Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Конспекты / Планы уроков, 9 класс
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Планы уроков, 9 класс

библиотека
материалов

hello_html_m674457c9.gifhello_html_3763683b.gifhello_html_mc29db43.gifhello_html_m1248ddcd.gifhello_html_6935ce37.gifhello_html_m2a7690f7.gifhello_html_62ac8465.gifhello_html_36fab46c.gifhello_html_m61104f79.gifhello_html_m6e83de48.gifhello_html_m601663da.gifhello_html_384fc733.gifУрок 1 «Вводный инструктаж по ТБ. Материальная точка. Система отсчета».

Дата:

Цели:

Образовательные:  познакомиться с основными характеристиками движения; рассмотреть понятие материальной точки и принципы его применения; объяснить составные части системы отсчета.

Развивающие: содействовать развитию речи, мышления.

Воспитательные: формировать исторический взгляд на развитие техники, познавательный интерес; положительной мотивации к учению; дисциплинированности эстетического восприятия мира.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: лекция с элементами беседы.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

(Необходимо иметь к урокам: Учебник, рабочая тетрадь – 48 листов, тетрадь для контрольных работ, тетрадь для лабораторных работ, тетрадь для самостоятельных работ).

2.Изучение нового материала.

Мы начинаем рассматривать с вами вопросы взаимодействия тел, материальной точки, системы отсчета с главного вопроса – движение. В общем случае, любые изменения, которые происходят в природе, можно назвать движением. В курсе физики 9 класса изучение движения мы начнем с простейшего вида движения – механического движения.

Рассматривают несколько видов движения. Это, в первую очередь, поступательное, самое простое, довольно редко встречающееся; вращательное и колебательное.

Кроме того, можно говорить о форме траектории движения тела, то есть линии, по которой движется тело.

Для характеристики движения используют следующие величины: это, прежде всего, пройденный путь, скорость, траектория, а также очень важные вещи – это координаты тела.

Разберем, где встречаются все эти величины. В первую очередь необходимо отметить знакомую с 7 класса величину – пройденный путь. Она обозначается буквой S и выражается в метрах. Пройденный путь – это длина траектории, а траектория – это линия, вдоль которой движется тело.

Следующая характеристика – скорость. Из курса 7 класса можно вспомнить, что скорость – это величина, характеризующая быстроту движения. Обозначается она латинской буквой V и измеряется м/с.

И следующая характеристика – это координаты. Обращаю ваше внимание, что из математики вы помните, что для того, чтобы определить местоположение тела, необходимо указать его координаты. До середины прошлого тысячелетия использовалась только одна координата – мы ее называем ось ОХ или ось абсцисс. Но на сегодняшний день вы знаете, что у нас пространство трехмерное, и используются поэтому координаты по трем осям: х, у и z. Задавая эти точки (координаты), мы можем определить местоположение тела.

Очень важный вопрос, который следует здесь отметить – это то, как рассматривать тело в данной системе координат. Дело в том, что тела по размеру могут быть очень разные – большие, сверхбольшие (некоторые космические тела), маленькие, микроскопические, поэтому чтобы удобнее было использовать характеристики движения тела, необходимо ввести такое понятие, как материальная точка.

Если рассмотреть, например, поезд, который подходит к станции, то в этом случае мы не можем считать его по сравнению со станцией материальной точкой, так как их размеры сравнимы. В этом случае, если размеры тел сравнимы, то их нельзя считать МТ. А вот если рассмотреть движение поезда, ну например, из Москвы в Красноярск, то в этом случае расстояние, которое преодолевает поезд намного больше (несоизмеримо) с его размерами. Поэтому в этом случае мы можем говорить о поезде как о МТ. В этом случае удобно задавать координаты тела (точки) и говорить о том, как оно движется.

Рассмотрим, как определить местоположение тела в пространстве. Для того, чтобы это сделать, нужно знать координаты. Если мы имеем дело с одномерным движением, то есть тело движется вдоль одной прямой по оси ОХ, то координата будет только одна – х. Если движение двухмерное, то координат будет две – х и у, в этом случае мы будем использовать прямоугольную систему координат. И если трехмерное, то три координаты. Такую систему координат называют декартова система координат.

Также следует отметить, что тело движется во времени, поэтому нам нужно говорить, какие координаты у тела в данный момент времени. И вот здесь мы приходим к очень важному выводу: для характеристики движения необходимо ввести систему отсчета.

Системой отсчета мы называем три составных части – это система координат, тело отсчета и прибор времени отсчета – часы. Обращаю ваше внимание на то, что телом отсчета может быть и другая МТ, в этом случае мы можем говорить о том, что начало координат совпадает с точкой отсчета. В целом это и будет система отсчета, используемая во всем мире. Кроме такой системы отсчета используются и другие – содержащие не только прямоугольную систему координат, но и так называемые радиус-вектор. С помощью такой системы тоже можно задавать местоположение тела, например, это широко используется в навигации.

3.Закрепление изученного.

Выполнение упр. 1 (1,3) стр. 9 учебника (фронтальный разбор).

4.Домашнее задание: §1, упр.1 (2,4).


Урок 2 «Перемещение».

Дата:

Цели:

Развивающие: сравнить понятия перемещение, путь; научиться строить вектор перемещения и находить его численное значение.

Образовательные:  дать определение перемещения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

Выяснить, однозначна ли задача: где может оказаться тело, если оно проходит путь 20 км. Работа с текстом учебника на стр. 10-11 по рисунку 3.

Определение перемещения стр. 11, запись в тетради.

Рисунок

http://festival.1september.ru/articles/410002/img1.jpg

hello_html_3a5de83b.gif - обозначение вектора перемещения на рисунке; S - модуль перемещения, м

Пример: автомобиль едет из пункта А в пункт В мимо пункта С по прямолинейному шоссе. И возвращается в пункт С. Расстояние АВ 70 км, ВС 20 км, Определите пройденный путь и перемещение.

http://festival.1september.ru/articles/410002/img2.jpg

S = 70+20 = 90 км; hello_html_3a5de83b.gif = 50 км

Пример: Решите ту же задачу при условии, что автомобиль движется из пункта А в пункт В без возврата.

http://festival.1september.ru/articles/410002/img3.jpg

S = 70 км; hello_html_3a5de83b.gif = 70 км


Вывод: при прямолинейном движении без возврата путь и перемещение равны. Задать перемещение – это значит изобразить вектор перемещения и найти длину вектора.

Сформулировать различие между понятиями путь и перемещение.

Система действий для решения задач на нахождение перемещения:

Обозначить начальное положение тела, провести траекторию движения, обозначить конечное положение тела, построить вектор перемещения, ввести систему координат, вычислить путь как длину траектории, вычислить перемещение как длину вектора перемещения.

Из математики: формула длины окружности (L = 2πR), теорема Пифагора (сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы), нулевой вектор (вектор, начало которого совпадает с его концом).

3.Решение задач.

I Конькобежец стартовал по дистанции, которая представляет собой окружность радиусом 50 м, и финишировал в ту же точку. Найдите путь и перемещение.

II Мяч упал с высоты 3 м и подскочил на расстояние 1 м от пола. Траектория движения прямолинейная. Найдите путь и перемещение.

III Туристы прошли 6 км на север и 8 км на восток. Найдите путь и перемещение.

4.Закрепление изученного.

Что называют перемещением? В чем отличие между пройденный путем и перемещением?

5.Домашнее задание: §2, упр.2







Урок 3 «Скорость прямолинейного равномерного движения».

Дата:

Цели:

Развивающие: учимся решению задач.

Образовательные:  выяснить, какой вид движения принимают за прямолинейное равномерное; что понимают под скоростью прямолинейного равномерного движения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что понимают под траекторией движения? В зависимости от формы траектории движения могут быть…? Что представляет собой система отсчета? Что называется вектором перемещения?

3.Изучение нового материала.

Как вам известно, движение тела (точки) называется равномерным, если оно за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути. Равномерное движение может быть как криволинейным, так и прямолинейным. Равномерное прямолинейное движение - самый простой вид движения. С него мы и начнем изучение движения в кинематике.
Важной величиной, характеризующей движение тела, является его скорость. Некоторое представление о скорости каждый из нас имел и до начала изучения физики. Черепаха перемещается с малой скоростью, человек движется с большей скоростью, автомобиль движется быстрее человека, а самолет - еще быстрее. Самой большой скорости относительно Земли человек достигает с помощью космических ракет.

Несмотря на то, что слово «скорость» давно стало для нас привычным, определить строго, что же такое скорость неравномерного движения тела, не так просто. Гораздо проще выяснить, что понимают под скоростью равномерного прямолинейного движения.

В механике рассматривают скорость как векторную величину. А это означает, что скорость можно считать известной (заданной) лишь в том случае, если известны ее модуль и направление.

Дадим определение скорости равномерного прямолинейного движения точки. Пусть тело, двигаясь равномерно и прямолинейно в течение промежутка времени ∆t, переходит из положения М1 в положение М2 (рис.1.12), совершив при этом перемещение ∆hello_html_m3aee96d9.gif. Поделим перемещение ∆hello_html_m3aee96d9.gif на промежуток времени ∆t, в течение которого это перемещение произошло. В результате получим вектор. (При делении вектора на число получаем вектор.) Этот вектор называют скоростью равномерного прямолинейного движения точки и обозначают буквой hello_html_m55abfb4a.gif. Следовательно, можно записать: hello_html_m55abfb4a.gif=hello_html_m28d0f378.gif

Скорость равномерного прямолинейного движения

Скоростью равномерного прямолинейного движения тела называется величина, равная отношению его перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло.

Так как промежуток времени ∆t - величина положительная, то скорость hello_html_m55abfb4a.gif направлена так же, как и перемещение ∆hello_html_m3aee96d9.gif.

Выясним смысл модуля скорости: hello_html_m55abfb4a.gif=hello_html_7bbe0040.gif

Модуль перемещения |∆hello_html_m3aee96d9.gif| есть расстояние, пройденное телом за время ∆t . А так как тело движется равномерно, то модуль отношения, а значит, и модуль скорости v, есть величина, численно равная расстоянию, пройденному телом за единицу времени.
Таким образом, если скорость равномерного прямолинейного движения тела задана как вектор, то мы знаем его перемещение за единицу времени.

4.Закрепление изученного.

1.Точка движется равномерно и прямолинейно в положительном направлении оси Ох. В начальный момент времени точка имела координату x0 = -10м. Найти координату точки через 5с от начала отсчета времени, если модуль её скорости равен V = 2м/с. Чему равен путь, пройденный точкой за это время?

Дано: Координату точки, движущейся равномерно и прямолинейно, найдем по формуле: x = x0+ VXt, так как направление вектора скорости совпадает с направлением оси координат, проекция вектора скорости Vx=V; тогда находим Х = -10+2· 5= 0(м) Пройденный путь найдем S=Vt; S=2·5= 10(м)

5.Домашнее задание: §3, Р.№13.



Урок 4 Решение задач по теме «Перемещение при прямолинейном равномерном движении».

Дата:

Цели:

Образовательные: познакомить учащихся с характерными особенностями прямолинейного равномерного движения; сформулировать понятие скорости как одной из характеристик равномерного движения тела; научить учащихся вычислять перемещение при равномерном прямолинейном движении; научить учащихся строить и читать графики зависимости скорости и координаты от времени.

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Вариант 1

Что называется материальной точкой? В каких случаях поезд можно считать материальной точкой? Объясните, почему.

а) поезд движется из Барнаула в Бийск;

б) осуществляется посадка пассажиров.

Какую систему координат вы выберите при решении следующих задач:

а) самолет совершает перелет;

б) человек движется в лифте;

в) футболист на поле.

Что такое траектория, путь, перемещение? В каких случаях проекция перемещения на ось положительная, в каких отрицательна? Какое движение называют равномерным?

Вариант 2

Что такое система отчета? В каких случаях человека автомобиль можно считать материальной точкой? Объясните, почему.

а) производится ремонт двигателя;

б)  автомобиль совершает переезд.

Какую систему координат вы выберите при решении следующих задач:

а) движение трамвая;

б) подводная лодка в океане;

в) автомобильные гонки.

В чем отличие пути от перемещения? Дайте определение скорости равномерного прямолинейного движения. В каких случаях проекция скорости равномерного движения на ось положительна, в каких отрицательна?

3.Решение задач.

1.Движения двух пешеходов описаны уравнениями x1 = 0,5t и x2 = 5 - t. Опишите характер движения каждого пешехода, найдите модуль и направление их скоростей, постройте графики движения, графики скоростей и определите графически место и время их встречи. 
Решение: Оба тела движутся прямолинейно равномерно (относительно оси Ох) первый пешеход идет вдоль оси Ох со скоростью 0,5 м/с, второй пешеход идет в обратном направлении со скоростью 1 м/с.

Теперь нужно построить графики, для этого сначала постройте систему координат, вдоль горизонтальной оси откладывайте время t в секундах, вдоль вертикальной оси координаты оси х в метрах. Теперь найдите по паре точек для каждого движения: х1(0) = 0, х1(2) = 1, и х2(0) = 5, х2(2) = 3, нанесите поочередно на СК точки для х1 и проведите через них прямую, это график зависимости перемещения тела вдоль оси Ох (конкретно в этом случае совпадает с путем), аналогичные действия для пары точек х2. Точка пересечения этих двух прямых будет характеризовать место и время встречи пешеходом, должно получится х = 5/3, t = 10/3 
2.Движения двух тел описаны уравнениями x
1 = 12 - 3t и x2 = 2 + 2t. Аналитически определите место и время встречи тел.

Решение: в момент времени их встречи их координаты должны совпасть, т. е. х1(t) = х2(t), тогда нужно решить простое уравнение 12 - 3t = 2 + 2t, откуда легко найти t = 2, а х1 = х2 = 6.

4.Домашнее задание: §4, упр.4.









Урок 5 «Прямолинейное равноускоренное движение».

Дата:

Цели:

Образовательные:  ввести формулу для определения мгновенной скорости тела в любой момент времени, продолжить формирование умения строить графики зависимости проекции скорости от времени, рассчитывать мгновенную скорость тела в любой момент времени, совершенствовать умения учащихся решать задачи аналитическим и графическим способами.

Развивающие: развитие у школьников теоретического, творческого мышления, формирование операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений.

Воспитательные: пробуждение интереса к изучению физики и информатики.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Задача: Движения 2 велосипедистов заданы уравнениями: x1 = 3 + t и x2 = 6 - 2t. Найти время и место встречи велосипедистов.

Ответ: t = 1, x = 4.

