

Пример решения задач:

1. Комета Галлея имеет эксцентриситет е=0,967 и период обращения 76 лет. Большая полуось орбиты равна 17,942 а.е.. Определите перигелий и афелий кометы?

Дано:

е=0,967

а=17,942 а.е.

q=? Q=?

Решение

q=а(1-е)=17,942(1-0,967)=0,592 а.е.

Q=а(1+е)=17,942(1+0,967)= 35,292 а.е.

Ответ:

q=0, 592 а.е.; Q=35,292 а.е.

2. Переведите в часовую меру долготу Красноярска .

Решение:

Исходя из соотношений часовой меры угла и градусной:

24 ч =360°, 1 ч =15°, 1 мин =15¢, 1 с = 15², а 1°=4 мин, и учитывая, что 92°52¢ = 92,87°

Ответ:

3. Определите массу Нептуна (в массах Земли) путем сравнения системы «Нептун-Тритон» с системой «Земля-Луна», если Тритон отстоит от Нептуна на расстоянии 354,3 тыс. км и обращается с периодом 5,877 суток. Сидерический период обращения Луны 27.3 сут., а большая полуось орбиты 384000 км. Массы Луны и тритона считайте пренебрежимо малыми по сравнению с массами планет.

Дано:

Найти: 

Запишем формулу третьего закона Кеплера:

По условию задачи массы:  

Ответ:

2. Практические задания

1 задание

Запишите законы Кеплера.

2 задание

Решите задачи :

1.Переведите в часовую меру долготу Кургана 65.34 

2. Звездный период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет около 12 лет. Каково среднее расстояние Юпитера от Солнца?

3. Во сколько раз масса Плутона меньше массы Земли, если известно, что расстояние до его спутника Харона 19,64×10³ км, а период обращения спутника равен 6,4 сут. Расстояние Луны от Земли составляет 3,84×10⁵ км, а период обращения 27,3 сут.

3.Сделайте вывод, ответив на вопросы:

• В чем суть первого закона Кеплера?

• Как определить массу планеты?

• Как изменится энергия магнитного поля, если силу тока в ней увеличить в 2 раза?

Список использованных источников

Основные источники:

1. Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

2. Мякишев, Г. Я. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. – 15-е изд. – М.: Просвещение, 2015. – 381 с.

3. Касьянов, В. А. Физика: учеб.для 11 кл. общеобразоват. учреждений / В. А. Касьянов. – 5-е изд. – М.: Дрофа, 2008. – 376 с.

Дополнительные источники:

1. Тренин, А. К. Готовимся к экзамену по физике: пособие для учащихся/ А. К. Тренин. – 2-е изд. – М.: Айрис, 2009. – 106 с.

2. Кабардин, О. Ф. Физика: справочные материалы / О. Ф. Кабардин. – 8-е изд. – М.: Просвещение, 2006. – 403 с.

3. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики. 10-11 классы. – М.: ООО «Кирилл и Мефодий», 2006.

4. Физика. Мультимедийное учебное пособие нового образца. – М.: ЗАО Просвещение-МЕДИА, 2007.

Интернет - источники:

1. Сайт «Учебники XXI века» [Электронный ресурс] /www. OZON.ru/.

2. Сайт Издательский дом «Первое сентября» [Электронный ресурс] /www. 1september.ru/.

3. Сайт «Учительская газета» [Электронный ресурс] /www. ug.ru.ru/.

4. Сайт "Российская электронная школа"[Электронный ресурс] https://resh.edu.ru/

5. Сайт "Классная физика"[Электронный ресурс]http://class-fizika.ru/

Содержание

стр

ПЗ, №п/п

Введение

3

Индукция магнитного поля: объяснение устройства и принципа действия амперметра, динамика, микрофона..

7

Применение закона электромагнитное индукции

10

Расчет периода электромагнитных колебаний

11

Закон Ома для электрической цепи переменного тока

12

Принципы радиосвязи: модулирование и детектирование сигнала

15

Применение законов отражения и преломления света

17

Построение в линзах.

18

Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение

20

Определение продуктов ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа.

23

Применение законов физики для объяснения природы космических объектов

25

Список использованных источников

29

Краткое описание документа:

Методические указания разработаны для использования обучающимися на практических занятиях по физике на 2 курсе обучения.

Данный сборник включает в себя 10 практических занятий по разделам физики, изучающимся в 11 классе.

Курс практических занятий прежде всего ориентирован на развитие у студентов интереса к занятиям, на организацию самостоятельного познавательного процесса и самостоятельной практической деятельности.