Фронтальный опрос:

На предыдущих уроках мы знакомились с вами с равномерным прямолинейным движением. Какое же движение называется равномерным? (Движение, при котором тело, за любые равные промежутки времени проходит одинаковые расстояния). Что называется скоростью прямолинейного равномерного движения? (Постоянная векторная величина равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это изменение произошло). Тогда скажите, как вы понимаете: скорость автомобиля 60 км/ч? (За каждый час автомобиль проезжает 60 км).

В каких случаях проекция вектора скорости положительна, в каких отрицательна? (Положительна, если проекция вектора скорости сонаправлена с осью. Отрицательна, если проекция скорости и выбранная ось противоположно направлены).

3.Изучение нового материала.

До этого нам приходилось иметь дело с равномерным движением. Но гораздо чаще приходится иметь дело с таким движением, при котором скорость со временем изменяется. Такое движение называется равнопеременным.

С самым простым видом равнопеременного движения является равноускоренное, при котором тело движется вдоль прямой линии, а проекция вектора скорости тела за любые равные промежутки времени меняется одинаково.

Движение тела, при котором его скорость за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называется равноускоренным.

При рассмотрении равноускоренного движения вводится понятие мгновенной скорости.

Мгновенная скорость - скорость в каждой конкретной точке траектории, в соответствующий момент времени.

Рассмотрим движение, при котором в начальный момент времени скорость тела была равна V0, а через промежуток времени t она оказалась равной V, тогда отношение hello_html_48fb2a87.gif – быстрота изменения скорости.

Быстрота изменения скорости называется ускорением. а = hello_html_3ab54466.gif, где V0 - начальная скорость, скорость в момент времени t = 0; V - скорость, которую тело имело к концу промежутка t.

Ускорение величина векторная. [а] = м/с2

Из формулы можно найти значение скорости в определенный момент: V = V0 + at.

Ускорением тела при его равноускоренном движении называется величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени за которое это изменение произошло.

Равноускоренное движение - это движение с постоянным ускорением.

Т.к. ускорение - это векторная величина, значит, она имеет направление. Как определить, куда направлен вектор ускорения?

Допустим, тело движется прямолинейно и с течением времени его скорость увеличивается. В этом случае вектор ускорения направлен в ту же сторону, что и вектор скорости. Если тело движется, и его скорость с течением времени уменьшается (тормозит), то в этом случае вектор ускорения направлен противоположно вектору скорости. Если векторы скорости и ускорения движущегося тела направлены в одну сторону, то модуль вектора скорости увеличивается. Если в противоположные стороны, то модуль вектора скорости уменьшается.

4.Домашнее задание: §5, упр.5 (2, 3).



Урок 6 «Мгновенная скорость, ускорение, перемещение».

Дата:

Цели:

Образовательные:  ввести формулу для определения мгновенной скорости тела в любой момент времени, продолжить формирование умения строить графики зависимости проекции скорости от времени, рассчитывать мгновенную скорость тела в любой момент времени, совершенствовать умения учащихся решать задачи аналитическим и графическим способами.

Развивающие: развитие у школьников теоретического, творческого мышления, формирование операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений.

Воспитательные: пробуждение интереса к изучению физики.

Тип урока: урок обобщения и систематизации.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Какое движение называют равнопеременным? Какое движение называют равноускоренным? Равнозамедленным? Что характеризует ускорение?

3.Изучение нового материала.

Механическим движением называют изменение положения тела (или его частей) относительно других тел. Например, человек, едущий на эскалаторе в метро, находится в покое относительно самого эскалатора и перемещается относительно стен туннеля; гора Эльбрус находится в покое относительно Земли и движется вместе с Землей относительно Солнца.

Из этих примеров видно, что всегда надо указать тело, относительно которого рассматривается движение, его называют телом отсчета. Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и выбранный способ измерения времени образуют систему отсчета.
Положение тела задается координатой. Рассмотрим два примера. Размеры орбитальной станции, находящейся на орбите около Земли, можно не учитывать, а рассчитывая траекторию движения космического корабля при стыковке со станцией, без учета ее размеров не обойтись. Таким образом, иногда размерами тела по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь, в этих случаях тело считают материальной точкой. Линию, вдоль которой движется материальная точка, называют траекторией.

Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускорением.

Направленный отрезок прямой, проведенный из начального положения движущейся точки в ее конечное положение, называется перемещением. Перемещение - величина векторная.    
Скорость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка.
Ускорение - векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями: ответы на экзамен

Все физические величины, характеризующие движение тела (скорость, ускорение, перемещение), а также вид траектории, могут изменяться при переходе из одной системы к другой, т. е. характер движения зависит от выбора системы отсчета, в этом и проявляется относительность движения. Например, в воздухе происходит дозаправка самолета топливом. В системе отсчета, связанной с самолетом, другой самолет находится в покое, а в системе отсчета, связанной с Землей, оба самолета находятся в движении. При движении велосипедиста точка колеса в системе отсчета, связанной с осью, имеет траекторию, представленную на рисунке 1.
В системе отсчета, связанной с Землей, вид траектории оказывается другим (рис. 2).  
     
ответы на экзамен

4.Домашнее задание: §6.













Урок 7 «Графики зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении».

Дата:

Цели:

Образовательные: рассмотреть и сформировать навыки построения графиков зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении;  научить учащихся анализировать эти графики; путем решения задач закрепить полученные знания на практике.

Развивающие: развитие умения наблюдать, анализировать конкретные ситуации; выделять определенные признаки.

Воспитательные: воспитание дисциплины и норм поведения, творческого отношения к изучаемому предмету; стимулировать активность учащихся.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

Механическое движение представляют графическим способом. Зависимость физических величин выражают при помощи функций.

V(t) – изменение скорости со временем; S(t) – изменение пути со временем; a(t) – изменение ускорения со временем.

Графики равномерного движения.

Зависимость ускорения от времени. Так как при равномерном движении ускорение равно нулю, то зависимость a(t) - прямая линия, которая лежит на оси времени.

Зависимость скорости от времени. Скорость со временем не изменяется, график v(t) - прямая линия, параллельная оси времени.

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

Зависимость пути от времени. График s(t) - наклонная линия.

Правило определения скорости по графику s(t): Тангенс угла наклона графика к оси времени равен скорости движения.

Графики равноускоренного движения.

Зависимость ускорения от времени. Ускорение со временем не изменяется, имеет постоянное значение, график a(t) - прямая линия, параллельная оси времени.

Зависимость скорости от времени. При равномерном движении путь изменяется, согласно линейной зависимости S = Vt. В координатах x = x0 + Vt. Графиком является наклонная линия.

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

Правило определения ускорения по графику v(t): Ускорение тела - это тангенс угла наклона графика к оси времени. Если тело замедляет движение, ускорение отрицательное, угол графика тупой, поэтому находим тангенс смежного угла.

Зависимость пути от времени. При равноускоренном движении путь изменяется, согласно квадратной зависимости S = V0t + hello_html_72917315.gif. В координатах зависимость имеет вид x = x0 + V0t + hello_html_72917315.gif. Графиком является ветка параболы.

Сравнительная таблица графиков.

http://fizmat.by/pic/PHYS/page8/im21.png

4.Домашнее задание: §7, упр.7 (1,2).



Урок 8 Лабораторная работа №1 «Исследование равноускоренного движения без начальной скорости».

Дата:

Цели: определить ускорение движения шарика и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр.

Приборы и материалы: желоб лабораторный металлический длиной 1,4 м, металлический шарик, металлический цилиндр, метроном, измерительная лента.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Движение шарика по наклонному желобу является равноускоренным. Если мы отпустим без начальной скорости шарик и измерим пройденное им расстояние s до столкновения с цилиндром и время t от начала движения до столкновения, то мы можем рассчитать его ускорение по формуле: a = hello_html_329a9245.gif.

Зная ускорение а, мы можем определить мгновенную скорость по формуле: V = at.

Ход работы описан в учебнике (стр. 269-271).

3.Домашнее задание: §8, Р. №82.



Урок 9 «Относительность механического движения. Геоцентрическая и гелиоцентрическая система мира».

Дата:

Цели:

Образовательные: вывести закон сложения скоростей; объяснить относительность движения.

Развивающие: развитие умения наблюдать, анализировать конкретные ситуации; выделять определенные признаки.

Воспитательные: воспитание дисциплины и норм поведения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Повторение изученного.

Дайте определения: тело отсчета, система отсчета, система координат.

3.Изучение нового материала.

Классический закон сложения скоростей, формула которого: V = V1 + V2.

Формулировка классического закона сложения скоростей: Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна геометрической сумме двух скоростей: скорости тела относительно подвижной системы отсчета и скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

Относительность движения

Таким образом, относительность движения проявляется в том, что скорость, траектория, путь и некоторые другие характеристики движения относительны, т.е. они могут быть различны в разных системах отсчета.

Понимание того, что движение одного и того же тела можно рассматривать в разных системах отсчета, сыграло огромную роль в развитии взглядов на строение Вселенной.

Клавдий Птолемей разработал геоцентрическую систему мира. Он поставил в центре мира неподвижную Землю, вокруг которой обращаются все небесные тела. Видимое петлеобразное движение планет Птолемей объяснил сочетанием двух равномерных круговых движений: движением самой планеты по малой окружности и обращением центра этой окружности вокруг Земли.

Николай Коперник разработал гелиоцентрическую систему мира. Он считал, что Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, одновременно вращаясь вокруг своих осей. В гелиоцентрической системе отсчета движение небесных тел рассматривается относительно Солнца.

Таким образом, применение знаний об относительности движения позволило по-новому взглянуть на строение Вселенной. Это помогло впоследствии открыть физические законы, описывающие движение тел в Солнечной системе и объясняющие причины такого движения.

4.Домашнее задание: §9.



Урок 10 Решение задач по теме «Прямолинейное равноускоренное движение».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся при вычислении перемещения при равномерном и равноускоренном прямолинейном движении; научить учащихся строить и читать графики зависимости скорости и координаты от времени.

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Фронтальный опрос: Что называется ускорением равноускоренного движения? Что такое равноускоренное движение? Что характеризует ускорение? По какой формуле вычисляется? При каком условии модуль вектора скорости движущегося тела увеличивается? Уменьшается? Запишите формулу, по которой можно рассчитать проекцию вектора мгновенной скорости.

3.Решение задач.

1.Какое из приведенных ниже уравнений описывает движение, при котором скорость тела увеличивается?

А. V = 3 + 20t Б. V = 3 - 2t В. V = -3 + t

2.На рисунке приведен график зависимости скорости движения тела от времени. Какое уравнение соответствует этому графику?

hello_html_m273f9183.png

А. V = 3 + t Б. V = 3 – t В. V = 3 - 3t

3.Какой из графиков соответствует уравнению скорости V = 2-t?

hello_html_2478a140.png

А.1 Б.2 В.3

4.Какой из графиков соответствует равноускоренному движению тела, при котором вектор ускорения направлен противоположно вектору скорости?

hello_html_m667aa0f1.png

А.1 Б.2 В.3

5.По графику зависимости скорости от времени определите ускорение тела в момент времени t= 4с.

А. 0,5 м/с2 Б. 4 м/с2 В. 0,8 м/с2



hello_html_605c495e.png

4.Домашнее задание: Р. № 11, 17, 64.



Урок 11 Контрольная работа №1 «Основы кинематики».

Дата:

Цель: определить уровень овладения знаниями, умениями и навыками.

Тип урока: урок контроля, оценки и коррекции знаний.

Вид урока: контрольная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Контрольная работа.

Вариант 1

1.Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: х1=5t, х2=150-10t. Найти время и место встречи.

2.При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 4 с. Найти тормозной путь.

3.Тело движется равномерно со скоростью 3 м/с в течении 5 с, после чего получает ускорение 5 м/с2. Какую скорость будет иметь тело через 15 с от начала движения? Какой путь оно пройдет за все время движения?

4.Какую скорость будет иметь тело через 20 с от начала движения, если оно движется с ускорением 0,2 м/с2.

Вариант №2

1. Движение автомобиля описывается уравнением х1= -75+12t, а движение велосипедиста по обочине того же шоссе – уравнением х2= -3t,. Найти время и место встречи.

2.Автомобиль, двигаясь с ускорением 2 м/с2, за 5 с прошел 125 м. Найти начальную скорость автомобиля.

3.Велосипедист движется под уклон с ускорением 0,2 м/с2. Какую скорость приобрел велосипедист через 10 с, если его начальная скорость равна 5 м/с.

4.Тело, двигаясь прямолинейно с ускорением 5 м/с2, достигло скорости 30 м/c, а затем, двигаясь равнозамедленно, остановилось через 10 с. Определить путь, пройденный телом.



3.Домашнее задание: упр.9 (1,3).

































































Урок 12 «Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона».

Дата:

Цели:

Образовательные:  сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта, раскрыть её преимущества при описании механического движения; ввести понятия о взаимодействии тел и свободном теле; добиться усвоения учащимися формулировки 1-го закона Ньютона; продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе; повторить физическое содержание явления инерции; ознакомить учащихся с применением 1-го закона Ньютона.

Развивающие: продолжить формирование умения высказывать умозаключения; развитие самостоятельности в суждениях; развитие логического мышления; развивать умение ставить мысленный эксперимент; развивать у учеников память, внимание; формировать умение решать качественные задачи.

Воспитательные: продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке; воспитывать в ребятах уважение и доброжелательность друг к другу, умение слушать ответ товарища; формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

С древнейших времен движение материальных тел не переставало волновать умы ученых. Так, например, сам Аристотель считал, что если на тело не действуют никакие силы, то такое тело всегда будет находиться в покое.

И лишь только спустя 2000 лет итальянский ученый Галилео Галилей смог исключить из формулировки Аристотеля слово «всегда». Галилей понял, что пребывание тела в состоянии покоя не является единственным следствием отсутствия внешних сил.

Тогда Галилей заявил: тело, на которое не действуют никакие силы, будет либо находиться в покое, либо двигаться равномерно прямолинейно. То есть, движение с одинаковой скоростью по прямой траектории, с точки зрения физики, равнозначно состоянию покоя.

В жизни этот факт наблюдать очень сложно, поскольку всегда имеет место сила трения, которая не дает предметам и вещам покидать свои места. Но если представить себе бесконечно длинный, абсолютно скользкий и гладкий каток, на котором стоит тело, то станет очевидно, что если придать телу импульс, то тело будет двигаться бесконечно долго и по одной прямой.

И в самом деле, на тело действую только две силы: сила тяжести и сила реакции опоры. Но расположены они на одной прямой и направлены друг против друга. Таким образом, мы имеем, что общая сила, действующая на такое тело равна нулю.

Однако это идеальный случай. В жизни сила трения проявляет себя почти во всех случаях. Галилей сделал важное открытие, приравняв состояние покоя и движение с постоянной скоростью по прямой линии. Но этого было недостаточно. Оказалось, что условие это выполняется не во всех случаях.

Ясность в этот вопрос внес Исаак Ньютон, обобщивший исследования Галилея и, таким образом, сформулировавший Первый Закон Ньютона.

Современная формулировка звучит следующим образом: «Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго».

Инерциальными называют системы отсчета, в которых выполняется закон инерции. Закон же инерции заключается в том, что тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Формулировка самого Ньютона такова: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».

Однако на практике этот закон выполняется не всегда. Убедиться в этом можно элементарно. Когда человек стоит, не держась за поручни, в движущемся автобусе, и автобус резко тормозит, то человек начинает двигаться вперед относительно автобуса, хотя его не понуждает к этому ни одна видимая сила.

То есть, относительно автобуса первый закон Ньютона в изначальной формулировке не выполняется. Очевидно, что он нуждается в уточнении. Уточнением и является введение инерциальных систем отсчета. То есть, таких систем отсчета, в которых первый закон Ньютона выполняется.

Инерциальные и неинерциальные системы отсчета

Свойство инерции любого тела таково, что до тех пор, пока тело остается изолированным от других тел, оно будет сохранять свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. «Изолированным» - это значит никак не связанным, бесконечно удаленным от других тел.

На практике это означает, что если в нашем примере за систему отсчета принять не автобус, а какую-то звезду на окраине Галактики, то первый закон Ньютона будет абсолютно точно выполняться для беспечного пассажира, не держащегося за поручни. При торможении автобуса он будет продолжать свое равномерное движение, пока на него не подействуют другие тела.

Вот такие системы отсчета, которые никак не связаны с рассматриваемым телом, и которые никак не влияют на инертность тела, называются инерциальными. Для таких систем отсчета первый закон Ньютона в его исходной формулировке абсолютно справедлив.

То есть закон можно сформулировать так: в системах отсчета, абсолютно никак не связанных с телом, скорость тела при отсутствии стороннего воздействия остается неизменной. В таком виде первый закон Ньютона легко доступен для понимания.

Проблема заключается в том, что на практике очень сложно рассматривать движение конкретного тела относительно таких систем отсчета. Мы не можем переместиться на бесконечно далекую звезду и оттуда осуществлять какие-либо опыты на Земле.

Поэтому за такую систему отсчета условно часто принимают Землю, хотя она и связана с находящимися на ней телами и влияет на характеристики их движения. Но для многих расчетов такое приближение оказывается достаточным. Поэтому примерами инерциальных систем отсчета можно считать Землю для расположенных на ней тел, Солнечную систему для ее планет и так далее.

Первый закон Ньютона не описывается какой-либо физической формулой, однако с помощью него выводятся другие понятия и определения. По сути, этот закон постулирует инертность тел. И таким образом выходит, что для инерциальных систем отсчета закон инерции и есть первый закон Ньютона.

Еще примеры инерциальных систем и первого закона Ньютона.

Так, например, если тележка с шаром будет ехать сначала по ровной поверхности, с постоянной скоростью, а потом заедет на песчаную поверхность, то шар внутри тележки начнет ускоренное движение, хотя никакие силы на него не действуют (на самом деле, действуют, но их сумма равна нулю).

Происходит это от того, что система отсчета (в данном случае, тележка) в момент попадания на песчаную поверхность, становится неинерциальной, то есть перестает двигаться с постоянной скоростью.      

Первый Закон Ньютона вносит важное разграничение между инерциальными и неинерциальными системами отсчета. Также важным следствием этого закона является тот факт, что ускорение, в некотором смысле, важнее скорости тела.

Поскольку движение с постоянной скоростью по прямой линии суть нахождение в состоянии покоя. Тогда как движение с ускорением явно свидетельствуют о том, что либо сумма сил, приложенных к телу, не равно нулю, либо сама система отсчета, в которой находится тело, является неинерциальной, то есть движется с ускорением.

Причем ускорение может быть как положительным (тело ускоряется), так и отрицательным (тело замедляется).

3.Закрепление изученного.

1.С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной: а) поезд стоит на станции; б) поезд отходит от станции; в) поезд подходит к станции; г) движется равномерно на прямолинейном участке пути дороги?

2.По горизонтальной прямолинейной дороге равномерно движется автомобиль с работающим двигателем. Не противоречит ли это первому закону Ньютона?

3.Инерциальная ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой-либо инерциальной системы?

4.Как объяснить, что бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения, а поскользнувшись, падает в направлении, противоположном направлению своего движения?

Решение: Это явление легко объясняется на основании первого закона Ньютона. Бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения. Потому что при этом ноги человека замедляют движение. А туловище сохраняет по инерции прежнее состояние движения. В то время как ноги начинают скользить вперед быстрее, потому человек падает назад.

4.Домашнее задание: §10, упр. 10.









Урок 13 «Второй закон Ньютона».

Дата:

Цели:

Образовательные:  раскрыть содержание второго закона Ньютона; познакомить учащихся с зависимостью между ускорением, приобретаемым телом, и действующей на него силой; развивать знания учащихся о законах классической механики, о движении с ускорением; раскрыть систему взглядов на мир, способность следовать нормам поведения, находить кинематические закономерности, понимать влияние условий на характер протекания физических процессов.

Развивающие: развивать мышление учащихся, формировать картину мира.

Воспитательные: воспитывать человека как личность в мире.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

В первом законе Ньютона рассматривалось тело, находящееся бесконечно далеко от всех остальных тел Вселенной. Такое тело не может изменить свою скорость относительно Солнца и удаленных звезд и потому сохраняет относительно них либо свое состояние покоя, либо состояние равномерного и прямолинейного движения.

Мы будем связывать систему отсчета с Землей. Рассматривая движение тел вблизи ее поверхности, можно заметить, что скорость тел относительно Земли изменяется лишь тогда, когда на них начинают действовать другие тела.

Причиной изменения скорости тела (и, следовательно, появления у него ускорения) является действие, оказываемое на него другими телами.

Мерой этого действия является векторная физическая величина, называемая силой.

Если сила к телу не приложена (F = 0), то это означает, что никакого действия на него не оказывается, и потому скорость такого тела относительно Земли (а также относительно любой другой инерциальной системы отсчета) будет оставаться неизменной. Если же, наоборот, сила F≠0, то тело испытывает некоторое воздействие, и его скорость будет изменяться. Ускорение, которое приобретает при этом тело, зависит как от приложенной силы, так и от массы данного тела. Напомним, что масса характеризует инертность тела.

Связь между ускорением, силой и массой выражает второй закон Ньютона: произведение массы тела на его ускорение равно силе, с которой на него действуют окружающие тела.

Математически второй закон Ньютона записывается в виде следующей формулы: F = ma.        
Если к телу (материальной точке) приложено несколько сил, то под F в формуле следует понимать их равнодействующую. Когда равнодействующая F приложенных к телу сил равна нулю, скорость тела относительно Земли остается неизменной. Если же эта равнодействующая отлична от нуля, то у тела появляется ускорение, направление которого совпадает с направлением равнодействующей силы.

Выразим из второго закона Ньютона ускорение: а = hello_html_m7cf4690.gif

Отсюда можно вывести два следствия:

1.Чем больше сила, приложенная к данному телу, тем больше его ускорение и, следовательно, тем быстрее изменяется скорость движения этого тела.

2. Чем больше масса тела, тем меньшее ускорение оно получает в результате действия данной силы и потому тем медленнее изменяет свою скорость.

На основании второго закона Ньютона вводится единица силы - ньютон (1 Н). 1 Н - это сила, с которой нужно действовать на тело массой 1 кг, чтобы сообщить ему ускорение 1 м/с2.

На практике применяются и другие единицы силы, например килоньютон и миллиньютон:
1кН= 1000 Н, 1 мН = 0,001 Н.

Второй закон Ньютона иногда называют основным законом динамики. После его открытия стало возможным решать такие задачи о движении тел, которые до Ньютона казались неразрешимыми. Многие, казавшиеся ранее непонятными явления теперь были объяснены на основе ясных и четких законов физики.

3.Закрепление изученного.

Что является причиной изменения скорости тел? Приведите примеры.

Мерой чего является сила? Сформулируйте второй закон Ньютона. Что можно сказать о скорости и ускорении тела, к которому не приложена никакая сила (F = 0)? Какие два следствия вытекают из второго закона Ньютона? Как называется единица силы?

4.Домашнее задание: §11.





Урок 14 Решение задач по теме «Второй закон Ньютона».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся на применение второго закона Ньютона при решении задач.

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Фронтальный опрос: Сформулируйте первый закон Ньютона. Что называют инерцией? Какие системы называют инерциальными? Неинерциальными? Сформулируйте второй закон Ньютона. Назовите два следствия из второго закона Ньютона.

3.Решение задач.

1.К телу, лежащему на гладкой горизонтальной поверхности, приложена некоторая сила, под действием которой тело, двигаясь из состояния покоя, на пути 1 м приобрело скорость 10 м/с. Какую силу приложили к телу, если его масса 1 кг?

S = v0t + hello_html_72917315.gif = hello_html_72917315.gif => a = hello_html_1dd6ed76.gif hello_html_1dd6ed76.gif = hello_html_4db956a5.gif => 2St = Vt2 => 2S = Vt => t = hello_html_3a07cf6c.gif

a = hello_html_3ab54466.gif = hello_html_4db956a5.gif

F = ma

2.Шайба остановилась через 5 с после удара клюшкой на расстоянии 20 м от места удара. Масса шайбы 100 г. Определите силу, действующую на шайбу со стороны клюшки.

Решение задач из сборника Рымкевича №140-145.

4.Домашнее задание: упр.11 (2,3,4).

































































Урок 15 «Третий закон Ньютона».

Дата:

Цели:

Образовательные:  познакомить учащихся с законом, углубление понятий «сила», «ускорение», «взаимодействие тел».

Развивающие: развивать мышление учащихся, формировать картину мира.

Воспитательные: воспитывать человека как личность в мире.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Надо отгадать кроссворд наоборот: по ответам составить вопросы. На доске изображен кроссворд с готовыми ответами. Учащиеся пытаются составить вопросы к ответам в кроссворде.








1)

З

А

К

О

Н











2)

И

Н

Е

Р

Т

Н

О

С

Т

Ь





3)

С

И

Л

А










4)

У

С

К

О

Р

Е

Н

И

Е














5)

И

С

О







6)

В

З

А

И

М

О

Д

Е

Й

С

Т

В

И

Е



Примерные ответы:

1) связь, взаимодействие каких- либо явлений;

2) свойство откликаться определённым ускорением на действие;

3) мера взаимодействия F = ma;

4) изменение скорости за единицу времени;

5) инерциальная система отсчета (система, в которой выполняются законы Ньютона)

6) действие тел друг на друга.

3.Изучение нового материала.

Стукните рукой по столу. Больно? Почему? (стол действует с такой же по модулю силой)

Третий закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными в противоположные стороны, вдоль одной прямой (равные силы изображают равными векторами). F1 = -F2

1.

20 Н 20 Н


Д Д

Каковы показания динамометров?

А) 20Н Б) 0Н В) 40Н

2. 3



1 2


Сила реакции опоры:

А) 1 Б) 2 В) 3

3.Массы взаимодействующих тел m1=5 кг, m2= 2 кг. Тела получают ускорения:

А) а12 Б) а12 В) а21

4.Яблоко падает на Землю вследствие притяжения. На какое из тел действует большая сила?

А) одинаково Б) яблоко В) Земля

4.Закрепление изученного.

Решение задач из сборника Рымкевича №152-155.

5.Домашнее задание: §12.













Урок 16 Решение задач по теме «Третий закон Ньютона».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся на применение третьего закона Ньютона при решении задач.

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся.

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Сформулируйте три закона Ньютона.

Алгоритм решения задач: Понять предложенную задачу; анализировать ее.

1.Выбрать систему отсчета.

2.Найти все силы, действующие на тело, и изобразить их на чертеже. Определить направление ускорения и изобразить его на чертеже.

3.Записать второй закон Ньютона в векторной форме и перейти к скалярной записи, заменив все векторы их проекциями на оси координат.

4.Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.

(Fтяж = mg; Fтр = μN; Fупр = kx; FA = ρжgVт)

5.Если в задаче требуется определить положение или скорость точки, то к полученным уравнениям динамики добавить кинетические уравнения.

6.Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.

7.Решение проверить и оценить критически.

3.Решение задач.

1.Как направленно ускорение самолета, если на него действует 4 силы: по вертикали - сила тяжести 200кН и подъемная сила 210кН. По горизонтали: сила тяжести мотора 20 кН и сила лобового сопротивления воздуха 10 кН. Чему равна равнодействующая всех сил?

Дано: Решение:

F1 = 200000 H F1рав = F2 - F1, (по вертикали); F1рав = 10000 Н

F2 = 210000 H F2рав = F3 - F4, (по горизонтали); F2рав = 10000 Н

F3 = 20000 H Найдем равнодействующую всех сил, пользуясь правилом параллелограмма:

F4 =10000 H Fрав = F1рав + F2рав 

Fрав -? Модуль силы Fрав вычислим с помощью теоремы Пифагора: Fрав = hello_html_6db57005.gif;

Fрав = 14000 Н и направлена под углом 45° к горизонту.

2.Под действием силы в 20 Н материальная точка движется с ускорением 0,4 м/с2. С каким ускорением будет двигаться точка под действием силы в 50 Н?

Дано: Решение:

F1 = 20 H Движение материальной точки является равноускоренным.

а1 = 0,4 м/с2 По второму закону Ньютона можно определить массу материальной точки:

F2 = 50 H m = hello_html_46ecf201.gif и m = hello_html_1a71e05.gif => hello_html_46ecf201.gif = hello_html_1a71e05.gif => a2 = hello_html_65d6c50d.gif =1 м/с2.

а2 - ?

3.На тело массой 2160 кг, лежащее на горизонтальной дороге, действует сила, под действием которой тело за 30 секунд пройдет расстояние 500 метров. Найти величину этой силы.

Дано: Решение:

m = 2160 кг F = ma; S = hello_html_72917315.gif; a = hello_html_329a9245.gif => F = hello_html_m4e2c86d8.gif = hello_html_m5914793c.gif = 2400 Н.

t = 30 c

S = 500 м

V0 = 0 м/c

F - ?

4.Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1 = 1 кг и m2 = 4 кг, μ = 0,1. С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити?

Условие невесомости и нерастяжимости нити позволяет считать, что сила натяжения нити на всех участках одинакова и все тела движутся с одним и тем же ускорением, т.е. Т1 = Т2 = Т, а1 = а2 = а. Рассмотрим все силы, действующие на каждое тело отдельно. Оба тела взаимодействуют с землёй, столом и нитью. На первое тело действуют: m1g, Т1, Fтр1, N1. На второе тело действуют: m2g, N2, T2, Fтр2 и сила F. Системы отсчета свяжем со столом.

Дано:

F = 15 Н

m1 = 1 кг 

m2 = 4 кг

μ = 0,1

а - ?; Т - ?

Изобразим все силы, действующие на тела. Ускорение тела направлено вправо.

http://festival.1september.ru/articles/570829/17.gif

Запишем II закон Ньютона в общем виде ∑F = ma и для каждого тела в векторной форме, для этого страницу разделим пополам:

m1g + Т1 + Fтр1 + N1 = ma m2g + N2 + T2 + Fтр2 + F = ma

Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению, а ось ОХ по направлению системы тел. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси:

OX:   T1 – Fтр1 = m1a (1) OX:  F – T2 – Fтр2 = m2∙a (1/)

OУ1:  N1– m1g = 0 (2) ОУ2:  N2 – m2g = 0 (2/

Поскольку из уравнения 2 => что N1 = m1g; Аналогично: N2 = m2g; то Fтр2 = μ∙N2 = μ∙m2g,

то Fтр1= μ∙N1 = μ∙m1g, тогда уравнение (1)  тогда уравнение (1/) второго тела примет вид

примет вид Т1 – μ∙m1g = m1a  (3) FT2 – μ ∙m2g = m2а (3/)

Мы получили два уравнения для 2-х тел, где учтены все силы, действующие на тело в отдельности. Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (3/) методом почленного сложения уравнений, получаем:

Т1μ∙m1g = m1a

+

F – T2μ ∙m2g = m2а

___________________

F – μg(m1+m2) = a(m1+m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.

Откуда а = hello_html_1de8b559.gif м/с2

Силу натяжения нити находим из уравнения (3) или (3/): Т = μm1g + m1= m1 g + a) = 1(0,1∙10 + 2) = 

Ответ: 2 м/с2, 3Н.

4.Домашнее задание: упр.12 (2,3).





















































Урок 17 «Свободное падение. Невесомость».

Дата:

Цели:

Образовательные:  ввести понятие о свободном падении тел и ускорении свободного падения; распространить применение уравнения равноускоренного движения на свободное падение тел; ознакомить учащихся с историей возникновения и сутью экспериментального метода познания.

Развивающие: развивать мышление учащихся, формировать картину мира.

Воспитательные: воспитывать человека как личность в мире.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

Аристотель был первым, кто выдвинул идею о падении тел. Он считал, что тяжелый камень падает быстрее сухого листа. Согласны? Почти 2000 лет его мысли не подвергались сомнению, они вызывали благоговение и восторг. Но в конце 16 века его учение о свободном падении тел было опровергнуто великим итальянским физиком Г. Галилеем. Эйнштейн говорил, что «истина - это то, что выдерживает проверку опытом». Одна из главных научных заслуг Галилея заключается в том, что он впервые в своих исследованиях применил не просто опыт, а экспериментальный метод познания, соединив опыт с логикой и математикой. Галилей делает вывод: «…естественное движение падающего тела непрерывно ускоряется и не зависит от массы». Галилей, скатывая шары по наклонной плоскости, обратил внимание на то, что тела различной массы имеют одинаковое ускорение. А сбрасывая шары различной массы и формы с наклонной Пизанской башни, он обнаружил, что более легкие шары достигают земли немного позднее тяжелых, но опаздывают «не более, чем на два пальца».

Многие поколения наблюдали падение тел, но не задавали себе вопросов «как», «почему», не выделяли, что в этом явлении главное, что второстепенное. Что же считал второстепенным Галилей, изучая падение тел? Сопротивление воздуха. Если бы воздуха не было, полагал он, то тела, брошенные с Пизанской башни, достигли бы земли одновременно. Галилей писал: «В пустоте легкое птичье перышко упадёт на землю одновременно с тяжелым камнем». Свободным падением называется движение под действием силы тяжести.

Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянная, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т.е. равноускоренно.

Вывод: Все тела у поверхности Земли падают с одинаковым ускорением без учёта сил сопротивления воздуха. Ускорение свободного падения – g = 9,8 м/с2.

Так как свободное падение относится к равноускоренному движению с постоянным ускорением g, то оно описывается теми же кинематическими формулами: V = V0 + gt; H = V0t ± hello_html_34927987.gif; H = hello_html_m4baa4ef9.gif; H = hello_html_m39f8c176.gif t

«...Взгляд мой остановился на часах. Стрелки показывали 9 часов 7 минут по московскому времени. Я услышал свист и все нарастающий гул, почувствовал, как гигантская ракета задрожала всем своим корпусом и медленно, очень медленно оторвалась от стартового устройства... Могучие двигатели ракеты создавали музыку будущего, наверное, еще более волнующую и прекрасную, чем величайшие творения прошлого...» Так описывал свой старт в космос 12 апреля 1961 г. первый космонавт Юрий Алексеевич Гагарин (1934-1968).

Что же должен чувствовать человек, находящийся на борту космического корабля? После включения ракетного двигателя, когда ракета-носитель начинает разгоняться, на человека массой m в космическом корабле будут действовать две силы: сила тяжести  и сила реакции опоры. Так как ускорение ракеты направлено вверх, то преобладающей оказывается сила реакции опоры: N > mg. Их равнодействующая F = N - mg по второму закону Ньютона равна произведению массы на ускорение: Nmg = ma, откуда N = mg + ma. Вес космонавта  по третьему закону Ньютона равен по величине силе реакции, поэтому P = mg + ma = m(g + a).

До старта ракеты вес космонавта был равен силе тяжести. Теперь, как это видно из последнего равенства, его вес увеличился, превысив силу тяжести на величину mа. Состояние тела, при котором его вес превышает силу тяжести, называют перегрузкой. При перегрузке не только все тело начинает давить сильнее на опору, но и отдельные части этого тела начинают сильнее давить друг на друга. У человека в состоянии перегрузки затрудняется дыхание, ухудшается сердечная деятельность, происходит перераспределение крови, ее прилив или отлив к голове и т.д. Поэтому переносить значительные перегрузки могут только хорошо тренированные люди.

После выключения двигателей, когда космический корабль выходит на орбиту вокруг Земли, его ускорение, как мы знаем, становится равным ускорению свободного падения. Точно такое же ускорение будет и у космонавта, находящегося внутри корабля. Это ускорение направлено вниз, к центру Земли, и поэтому теперь из двух сил N и mg, действующих на космонавта, преобладающей оказывается сила тяжести. Их равнодействующая F = mg - N по второму закону Ньютона равна произведению массы на ускорение космонавта, поэтому mgN = mg, откуда N = 0.
Это означает, что опора никак не реагирует на присутствие космонавта. По третьему закону Ньютона такое возможно лишь в том случае, если и сам космонавт не оказывает никакого действия на свою опору, т. е. его вес равен нулю. Состояние тела, при котором его вес равен нулю, называется 
невесомостью.

Следует помнить, что невесомость означает отсутствие веса, а не массы. Масса тела, находящегося в состоянии невесомости, остается такой же, какой и была. В состоянии невесомости все тела и их отдельные части перестают давить друг на друга. Космонавт при этом перестает ощущать собственную тяжесть; предмет, выпущенный из его пальцев, никуда не падает; маятник замирает в отклоненном положении; исчезает различие между полом и потолком. Все эти явления объясняются тем, что гравитационное поле сообщает всем телам в космическом корабле одно и то же ускорение.

Наряду с этим невесомость в условиях орбитального полета играет роль специфического раздражителя, действующего на организм человека. Она оказывает существенное влияние на многие его функции: слабеют мышцы и кости, организм обезвоживается и т. д. Однако все эта изменения, вызванные невесомостью, обратимы.
В состоянии невесомости может находиться не только космонавт в орбитальной космической станции, но и любое свободно падающее (без вращения) тело. Чтобы испытать это состояние, достаточно совершить простой прыжок: между моментом отрыва от Земли и моментом приземления вы будете невесомы!

3.Домашнее задание: §13-14.




Урок 18 Решение задач по теме «Свободное падение».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся по теме «Свободное падение».

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

С каким ускорением движется тело, брошенное вверх? Как направлено это ускорение? Чем объясняется то, что все тела, независимо от их массы, движутся как при падении, так и при движении тела, брошенного вертикально вверх, с одинаковым ускорением? Учитывается ли сопротивление воздуха в формулах, описывающих свободное падение и движение тела, брошенного вертикально вверх?

3.Решение задач.

Сборник Рымкевич № 204-209, 212.

4.Домашнее задание: упр. 13-14.



















Урок 19 Лабораторная работа №2 «Измерение ускорения свободного падения».

Дата:

Цели: измерить ускорение свободного падения с помощью прибора для изучения движения тел.

Приборы и материалы: направляющая плоскость, каретка, датчики, электронный секундомер, пластиковый коврик.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Найдите среднее арифметическое значение ускорения свободного падения по формуле g = hello_html_1dd6ed76.gif.

Время движения t, с

Путь S, м

Ускорение свободного падения g, м/с2

1

0,35

0,59


Ответьте на вопросы:

1.Свободным падением называется…

2.Свободное падение по своему характеру является…

3.Ускорение свободного падения g = …

4.Все ли тела падают с одинаковым ускорением? Почему?

5.Почему в комнате дробинка достигает пола быстрее пушинки, если они падают с одной высоты?

6.Сколько времени тело будет падать с высоты h = 11,25 м?

Вывод:

3.Домашнее задание: Р.№201, 207.









Урок 20 «Закон всемирного тяготения».

Дата:

Цели:

Образовательные: сформировать понятие гравитационных сил; добиться усвоения закона всемирного тяготения; познакомить с опытным определением гравитационной постоянной.

Развивающие: развивать речь, мышление; совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Воспитательные: формировать систему взглядов на мир; воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что называется свободным падением тела? Что такое ускорение свободного падения? Почему в воздухе кусочек ваты падает с меньшим ускорением, чем железный шарик? Кто первым пришел к выводу о том, что свободное падение является равноускоренным движением? Действует ли сила тяжести на подброшенное вверх тело во время его подъема. С каким ускорением движется подброшенное вверх тело при отсутствии сопротивления воздуха? Применить первый закон Ньютона для падающего тела. Применить второй закон Ньютона для падающего тела. Применить третий закон Ньютона для падающего тела и Земли.

3.Изучение нового материала.

После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца. Датский астроном Тихо Браге, многие годы, наблюдая за движением планет, накопил многочисленные данные, но не сумел их обработать. Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Им были открыты три закона движения планет вокруг Солнца. Но причину, определяющую эти общие для всех планет закономерности, Кеплеру найти не удалось. Существует легенда, что, постоянно думая над этим вопросом и наблюдая за падением яблока с ветки дерева, Ньютон выдвинул гипотезу о том, что движение планет по орбитам вокруг Солнца и падение тел на Землю вызваны одной и той же причиной – тяготением, которое существует между всеми телами. Теперь исследования историков показывают, что такая догадка высказывалась учеными и до Ньютона. Однако именно он из этой гипотезы сделал частный, но очень важный вывод: между центростремительным ускорением Луны и ускорением свободного падения на Земле должна существовать связь. Эту связь нужно было установить численно и проверить. Именно этим соображения Ньютона отличались от догадок других ученых, например от догадок Гука, который тоже считал, что между телами действуют силы тяготения.

Закон всемирного тяготения: все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния R между ними.

Сила гравитационного воздействия двух тел массами m1 и m2 равна: F = Ghello_html_m59ede337.gif, где G – гравитационная постоянная, равная 6,67∙10-11 Н∙м2/кг2, R – расстояние между телами.

Частным случаем гравитационных сил является сила притяжения тел к Земле. Эту силу называют силой тяжести. В этом случае закон всемирного тяготения имеет вид: Fт = Ghello_html_m7d9a42c1.gif, где m – масса тела в кг; Mз – масса Земли = 6∙1024 кг; Rз – радиус Земли = 6,4∙106 м; h – высота над поверхностью Земли.

Но сила тяжести так же равна Fт = mg, тогда mg = Ghello_html_m7d9a42c1.gif => g = Ghello_html_6fadd2a6.gif. На поверхности Земли (h = 0): g = Ghello_html_7630aa73.gif ≈ 9,8 м/с2.

Ускорение свободного падения зависит: от высоты над поверхностью Земли, от широты местности, от плотности пород земной коры, от формы Земли.

4.Закрепление материала.

Как формулируется закон всемирного тяготения? Какой вид имеет формула закона всемирного тяготения? Что называют гравитационным полем Земли? Зависит ли ускорение свободного падения от его массы? Почему Луна не падает на Землю?

5.Домашнее задание: § 15-16.











Урок 21 «Искусственные спутники Земли».

Дата:

Цели:

Образовательные: изучить движение тел в гравитационном поле Земли; углубить понимание закона Всемирного тяготения и движения по окружности путем их применения для вывода формулы первой космической скорости.

Развивающие: продолжить обучение умению выделять главное в изучаемом материале на основе сравнения скоростей, сообщаемым телам в горизонтальном направлении у поверхности Земли, с траекториями движения в поле тяготения Земли.

Воспитательные: воспитывать чувство патриотизма и гордости за свою Родину.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Изучение нового материала.

Мы достаточно часто наблюдаем такое движение тела, при котором его траекторией является окружность. Движение тела по окружности является частным случаем криволинейного движения.

При равномерном движении по окружности модуль его скорости не изменяется. Но скорость - векторная величина, и она характеризуется не только числовым значением, но и направлением. При равномерном движении по окружности всё время изменяется направление вектора скорости. Поэтому такое равномерное движение является ускоренным. Мгновенная скорость тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной в этой точке (стр.70 рис.38).

Равномерное движение по окружности - это движение, во время которого модуль скорости движения не изменяется, изменяется только ее направление. Центростремительное ускорение - ускорение, с которым тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, всегда направлено вдоль радиуса окружности к центру: ац.с = hello_html_m131469cb.gif. Период обращения (Т) – время, за которое тело совершает один полный оборот. V = hello_html_2f59c396.gif = hello_html_4fe7b55a.gif, где S – длина окружности, следовательно S = 2πR, то V = hello_html_m7c8830d4.gif. Частота обращения (υ) – число оборотов в единицу времени; υ = hello_html_m6f3fc1a7.gif, [υ] = 1 Гц (герц). Сила, удерживающая вращающееся тело на окружности и направленная к центру вращения, называется центростремительной силой: F = hello_html_3ec52528.gif.

Из формулы видно, что при одной и той же скорости чем меньше радиус окружности, тем больше центростремительная сила. Центростремительная сила зависит от скорости: с увеличением скорости она увеличивается.

Как вы думаете, может ли служить примером движения по окружности – движение спутников вокруг планет Солнечной системы? Обратимся к рис.41 на стр.75.

Искусственный спутник Земли – тело, которое вращается по круговой орбите с постоянной скоростью вокруг Земли. Движение спутника является примером свободного падения, так как происходит только под действием силы тяжести. Но спутник не падает на Землю благодаря тому, что обладает достаточно большой скоростью. F = ma, где m – масса спутника; a – ускорение спутника на высоте h. ац = hello_html_74488734.gif, где Rз – радиус Земли. На спутник действует сила тяжести: Fтяж = G hello_html_m380d4ca3.gif. Подставив значения a и F в формулу II закона Ньютона, получаем: F = maG hello_html_m380d4ca3.gif = m hello_html_74488734.gifV2 = G hello_html_m1762442f.gif. Откуда: V = hello_html_7814b160.gif - формула скорости спутника.

Вывод: скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли; скорость не зависит от массы спутника.

По формуле можно рассчитать скорость спутника любой планеты, если вместо массы и радиуса Земли подставить соответственно массу и радиус данной планеты.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало искусственным спутником, называют первой космической скоростью.

Т.к. ац.с = hello_html_m131469cb.gif, то для спутника g = hello_html_m131469cb.gif, следовательно V2 = gR => V = hello_html_m202b35ef.gif.

Рассчитаем первую космическую скорость, учитывая, что g = 9,8 м/с2, а Rз = 6,4∙106 м:

V1 = hello_html_5111d9e4.gif = hello_html_m5806fa8.gif = hello_html_69a3c12.gif = 7,9 ∙ 103 м/с = 7,9 км/с.

Если скорость тела, запускаемого на высоте h над Землей, превышает первую космическую, то его орбита представляет собой эллипс. Чем больше скорость, тем более вытянутой будет эллиптическая орбита. При скорости, равной 11,2 км/с,  которая называется второй космической, тело преодолевает притяжение к Земле и уходит в космическое пространство. При такой скорости тело становится спутником Солнца.

Вторая космическая скорость – это минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли и стало искусственной планетой – искусственным  спутником Солнца.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Солнца и покинуло пределы Солнечной системы, называется третьей космической скоростью. Третья космическая скорость равна 16,7 км/с.

3.Решение задач.

1.Какую скорость должен иметь спутник, чтобы двигаться вокруг Земли по круговой орбите на высоте 3600 км над ее поверхностью? Радиус Земли 6400 км, масса Земли 6∙1024 кг.

V = hello_html_38a85067.gif = hello_html_577955b7.gif = hello_html_md73590a.gif = hello_html_m419eba03.gif ≈ 6,3 ∙ 103 (м/с)

2.Определите первую космическую скорость для спутников, вращающихся вокруг Земли на различных высотах.

h = 940 км (Ответ: 7,4∙103 м/с); 1650 км (Ответ: 7∙103 м/с); 1880 км (Ответ: 6,9∙103 м/с).

4.Домашнее задание: § 17-20.











Урок 22 Решение задач по теме «Закон всемирного тяготения».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся по теме «Закон всемирного тяготения».

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что было названо всемирным тяготением? Кто открыл закон всемирного тяготения? Как читается закон всемирного тяготения? Что вы знаете об ускорении свободного падения на Луне?

3.Решение задач.

1.Период обращения первого космического корабля-спутника Земли «Восток» равнялся 90 мин. Средняя высота спутника над Землей 320 км. Радиус Земли 6400 км. Вычислить скорость корабля. (Ответ: 7,8 км/с).

2.Вычислить первую космическую скорость для высоты над Землей равной радиусу Земли. (Ответ: 5,59 км/с).

3.Вычислить скорость движения Луны по орбите вокруг Земли. (Ответ: 1 км/с).

4.Какую скорость должен иметь искусственный спутник, чтобы обращаться по круговой орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли? (Ответ: 7,54 км/с).

5.Радиус окружности, по которой движется Фобос (спутник Марса) равен 9400 км, а период его обращения 7 часов 40 мин. Найти массу Марса. (Ответ: 6,45∙1023 кг).

6.Луна движется вокруг Земли по круговой орбите со скоростью 1 км/с. Среднее расстояние от Луны до Земли 3,9∙105 км. По этим данным определить массу Земли с точностью до сотых. (Ответ: 5,94∙1024 кг).

Упр.18 (5)

а) F = Ghello_html_1b8390d4.gif = 1,9∙1020 Н.

б) F = hello_html_3ec52528.gif => V2 = hello_html_397409c0.gif = 104,2∙104; ац.с = hello_html_m131469cb.gif = 2,7∙10-3 м/с2.

в) V = hello_html_5b04f063.gif = 1020 м/с ≈ 1 км/с.

4.Домашнее задание: Р.№173, 176-177.



















































Урок 23 «Импульс. Закон сохранения импульса».

Дата:

Цели:

Образовательные: сформировать понятия: импульс силы, импульс тела; вывести закон сохранения импульса.

Развивающие: развивать речь, мышление; совершенствовать умственную деятельность.

Воспитательные: формировать систему взглядов на мир.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Формулировка второго закона Ньютона. Формула второго закона Ньютона. Значение и применение второго закона Ньютона. Формулировка третьего закона Ньютона. Формула третьего закона Ньютона. Значение и применение третьего закона Ньютона.

3.Изучение нового материала.

Демонстрация: 1 – при быстром движении магнита над шариком шарик едва сдвигается с места, при медленном движении магнита над шариком шарик начинает двигаться вслед за магнитом; 2 – если медленно тянуть лист бумаги, стакан перемещается вместе с бумагой. Если лист бумаги быстро выдернуть из-под стакана, стакан останется на прежнем месте.

Проведенные эксперименты свидетельствуют о том, что результат взаимодействия тел зависит не только от значения силы, но и от времени ее действия. Законов Ньютона недостаточно для описания взаимодействия тел. Поэтому в физике для характеристики действия силы в зависимости от времени ввели специальную величину – импульс силы I.

Импульс силы – векторная физическая величина, равная произведению силы на время ее действия: I = Ft, [I] = 1 Н∙c.

Направление вектора импульса совпадает с направлением вектора силы.
Пуля массой 10 г, движущаяся со скоростью 5 м/с, может быть остановлена листом картона. Пулю массой 10 г, движущуюся со скоростью 900 м/с, нельзя остановить даже с помощью трех толстых досок.

Следовательно, для характеристики движения тела важно знать его массу и скорость. Поэтому была введена еще одна специальная величина – импульс тела p (количество движения).

Импульс тела – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения: p = mV, [p] = 1 кг∙м/с.

Направление импульса тела совпадает с направлением скорости тела. Понятие импульса было введено в физику французским ученым Рене Декартом, который назвал эту величину «количеством движения».

Хотя приведенные формулировки определения импульса силы и импульса тела характеризуют их как физические величины, формулы также имеет функцию закона, так как изменение значения величины в правой части приводит к изменению значения величины в левой части.

Какова же связь между импульсом силы и импульсом тела? Из второго закона Ньютона следует, что импульс силы равен изменению импульса тела:

F = ma; a = hello_html_3ab54466.gif => F = m hello_html_3ab54466.gif => Ft = mV – mV0; Ft = ∆p => F = hello_html_a5ee9d1.gif

В жизни мы встречаемся с такими явлениями как отскакивание мяча при ударе о стенку, землю, при разлете мячей при ударе друг о друга. На даче при поливе с использованием шланга можно наблюдать, как шланг извивается, когда вода выливается из него. В ванной комнате многие наблюдали, что при сильном напоре воды кран начинает крутиться в разные стороны. Охотники и стрелки рассказывают, что при выстреле из ружья ощущается отдача оружия при вылете пули. На уроках биологии вы знакомились с принципами движения морских обитателей: кальмаров, каракатиц, осьминогов. При упругом взаимодействии шариков они разлетаются с определенными скоростями. Все наши наблюдения связаны с проявлением закона сохранения импульса тела.

Пусть m1 - масса первого тела, m2 - масса второго тела; υ01, υ02 - начальные скорости тел, υ1, υ2 - конечные скорости тел. По третьему закону Ньютона два тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению F12 = -F21. По второму закону Ньютона F12 = m1a1 и F21 = m2a2 => m1a1 = - m2a2.

Используем формулу ускорения a1 = hello_html_m11fc2110.gif и a2 = hello_html_33c8664c.gif. Подставляем формулу ускорения в формулу третьего закона Ньютона m1 hello_html_m11fc2110.gif = - m2 hello_html_33c8664c.gif. После сокращения на время t и раскрытия скобок получаем m1V1m1V10 = - (m2V2m2V20). Перенесем в левую часть уравнения векторы импульсов тел до взаимодействия, а в правую часть – векторы импульсов тел после взаимодействия: m1V10 + m2V20 = m1V1 + m2V2 – это уравнение называется законом сохранения импульса тел: в замкнутой системе тел векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел между собой.

Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.

4.Домашнее задание: § 21.





Урок 24 «Реактивное движение».

Дата:

Цели:

Образовательные: ввести понятие реактивного движения, объяснить это явление с помощью закона сохранения импульса, рассмотреть примеры его применения в технике и природе, движение ракет.

Развивающие: развитие у учащихся коммуникативных способностей – вести беседу, вступать в дискуссию; создавать условия для развития у школьников умения формулировать проблему и предлагать пути её решения.

Воспитательные: воспитание патриотизма на примере достижений отечественных ученых в освоении космического пространства.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Определение, формула и единицы измерения импульса тела. Записать формулу II закона Ньютона (связь импульса силы и импульса тела). Сформулировать и записать закон сохранения импульса тела.

3.Изучение нового материала.

Рассмотрим несколько примеров, подтверждающих справедливость закона сохранения импульса.

Демонстрация: наблюдаем за движением надутого детского шарика, у которого развязали нить. Посмотрим за движением детской машинки, на которой закреплен надутый детский шарик.

Даем учащимся возможность объяснить происходящие явления.

Пояснение учителя: согласно действующему в природе закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел – шарик и воздух, должен оставаться постоянным до и после развязывания нити, т.е. равным нулю. Поэтому шарик начинает двигаться в сторону противоположную струе воздуха, вырывающейся из него, так что его импульс равен по модулю и противоположен по направлению импульсу воздушной струи.

Эти опыты являются примерами реактивного движения.

Реактивным движением называют движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

На том же принципе реактивного движения основано вращение сегнерова колеса. Сегнерово колесо – двигатель, основанный на реактивном действии вытекающей воды. Первая в истории гидравлическая турбина. Расположенное в горизонтальной плоскости колесо без обода, у которого спицы заменены трубками с отогнутыми концами так, что вытекающая из них вода приводит сегнерово колесо во вращение. Изобретено Иоганном Зегнером.

Особенность реактивной силы – возникает без взаимодействия с внешними телами.

Значение реактивных двигателей: в космосе другие двигатели применять нельзя (нет опоры); в пределах земной атмосферы только реактивные двигатели способны обеспечить необходимую скорость полета.

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. Для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т.е. ракеты.

Наряду с техническим использованием реактивное движение используют некоторые морские животные, например, осьминоги, кальмары, медузы, каракатицы и другие головоногие моллюски. Движутся они благодаря тому, что выталкивают с силой всасываемую в себя воду. Движитель кальмара очень экономичен, благодаря чему он может достигать скорости 70 км/ч; некоторые исследователи считают, что даже 150 км/ч. Инженеры создали движитель, подобный движителю кальмара: это водомет, действующий при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.

4.Основатели освоения космического пространства.

Константин Эдуардович Циолковский – основоположник теории реактивного двигателя. Научно доказал возможность полетов в межпланетное пространство, выдвинул идею применения многоступенчатых ракет.

4 октября 1957 год – запуск в СССР первого искусственного спутника Земли.

12 апреля 1961 год – первый пилотируемый полет в космосе Ю.А. Гагарина.

С.П. Королев – советский ученый, генеральный конструктор ракетных космических систем.

5.Домашнее задание: § 22.





Урок 25 Решение задач по теме «Закон сохранения импульса».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся по теме «Закон сохранения импульса».

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативных умений учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Импульсом тела называют? Импульсом силы называют? Единицы измерения импульса? Сформулируйте закон сохранения импульса. Выразить V2 и m1 из m1V1 = m2V2.

3.Решение задач.

1.Найти импульс грузового автомобиля массой 10 т, движущегося со скоростью 72 км/ч, и легкового автомобиля массой 2 т, движущегося со скоростью 20 м/с. (p = mV: 2105; 4104)

2.Поезд массой 2000 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость от 36 км/ч до 72 км/ч. Найти изменение импульса поезда. (p2p1 = 2107)

3.С какой скоростью должна лететь хоккейная шайба массой 250 г, чтобы ее импульс был равен импульсу пули массой 8 г, летящей со скоростью 600 м/с? (m1V1 = m2V2; V2 = 19,2 м/с)

4.Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий? (m1V1 + m2V2 = (m1 + m2)V; V = 0,24 м/с)

5.На вагонетку массой 50 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,2 м/с, насыпали сверху 200 кг щебня. Во сколько раз при этом уменьшилась скорость вагонетки? (mвVв = (mв + mщ)V; V = 0,04 – уменьшится в 5 раз)

6.Найти импульс грузового автомобиля массой 8 т, движущегося со скоростью 36 км/ч, и легкового автомобиля массой 1,5 т, движущегося со скоростью 25 м/с. (p = mV: 8104; 3,75104)

7.Поезд массой 3000 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость от 15 м/с до 108 км/ч. Найти изменение импульса поезда. (p2p1 = 4,5107)

8.С какой скоростью должна лететь хоккейная шайба массой 160 г, чтобы ее импульс был равен импульсу пули массой 9 г, летящей со скоростью 650 м/с? (m1V1 = m2V2; V2 = 36,56 м/с)

9.Вагон массой 25 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 25 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий? (m1V1 + m2V2 = (m1 + m2)V; V = 0,25 м/с)

10.На вагонетку массой 50 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,3 м/с, насыпали сверху 250 кг щебня. На сколько при этом уменьшилась скорость вагонетки? (mвVв = (mв + mщ)V; V = 0,06 – уменьшится на 0,24 м/с)

4.Домашнее задание: упр. 20, 21 (1-3).



Урок 26 Контрольная работа №2 «Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения».

Дата:

Цель: определить уровень овладения знаниями, умениями и навыками.

Тип урока: урок контроля, оценки и коррекции знаний.

Вид урока: контрольная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Контрольная работа.

Вариант 1

1.Автомобиль массой 2 т начинает двигаться равноускоренно и за 20 с проходит путь 400 м. Определить силу, действующую на автомобиль. Сопротивлением пренебречь.

2.Определите силу притяжения между телами, предполагая, что они имеют сферическую форму и их массы соответственно равны 60 и 50 кг, а расстояние между центрами их масс 25 м.

3.Какую скорость должен иметь искусственный спутник, чтобы обращаться по круговой орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли?

4.Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально со скоростью 500 м/с, догоняет и попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Какую скорость приобретает вагон, если он двигался со скоростью 10 м/с?

Вариант 2

1.Автомобиль массой 3 т начинает двигаться равноускоренно и за 5 с развивает скорость 20 м/с. Определить силу, действующую на автомобиль. Сопротивлением пренебречь.

2.С какой силой притягиваются друг к другу два автомобиля, массами 3 и 4 т соответственно, если расстояние между ними 10 м?

3.Вычислить скорость движения Луны по орбите вокруг Земли.

4.Человек массой 70 кг, бегущий со скоростью 6 м/с, догоняет тележку массой 100 кг, движущуюся со скоростью 1 м/с, и вскакивает на нее. Определите скорость тележки с человеком.

3.Домашнее задание: § 23, упр. 22.





Урок 27 «Колебательное движение. Колебание груза на пружине. Свободное колебание. Колебательная система. Маятник».

Дата:

Цели:

Образовательные: раскрыть сущность определения, характеристик и видов колебательного движения, ввести понятие свободного колебания, маятника, колебательной системы, установить связь между абстрактным понятием колебательного движения в физике и реальными колебательными системами, встречающимися в жизни и природе.

Развивающие: развитие у учащихся коммуникативных способностей – вести беседу, вступать в дискуссию.

Воспитательные: развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления; воспитание чувства гордости за страну, гуманизма, положительного отношения к труду, целеустремленности.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

По каким признакам можно судить, что тело движется? Что такое механическое движение? С какими видами движения вы уже знакомы? Какое движение называется равномерным? Неравномерным? Дайте определение траектории, пути, перемещения равноускоренного движения. Что может служить траекторией при неравномерном движении? Какими величинами характеризуется неравномерное движение? Приведите примеры равноускоренного движения.

3.Изучение нового материала.

Демонстрация колебательных процессов.

Основной общий признак колебания? – повторяемость.

Колебания – процессы (изменения состояния), обладающие той или иной повторяемостью во времени.

Промежутки времени, через который процесс повторяется, называется периодом колебаний. Колебания, повторяющиеся через равные промежутки времени называются периодическими. И основной признак таких колебаний периодичность, т.е. повторяемость.

Механические колебания – движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени.

Тела могут совершать колебательные движения без помощи внешних сил (как бы «сами по себе»), такие колебания называются свободными. Но колебания совершаются не отдельным телом, они происходят в колебательных системах.

Колебательная система – система тел, способная совершать свободные колебания.

Признаки колебательных систем: наличие устойчивого положения равновесия, малое трение, равновесие.
Равновесие механической системы – состояние, при котором все её точки покоятся относительно рассматриваемой системы отсчёта.

Равновесие бывает: устойчивое, неустойчивое и безразличное.

hello_html_m24d92e50.png

Если вывести тело из положения равновесия, то система получает некоторый запас энергии, появляется сила внутри системы, возвращающая тело в положение равновесия. Откуда берётся этот запас энергии? Любое поднятое тело над Землёй обладает энергией, упругодеформированное тело (сжатая, растянутая пружина) обладает энергией, движущееся тело обладает энергией. Мы сообщаем телу некоторый запас энергии, когда выводим тело из положения равновесия.

Свободные колебания – колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии; колебания, происходящие под действием внутренних сил.

Внутренние силы, которые появились внутри колебательной системы, благодараря тому, что мы совершили работу: подняли тело над Землёй, сжали – растянули пружину.

Рассмотренные нами две колебательные системы называются маятниками.

Маятником называется твёрдое тело (или система тел), способное совершать колебания около неподвижной точки или оси.

Пружинный маятник Нитяной маятник

hello_html_6a995b5f.pnghello_html_m51bba974.png

4.Закрепление изученного.

Что называют колебательным движением? Что такое свободные колебания? Что такое колебательная система? Какие виды маятников вы знаете?

5.Домашнее задание: § 24-25.



Урок 28 «Амплитуда, период, частота колебаний. Гармонические колебания».

Дата:

Цели:

Образовательные: сформировать знания у школьников о механическом гармоническом колебании, о его частоте, амплитуде, периоде, графике.

Развивающие: продолжить обучение умению выделять главное, существенное в изучаемом материале.

Воспитательные: показать общность колебательного движения для разных видов материи.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Какое движение называется колебательным? Какие колебания называют свободными? Что такое колебательная система? Что называется маятником? Виды маятников.

3.Изучение нового материала.

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движутся участки сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, колеблются струны гитар, колеблется спортсмен на батуте и школьник, пытающийся подтянуться на перекладине, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблются атомы в узлах кристаллической решетки… На прошлом уроке мы начали знакомство с колебательным движением, а сегодня познакомимся с характеристиками этого движения.

Колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой.

Демонстрация: Сравним колебания двух одинаковых маятников. Первый маятник колеблется с большим размахом, т.е. его крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у второго маятника.

Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний. Мы будем рассматривать колебания, происходящие с малыми амплитудами. Амплитуду обозначают А, [A] = 1 м.

Если колеблющееся тело пройдет от начала колебаний путь, равный четырем амплитудам, то оно совершит одно полное колебание. Пример: амплитуда колебаний вершины Останкинской башни в Москве (высота 540 м) при сильном ветре около 2,5 м.

Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний. Обозначается Т, [T] = 1 с. T = hello_html_m31ee2141.gif.

Демонстрация: Подвесим к стойке два маятника - один длинный, другой короткий. Отклоним их от положения равновесия на одно и то же расстояние и отпустим. Мы заметим, что по сравнению с длинным маятником короткий за то же время совершает большее число колебаний.

Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний. Обозначается ν (“ню”), [ν] = 1 Гц.

Чтобы определить период колебания, необходимо одну секунду разделить на число колебаний в эту секунду, т.е. на частоту. Таким образом, период колебания и частота колебаний связаны следующей зависимостью: Т = hello_html_m2c3bbc12.gif и ν = hello_html_m6f3fc1a7.gif.

На примере колебаний маятников разной длины приходим к выводу: частота и период свободных колебаний нитяного маятника зависят от длины его нити. Чем больше длина нити маятника, тем больше период колебаний и меньше частота.

Частота свободных колебаний называется собственной частотой колебательной системы.

Не только нитяной маятник, но и любая другая колебательная система имеет определенную частоту свободных колебаний, зависящую от параметров этой системы. Например, частота свободных колебаний пружинного маятника зависит от массы груза и жесткости пружины.

Демонстрация: Теперь рассмотрим колебания двух одинаковых маятников, движущихся следующим образом. В один и тот же момент времени левый маятник из крайнего левого положения начинает движение вправо, а правый маятник - движется влево. Оба маятника колеблются с одной и той же частотой и с одинаковыми амплитудами. Однако эти колебания отличаются друг от друга: в любой момент времени скорости маятников направлены в противоположные стороны. В таком случае говорят, что колебания маятников происходят в противоположных фазах. Если маятники колеблются с одинаковыми частотами, но скорости этих маятников в любой момент времени направлены одинаково, то говорят, что маятники колеблются в одинаковых фазах. Если в один момент скорости обоих маятников направлены в одну сторону, но через некоторое время они будут направлены в разные стороны, то в таком случае говорят, что колебания происходят с определенной разностью фаз.

В природе и технике широко распространены колебания, называемые гармоническими.

Периодические изменения во времени физической величины, происходящие по закону синуса или косинуса, называются гармоническими колебаниями.

Закон изменения смещения х от времени t имеет вид: x(t) = Asint) = Asin(hello_html_2bc0f6e4.gift).

1.Период колебаний нитяного маятника T = 2πhello_html_m4ee7e19f.gif, где l – длина нити, g – ускорение свободного падения.

2.Период колебаний пружинного маятника T = 2πhello_html_43422635.gif, где m – масса груза, k – жесткость пружины.

4.Домашнее задание: § 26-27.



Урок 29 Лабораторная работа №3 «Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины».

Дата:

Цели: выяснить, как зависит период колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины.

Приборы и материалы: набор пружин с разной жесткостью, набор грузов, массой 100 г, секундомер.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Закрепить пружину в штативе и подвесить к ней один груз. Измерить время 20 колебаний. Вычислить период: T = hello_html_m31ee2141.gif. Повторить опыт, меняя число подвешенных грузов. Оставив один груз и меняя пружины разной жесткости, измерить период колебаний груза. Все измерения и вычисления занести в таблицу.

опыта

N число колебаний

t, с время колебаний

T, с период колебаний

m, кг масса груза

1





2





3





Сделайте вывод о том, как зависит период колебаний груза от массы подвешенного груза и от жесткости пружины.



3.Домашнее задание: упр. 24.











Урок 30 Лабораторная работа №4 «Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний маятника от длины нити».

Дата:

Цели: выяснить, как зависят период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, шарик на нити, секундомер.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

В повседневной жизни мы достаточно часто наблюдаем колебательные процессы. В колебательном движение изменение какой-либо величины (например, скорости или смещения тела от положения равновесия) повторяется в точности через совершенно определенное время - период.

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

Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний.

Период - это время, за которое тело совершает одно колебание.

Частота - это число колебаний, совершаемых за единицу времени.

Ход работы подробно описан учебнике на стр. 275-277.

3.Домашнее задание: § 27.









Урок 31 «Превращение энергии при колебательном движении. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс».

Дата:

Цели:

Образовательные: изучить превращения энергии в колебательных системах; подтвердить справедливость закона сохранения механической энергии в колебательных системах.

Развивающие: развивать культуру логического мышления, умения и навыки применения знаний в конкретных ситуациях.

Воспитательные: воспитывать познавательный интерес, активность, культуру речи и наблюдательность.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Какое движение называется колебательным? Какими величинами характеризуется колебательное движение? Дать их определения. Какие колебания называются гармоническими? От чего зависит период колебания математического маятника?

3.Изучение нового материала.

Чтобы тело, подвешенное на нити, стало совершать колебательное движение ему необходимо передать некоторый запас энергии. Когда мы отводим шарик от положения равновесия, мы передаем ему энергию, за счет которой и совершаются колебания. При этом шарик поднимается на высоту h от поверхности Земли. Следовательно первоначальный запас энергии равен потенциальной энергии шарика Eр = mgh.

При движении тела к положению равновесия возрастает его скорость, а следовательно и его кинетическая энергия, а потенциальная уменьшается. Насколько уменьшилась потенциальная энергии, настолько увеличилась кинетическая энергия. И в любой точке траектории полная энергия тела остается неизменной, если в системе нет сил трения: mgh1 + hello_html_m24b418bb.gif = mgh2 + hello_html_m666648b8.gif.

Если тело находится в крайних положениях, то полная энергия определяется только потенциальной энергией, а в положении равновесия полная энергия равна максимальной кинетической энергии. Потенциальная и кинетическая энергии меняются периодически и период их изменения в 2 раза меньше периода колебаний.

Любое колеблющееся тело с течением времени останавливается в связи с наличием силы трения и силы сопротивления среды. Такие колебания являются затухающими. Свободные колебания всегда затухающие. Чтобы колебания не были затухающими, необходимо пополнять энергию внешней периодической, изменяющейся силой, которая называется вынуждающей силой, а колебания называются вынужденными.

Амплитуда вынужденных механических колебаний достигает наибольшего значения в том случае, если частота вынуждающей силы совпадает с частотой колебательной системы. Это явление называется резонансом. Например, если периодически дергать шнур в такт его собственным колебаниям, то мы заметим увеличение амплитуды его колебаний.

Если влажный палец двигать по краю бокала, то бокал будет издавать звенящие звуки. Хотя это и незаметно, палец движется прерывисто и передает стеклу энергию короткими порциями, заставляя бокал вибрировать. Стенки бокала также начинают вибрировать, если на него направить звуковую волну с частотой, равной его собственной. Если амплитуда станет очень большой, то бокал может даже разбиться. По причине резонанса при пении Ф.И. Шаляпина дрожали (резонировали) хрустальные подвески люстр.

В музыкальных инструментах роль резонаторов выполняют части их корпусов. Человек также имеет собственный резонатор - это полость рта, усиливающая издаваемые звуки.

Явление резонанса необходимо учитывать на практике. В одних явлениях он может быть полезен, в других - вреден. Резонансные явления могут вызывать необратимые разрушения в различных механических системах, например, неправильно спроектированных мостах. Так, в 1905 году рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, а в 1940 - разрушился Такомский мост в США.

4.Решение задач.

Груз на нити отклонили от положения равновесия так, что центр его подняли на высоту h = 1,8 см и отпустили, после тело от начал совершать колебания. Какова максимальная скорость груза? (Ответ: mgh = hello_html_6fd791a9.gif => V = hello_html_m3beb58fc.gif = 0,6 м/с).

5.Домашнее задание: § 28-30, упр. 27.





Урок 32 «Распространение колебаний в упругих средах. Поперечные и продольные волны».

Дата:

Цели:

Образовательные: формирование понятия «механическая волна»; рассмотрение условий возникновения двух видов волн.

Развивающие: активизация познавательной деятельности учащихся; расширение кругозора; выработка умений работать с дополнительными источниками информации.

Воспитательные: воспитание познавательного интереса; положительной мотивации к обучению.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

При каких условиях возникают колебания? Что такое возвращающая сила? Какое колебание является гармоническим? Что называется периодом колебаний? Дайте определение единице – Герц. Что называется частотой колебаний? Что такое амплитуда? Что такое фаза? Колеблющиеся материальные точки имеют одинаковые фазы. Что это означает? Колеблющиеся материальные точки имеют противоположные фазы. Что это означает?

3.Изучение нового материала.

Если тело находится в упругой среде, то колебательное движение деформирует эту среду. Из-за взаимодействия соседних частиц среды деформация передается от одних участков к другим. Это и есть волна. Например, волна на озере, если бросить камень: камень вызывает деформацию, которая распространяется в упругой среде - воде. Процесс распространения колебаний в среде называется волной.

Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения, называются волнами.

Возмущение – изменение некоторых физических величин, характеризующих состояние среды.

Упругие волны – это механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. В бегущей упругой волне происходит перенос энергии без переноса вещества.

Волны могут быть поперечными и продольными. Представим распространение волн с помощью модели, в которой частицы среды представлена в виде совокупности шариков и пружинок.

В продольных волнах шарики испытывают смещение вдоль цепочки, а пружинки растягиваются или сжимаются. В жидкостях или газах деформация такого рода сопровождается уплотнением или разрежением.

Если один или несколько шариков сместятся в направлении, перпендикулярном цепочке, то возникает деформация сдвига. В результате вдоль цепочки побежит поперечная волна.

Волны,  в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны, называются продольными волнами. Это волны сжатия и разряжения. Продольные волны распространяются в любой среде.

Волны,  в которых колебания происходят перпендикулярно направления распространения волны, называются поперечными волнами. Это волны сдвига. Поперечные волны распространяются только в твёрдых телах.

Волны, наблюдаемые в природе, нередко переносят огромную энергию и являются причиной разрушений. Например, морские волны, а особенно цунами, обладают большой мощностью. Сейсмические волны распространяются в земной коре при землетрясениях или мощных взрывах.

При землетрясениях происходят сдвиги земной коры, достигающие 10-15м. Предотвратить землетрясение невозможно, но их можно предсказать при помощи специального прибора -сейсмографа. Основная часть прибора - маятник, начинающий колебаться при появлении сейсмических волн.

4.Закрепление изученного.

Что называю волной? Что такое упругая волна? Какие виды волн вы знаете?

5.Домашнее задание: § 31-32.















Урок 33 «Длина волны. Связь длины волны со скоростью ее распространения и периодом (частоты)».

Дата:

Цели:

Образовательные: повторить причины распространение поперечных и продольных волн; изучить колебание отдельной частицы, а также колебание частиц с разными фазами; ввести понятия длина и скорость волны, научить учащихся применять формулы для нахождения длины и скорости волны.

Развивающие: содействовать развитию речи, мышления, познавательных и общетрудовых умений.

Воспитательные: способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что называется волнами? Назовите основные причины возникновения волны? Какие волны называют продольными; поперечными. Приведите примеры? В какой среде могут распространяться упругие продольные и  поперечные волны?

3.Изучение нового материала.

Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими горбами или впадинами поперечной волны, или расстояние между двумя ближайшими сгущениями или разрежениями продольной волны. Обозначается λ.

http://fizmat.by/pic/PHYS/page100/im4.png

Скорость волны - это скорость распространения колебаний.

Скорость распространения волны и длина волны зависят от среды, в которой они распространяются. Наибольшая скорость распространения волн в твердых телах, наименьшая - в газах.

λ = ƲT. Так как период колебаний связан с частотой колебаний соотношением: T = hello_html_m2c3bbc12.gif, то λ = hello_html_fe423ae.gif или Ʋ = hello_html_5be17ae.gif = λν.

Каждая величина в системе СИ выражается:

λ – длина волны (м) метр;
T – период колебания волны (с) секунда;
ν – частота колебания волны (Гц) Герц;
Ʋ – скорость распространения волны (м/с)

При распространении волн происходит передача энергии без переноса вещества.

4.Закрепление изученного.

1.Определите длину волны при частоте 200 Гц, если скорость распространения волн равна 340м/с.
2.Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн 1,2 м. Какова скорость распространения волн?

5.Домашнее задание: § 33, упр.28.





























Урок 34 «Звуковые волны. Скорость звука. Эхо».

Дата:

Цели:

Образовательные: систематизировать и углубить знания учащихся о механических волнах.

Развивающие: активизация познавательной деятельности учащихся; расширение кругозора; выработка умений работать с дополнительными источниками информации.

Воспитательные: воспитание познавательного интереса; положительной мотивации к обучению.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания.

3.Изучение нового материала.

Звук - это упругие волны в среде (часто в воздухе), которые невидимы, но воспринимаемые человеческим ухом (волна воздействует на барабанную перепонку уха). Звуковая волна является продольной волной сжатия и разрежения.

Если создать вакуум, то будем ли мы различать звуки? Роберт Бойль в 1660 году поместил часы в стеклянный сосуд. Откачав воздух, он не услышал звука. Опыт доказывает, что для распространения звука необходима среда.

Звук может также распространятся в жидкой и твердой среде. Под водой хорошо слышны удары камней. Положим часы на один конец деревянной доски. Приложив ухо к другому концу, можно ясно услышать тиканье часов.

Источник звука - это обязательно колеблющиеся тела. Например, струна на гитаре в обычном состоянии не звучит, но стоит нам заставить ее совершать колебательные движения, как возникает звуковая волна.

Однако опыт показывает, что не всякое колеблющееся тело является источником звука. Например, не издает звук грузик, подвешенный на нити. Дело в том, что человеческое ухо воспринимает не все волны, а только те, которые создают тела, колеблющиеся с частотой от 16Гц до 20000Гц. Такие волны называются звуковыми. Колебания с частотой меньше 16Гц называется инфразвуком. Колебания с частотой больше 20000Гц называются ультразвуком.

Звуковые волны распространяются не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью (аналогично скорости равномерного движения). Именно поэтому во время грозы мы сначала видим молнию, то есть свет (скорость света гораздо больше скорости звука), а затем доносится звук.

Скорость звука зависит от среды: в твердых телах и жидкостях скорость звука значительно больше, чем в воздухе. Это табличные измеренные постоянные. С увеличением температуры среды скорость звука возрастает, с уменьшением - убывает.

Эхо образуется в результате отражения звука от различных преград - гор, леса, стен, больших зданий и т.п. Эхо возникает только в том случае, когда отраженный звук воспринимается раздельно от первоначально произнесенного звука. Если отражающих поверхностей много и они находятся на разных расстояниях от человека, то отраженные звуковые волны дойдут до него в разные моменты времени. В этом случае эхо будет многократным. Препятствие должно находится на расстоянии 11м от человека, чтобы можно было услышать эхо.

Звук отражается от гладких поверхностей. Поэтому при использовании рупора звуковые волны не рассеиваются во все стороны, а образуют узконаправленный пучок, за счет чего мощность звука увеличивается, и он распространяется на большее расстояние.

Некоторые животные (например, летучая мышь, дельфин) издают ультразвуковые колебания, затем воспринимают отраженную волну от препятствий. Так они определяют местоположение и расстояние до окружающих предметов.

Эхолокация - это способ определения местоположения тел по отраженным от них ультразвуковым сигналам. Широко применяется в мореплавании. На судах устанавливают гидролокаторы - приборы для распознавания подводных объектов и определения глубины и рельефа дна. На дне судна помещают излучатель и приемник звука. Излучатель дает короткие сигналы. Анализируя время задержки и направление возвращающихся сигналов, компьютер определяет положение и размер объекта отразившего звук. Глубина моря определяется по формуле: H = hello_html_7f4f4c7d.gif.

4.Закрепление изученного.

Выполнить упр. 29 в тетради.

5.Домашнее задание: § 34, 38-39.



Урок 35 «Высота, тембр и громкость звука. Звуковой резонанс. Интерференция звука».

Дата:

Цели:

Образовательные: формирование знаний о физических (амплитуда, период, частота) и физиологических (высота, громкость, тембр) характеристиках звука.

Развивающие: активизация познавательной деятельности учащихся; расширение кругозора; выработка умений работать с дополнительными источниками информации.

Воспитательные: воспитание познавательного интереса; положительной мотивации к обучению.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что называют звуковой волной? Что такое инфразвук? Ультразвук? Что называют источниками звука? Приведите примеры. Объясните явление «эхо». Что такое эхолокация?

3.Изучение нового материала.

Звуки бывают разными. Для характеристики звука вводят специальные величины: громкость, высота и тембр звука.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Кроме того, восприятие громкости звука нашим ухом зависит от частоты колебаний в звуковой волне. Более высокочастотные волны воспринимаются как более громкие.

Частота звуковой волны определяет высоту тона. Чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Человеческие голоса по высоте делят на несколько диапазонов.

http://fizmat.by/pic/PHYS/page99/im2.png

Звуки от разных источников представляет собой совокупность гармонических колебаний разных частот. Составляющая наибольшего периода (наименьшей частоты) называется основным тоном. Остальные составляющие звука - обертонами. Набор этих составляющих создает окраску, тембр звука. Совокупность обертонов в голосах разных людей хоть немного, но отличается, это и определяет тембр конкретного голоса.

4.Закрепление изученного.

Вариант 1

1.Период колебания частиц воды равен 4 с, расстояние между соседними гребнями волны равно 12 м. Определить скорость распространения этих волн. (3 м/с)

2.Звуковая волна длиной 0,5 м распространяется со скоростью 345 м/с. Определить, с какой частотой колеблется эта волна. (690 Гц)

3.Чему равен период колебания частиц жидкости, если скорость распространения этих волн равна 4м/c, а расстояние между соседними гребнями 18 м? (4,5 с)

4.Рассчитать скорость распространения звуковой волны, если сигнал, посланный излучателем, возвращается за 12 мин., а глубина моря составляет 10,9 км. (30,3 м/с)

Вариант 2

1.Звуковая волна частотой 440 Гц распространяется со скоростью 330 м/с. Определить длину волны. (0,75 м)

2.Определить скорость распространения волны, если период колебаний частиц воды равен 3 с, а расстояние между соседними гребнями равно 15 м. (5 м/с)

3.Определить скорость распространения волны, если частота колебаний равна 150 Гц, а расстояние между ближайшими гребнями составляет 5м. (750 м/с)

4.Звуковой сигнал, посланный с борта корабля, достигает дна и возвращается обратно за 1 мин. Определить глубину моря, зная скорость звука. (10,2 км)

5.Домашнее задание: § 35-37, 40.





Урок 36 Контрольная работа №3 «Механические колебания и волны. Звук».

Дата:

Цель: определить уровень овладения знаниями, умениями и навыками.

Тип урока: урок контроля, оценки и коррекции знаний.

Вид урока: контрольная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Контрольная работа.

Вариант 1

1.Груз совершает колебания на пружине жесткостью 250 Н/м. Определить массу груза, если период колебаний равен 0,2512 с.

2.Частота колебаний напряжения в электрической сети равна 50 Гц. Определить период колебания.

3.Период колебания частиц воды равен 4 с, а расстояние между соседними гребнями – равно 2 м. Определить скорость распространения этих волн.

4.За какое время звуковой сигнал, посланный с борта корабля, достигает дна и возвращается обратно, если глубина моря равна 5,8 км, а скорость распространения звука в воде равна 1450 м/с.

Вариант 2

1.Период колебаний нитяного маятника равен 0,4396 с. Определить длину нити.

2.При измерении пульса человека зафиксировано 75 пульсаций крови за 1 мин. Определить период сокращения сердечной мышцы.

3.Определить скорость распространения волны, если частота колебаний равна 90 Гц, а расстояние между ближайшими гребнями составляет 4 м.

4.Рассчитать скорость распространения звуковой волны, если сигнал, посланный излучателем, возвращается за 5 с, а глубина моря составляет 3,5 км.

Дополнительная задача

Первый раскат грома дошел до наблюдателя через 15 с, после того, как была замечена вспышка молнии. На каком расстоянии от наблюдателя возникла молния? Скорость звука примите равной 340 м/с, а скорость света – равной 3∙108 м/с.





3.Домашнее задание: § 41, Р.№ 442.

























































Урок 37 «Однородное и неоднородное магнитное поле. Направление тока и направление линий его магнитного поля. Правило буравчика».

Дата:

Цели:

Образовательные: установить связь между направлением магнитных линий магнитного поля тока и направлением тока в проводнике; ввести понятие неоднородного и однородного магнитных полей; на практике получить картину силовых линий магнитного поля постоянного магнита, соленоида, проводника по которому течет электрический ток.

Развивающие: активизировать познавательную деятельность обучающихся на уроках физики.

Воспитательные: содействовать формированию идеи познаваемости мира.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Магнетизм известен с пятого века до нашей эры, но изучение его сущности продвигалось очень медленно. Впервые свойства магнита были описаны в 1269 году. В этом же году ввели понятие магнитного полюса. Слово “магнит” означает название руды, добывавшейся в местности Магнессия. Магнит – “камень Геркулеса”, “любящий камень”, “мудрое железо”, и “царственный камень”.

3.Изучение нового материала.

Из курса физики 8 класса вы узнали, что магнитное поле порождается электрическим током. Оно существует, например, вокруг металлического проводника с током. При этом ток создается электронами, направленно движущимися вдоль проводника. Магнитное поле возникает и в том случае, когда ток проходит через раствор электролита, где носителями зарядов являются положительно и отрицательно заряженные ионы, движущиеся навстречу друг другу.

Поскольку электрический ток – это направленное движение заряженных частиц, то можно сказать, что магнитное поле создается движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными. Согласно гипотезе Ампера в атомах и молекулах вещества в результате движения электронов возникают кольцевые токи. В магнитах эти элементарные кольцевые токи ориентированы одинаково. Поэтому магнитные поля, образующиеся вокруг каждого такого тока, имеют одинаковые направления. Эти поля усиливают друг друга, создавая поле внутри и вокруг магнита. Для наглядного представления магнитного поля мы пользовались магнитными линиями.

Магнитные линии (линии магнитного поля) – это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. За направление магнитной линии условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенный в эту точку. Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному. Магнитные линии не имеют ни начала, ни конца: они либо замкнуты, либо, как средняя линия на рисунке, идут из бесконечности в бесконечность.

Вне магнита линии расположены наиболее густо у его полюсов. Значит, возле полюсов поле самое сильное, а по мере удаления от полюсов оно ослабевает. Чем ближе к полюсу магнита расположена магнитная стрелка, тем с большей по модулю силой действует на неё поле магнита. Поскольку магнитные линии искривлены, то направление силы, с которой поле действует на стрелку, тоже меняется от точке к точке. Таким образом, сила, с которой поле полосового магнита действует на помещённую в это поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению. Такое поле называется неоднородным. В некоторой ограниченной области пространства можно создать однородное магнитное поле, т.е. поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению. Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой. Однородным является также поле внутри постоянного полосового магнита в центральной его части.

Магнитные линии – замкнутые кривые, поэтому магнитное поле называют вихревым. Это означает, что в природе не существует магнитных зарядов. Чем гуще расположены магнитные линии, тем магнитное поле сильнее. Если магнитные линии расположены параллельно друг другу с одинаковой густотой, то такое магнитное поле называют однородным. Если магнитные линии искривлены – это значит, что сила, действующая на магнитную стрелку в разных точках магнитного поля, разная. Такое магнитное поле называют неоднородным.

Катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет 2 полюса – северный и южный. Магнитное действие катушки тем сильнее, чем больше витков в ней. При увеличении силы тока магнитное поле катушки усиливается.

Для изображения магнитного поля пользуются следующим приемом: если линии однородного магнитного поля расположены перпендикулярно к плоскости чертежа и направлены от нас за чертеж, то их изображают крестиками, а если из-за чертежа к нам – то точками. Как и в случае с током, каждый крестик – это как бы видимое нами хвостовое оперение летящей от нас стрелы, а точка – острие стрелы, летящей к нам (на обоих рисунках направление стрел совпадает с направлением магнитных линий).

Для определения направления магнитных линий существует несколько способов:

Первое правило правой руки: если обхватить проводник ладонью правой руки, направив отставленный большой палец вдоль тока, то остальные пальцы этой руки укажут направление силовых линий магнитного поля данного тока.

Второе правило правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по току в витках, то отставленный большой палец укажет направление магнитных линий внутри соленоида.

Правило буравчика: если ручку буравчика вращать по направлению тока в рамке, то направление хода буравчика покажет направление вектора магнитной индукции в данной точке поля.

4.Закрепление изученного.

Чем порождается магнитное поле? Чем создается магнитное поле постоянного магнита? Что такое магнитные линии? О чем можно судить по картине линий магнитного поля?

5.Домашнее задание: § 42-44.



Урок 38 «Обнаружение магнитного поля. Правило левой руки».

Дата:

Цели:

Образовательные: изучить как обнаруживается магнитное поле по его действию на электрический ток, изучить правило левой руки, повторить ранее пройденные определения электрического поля, магнитного поля, условия их возникновения, свойства; закрепить правила правой и левой руки с помощью упражнений.

Развивающие: развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы.

Воспитательные: формировать интерес к предмету, к учебе, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, прививать навыки, как самостоятельной работы, так и работы в коллективе, воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Магнитное поле порождается (электрическим током). Магнитное поле создается … заряженными частицами (движущимися). За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает … полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку (северный). Магнитные линии выходят из … полюса магнита и входят в … (северного, южный).

3.Изучение нового материала.

Как можно обнаружить магнитное поле? Оно не действует на наши органы чувств – не имеет запаха, цвета, вкуса. Из курса физики 8 класса вы знаете, что на всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой, наличие такой силы можно посмотреть с помощью такого опыта.

Демонстрация: проводник подвешен на гибких проводах, который через ключ присоединен к аккумуляторам. Проводник помещен между полюсами подковообразного магнита, т.е. находится в магнитном поле. При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и проводник приходит в движение. Если убрать магнит и замкнуть цепь, то отклонения рамки не наблюдается. Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства. Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нем магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Вывод: Магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Выясним, от чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Демонстрация: поменять полюса магнита и поменять направление тока. Опыт показывает, что при изменении направления тока изменяется и направление движения проводника, а значит, и направление действующей на него силы. Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т.е. изменить направление линий магнитного поля). Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки. В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

За направление тока во внешней части электрической цепи (т.е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Пользуясь правилом левой руки это следует помнить. Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создается движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.    

С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную. Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом:

Правило правой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить не только направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током или движущуюся заряженную частицу. По этому правилу мы можем определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы).

Сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линиями магнитного поля или параллельны им.

Нельзя ли защититься от действия магнитных сил, укрыться от них за какой-нибудь непроницаемой для них преградой?  Как ни странно, веществом, непроницаемым для магнитных сил, является то же самое железо, которое так легко намагничивается! Внутри кольца из железа стрелка компаса не отклоняется магнитом, помещенным вне кольца. Железным футляром можно защитить от действия магнитных сил стальной механизм карманных часов. Если бы вы положили золотые часы на полюсы сильного подковообразного магнита, то все стальные части механизма, прежде всего тонкая волосяная пружинка при балансире, намагнитились бы и часы перестали бы ходить правильно. Удалив магнит, вы не вернете часов к прежнему состоянию, стальные части механизма останутся намагниченными, и часы потребуют самой радикальной починки, замены многих частей механизма. Поэтому с золотыми часами не следует делать подобного опыта, – он обойдется чересчур дорого. Напротив, с часами, механизм которых плотно закрыт железными или стальными крышками, вы можете смело произвести этот опыт, – магнитные силы через железо и сталь не проникают. Поднесите такие часы к обмоткам сильнейшей динамо,  – верность хода не пострадает ни в малейшей степени. Для электротехников такие дешевые железные часы являются идеальными, тогда как золотые или серебряные скоро приходят в негодность от воздействия магнитов. В конце XIX века эта проблема намагничивания часов приобрела столь крупные масштабы, что понадобилась разработка прибора для размагничивания часов. А уже в 1888 г. часовая компания «Валтхам» выпустила часы, которые не боялись никаких  магнитных полей. Для испытания эти часы поместили на 15 минут у самого жерла гигантской «пушки-магнита» майора Кинга. Самым надежным экраном для предохранения железных частей часового механизма от намагничивания оказалось само железо.

4.Закрепление изученного.

Что называют электрическим током? Что такое магнитное поле? В чем заключается правило буравчика? Правило левой руки? Правило правой руки?

5.Домашнее задание: § 45, упр. 36.







































Урок 39 «Индукция магнитного поля. Магнитный поток. Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция».

Дата:

Цели:

Образовательные: раскрыть сущность явления электромагнитной индукции; разъяснить закон электромагнитной индукции; научить учащихся производить расчет ЭДС индукции в простейших случаях.

Развивающие: развивать познавательный интерес учащихся, умение логически мыслить и обобщать.

Воспитательные: воспитывать любовь к ученическому труду, умение работать в группах.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами. Поэтому можно сделать предположение о том, что между этими полями существует определенная связь. Это предположение нашло экспериментальное подтверждение в 1831 году в опытах выдающегося английского физика М. Фарадея, в которых он открыл явление электромагнитной индукции.

3.Изучение нового материала.

Основная характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции. Обозначается В,

B = hello_html_35c13d4f.gif, [B] = 1 Тл.

Впервые явление, вызванное переменным магнитным полем, наблюдал в 1831 году М.Фарадей. Он решил проблему: может ли магнитное поле вызывать появление электрического тока в проводнике?

Электрический ток, рассуждал М.Фарадей, может намагнитить кусок железа. Не может ли магнит, в свою очередь, вызвать появление электрического тока? Долгое время эту связь обнаружить не удавалось.  Трудно было додуматься до главного, а именно: движущийся магнит, или меняющееся магнитное поле, может возбудить электрический ток в катушке.
Опыты Фарадея по обнаружению явления электромагнитной индукции: движение магнита относительно катушки (или наоборот); движение катушек относительно друг друга; изменение силы тока в цепи первой катушки (с помощью реостата или замыканием и размыканием выключателя); вращением контура в магнитном поле; вращением магнита внутри контура.

Вывод: ток появляется при изменении магнитного поля.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо  движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур меняется.

В случае изменяющегося магнитного поля его основная характеристика В – вектор магнитной индукции может меняться по величине и направлению. Но явление электромагнитной индукции наблюдается и при магнитном поле с постоянной В. Что же при этом меняется? Изменяется площадь, которую пронизывает магнитное поле, т.е. изменяется число силовых линий, которые пронизывают эту площадь.

Для характеристики магнитного поля в области пространства  вводят физическую величину –магнитный поток – Ф.

Магнитным потоком через поверхность площадью S называют величину, равную произведения модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла α между векторами В и n. Ф = ВS cosα. Единица магнитного потока – Вб (Вебер).

Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции. 

4.Закрепление изученного.

Как вы думаете, что приводит к возникновению электрического тока в катушке? Почему ток был кратковременным? Почему тока нет, когда магнит находится внутри катушки, когда не перемещается ползунок реостата, когда одна катушка перестает двигаться относительно другой?

5.Домашнее задание: § 46-48.











Урок 40 «Направление индукционного тока. Правило Ленца. Явление самоиндукции».

Дата:

Цели:

Образовательные: разъяснить учащимся правило Ленца и научить их пользоваться им для определения направления индукционного тока.

Развивающие: развивать мотивы учения и интерес к физике; развивать умение видеть связь между физикой и практикой.

Воспитательные: воспитывать культуру публичных выступлений.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Назвать две серии опытов Фарадея по исследованию явления электромагнитной индукции. Зависит ли направление отклонения стрелки гальванометра от направления движения магнита относительно катушки? Чем отличается индукционный ток, возникающий в катушке при приближении магнита, от тока, возникающего при удалении магнита (при одинаковой скорости движения магнита)?

3.Изучение нового материала.

Главное в явлении электромагнитной индукции состоит в порождении электрического поля переменным магнитным полем. В замкнутой катушке возникает ток, что и позволяет регистрировать явление.

Возникающий индукционный ток того или иного направления как-то взаимодействует с магнитом. Катушка с проходящим по ней током подобно магниту с двумя полюсами – северным и южным. Направление индукционного тока определяет, какой конец катушки выполняет роль северного полюса. На основании закона сохранения энергии можно предсказать, в каких случаях катушка будет притягивать магнит, а в каких отталкивать. Если магнит приближать к катушке, то в ней появляется индукционный ток такого направления, магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к ней магниту. Одноименные полюса отталкиваются. При удалении магнита наоборот.

В первом случае магнитный поток увеличивается, а во втором случае уменьшается. Причем в первом случае линии индукции магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, т.к. катушка отталкивает магнит, а во втором случае входят в этот конец. В первом случае катушка с током аналогична магниту, северный полюс которого находится сверху, а во втором случае – снизу.

Вывод: Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван.

Правило Ленца: Индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором возникает противодействие причинам, его породившим.

Алгоритм определения направления индукционного тока:

1.Определить направление линий индукции внешнего поля В (выходят из N и входят в S).

2.Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур (если магнит вдвигается в кольцо, то ∆Ф > 0, если выдвигается, то ∆Ф < 0).

3.Определить направление линий индукции магнитного поля В′, созданного индукционным током (если ∆Ф > 0, то линии В и В′ направлены в противоположные стороны; если ∆Ф < 0, то линии В и В′ сонаправлены).
4.Пользуясь правилом буравчика (правой руки), определить направление индукционного тока.

Опыты Фарадея показали, что сила индукционного тока в проводящем  контуре пропорциональна скорости изменения числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром.

Выводы: При всяком изменении магнитного потока через проводящий контур в этом контуре возникает электрический ток.  ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.  Ток в контуре имеет положительное направление при убывании внешнего магнитного потока. ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Самоиндукция – возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при изменении силы тока в нем; частный случай электромагнитной индукции. Вследствие самоиндукции замкнутый контур обладает «инертностью»: силу тока в контуре, содержащем катушку, нельзя изменить мгновенно.

Если магнитное поле создано током, то можно утверждать, что Ф ~ В ~ I, т.е. Ф ~ I или Ф = LI , где L – индуктивность контура (или коэффициент самоиндукции); [L] = 1 = 1 Гн (генри).

Опыт, подтверждающий существование явления самоиндукции: при замыкании цепи лампочка вспыхивала не сразу, но и при размыкании цепи с катушкой лампочка вместо того, чтобы, погаснуть, на короткое время вспыхивала. Очевидно, для вспышки лампочки необходима энергия. И энергия эта запасается в катушке в виде энергии магнитного поля. Энергия магнитного поля: Емаг = hello_html_78384331.gif.

4.Закрепление изученного.

Как определить направление индукционного тока? В чем заключается явление самоиндукции?

5.Домашнее задание: § 49-50.



Урок 41 Лабораторная работа №5 «Изучение явления электромагнитной индукции».

Дата:

Цели: изучить явление электромагнитной индукции.

Приборы и материалы: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Как известно, явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.

1.Сборка установки (рис. 184 учебника).

2.В первом опыте индукционный ток возникал в катушке в случае когда, магнит двигался относительно катушки. При торможении магнита сила индукционного тока резко возрастала и падала до нуля, когда магнит останавливался (покоился).

3.Изменение магнитного потока является причиной возникновения индукционного тока. Т.е. магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, менялся вместе с индукционным током, т.е. во время движения магнита.

4.Индукционный ток возникал в катушке при изменении магнитного потока, пронизывающего эту катушку.

5.При приближении магнита к катушке магнитный поток менялся, т.к. магнитный поток зависит от модуля вектора магнитной индукции В (модуль этого вектора не постоянен, т.к. магнитное поле постоянного магнита неоднородно).

6.Направление индукционного тока будет различным при приближении магнита к катушке и удалении его от нее.

7.Чем больше скорость движения магнита относительно катушки, тем больше магнитный поток Ф, а, следовательно, и значение индукционного тока.

Сделать соответствующие выводы.

3.Домашнее задание: § 49, Р. №841.































































Урок 42 «Переменный ток. Генератор переменного тока. Преобразование энергии в электрогенераторах».

Дата:

Цели:

Образовательные: выяснить условие существования переменного тока; познакомиться с применением переменного тока в быту и технике.

Развивающие: развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать.

Воспитательные: воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Кто открыл явление электромагнитной индукции? Как называется единица измерения магнитного потока? Как называется явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через контур?

3.Изучение нового материала.

Переменный электрический ток – это электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению.

Электрический ток вырабатывается в генераторах – устройствах преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию.

Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. Все они состоят из одних и тех же основных деталей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, во-вторых, обмотка (вращающаяся рамка).

Давайте подробнее рассмотрим устройство и назначение электромеханического индукционного генератора, преобразующегося механическую энергию в электрическую.

Название детали генератора

Устройство

Назначение

Статор – неподвижная часть

Стальная станина цилиндрической формы, в пазах которой уложен толстый медный провод

В обмотке статора индуцируется переменный электрический ток при изменении магнитного потока

Ротор – подвижная часть генератора

Электромагнит. На стальной сердечник сложной формы надета обмотка, по которой протекает постоянный электрический ток. Ток к этой обмотке подводится через щетки и кольца от постороннего источника постоянного тока.

Создает магнитное поле.

Производится электроэнергия в основном на больших и малых электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существуют два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различают эти электростанции характером двигателей, вращающих роторы генераторов.

На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются крупные тепловые станции (ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топливо угольную пыль.

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии. Значительную роль в энергетике стали играть атомные электростанции (АЭС). В настоящее время в нашей стране они дают приблизительно 10% электроэнергии. Главным потребителем энергии является промышленность, но и транспорт, конечно же.

Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети России и многих других стран 50 ГЦ, это значит, что на протяжении 1 с ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз – в другую .

4.Закрепление изученного.

На каком принципе основана работа генератора переменного тока? Что называется переменным током? Как его можно получить с помощью простого опыта? Что такое частота, период, фаза переменного тока? (Фаза - максимальное смещение колеблющегося тела от положения равновесия). Начертите график переменного тока и раскройте суть определения переменного тока?

5.Домашнее задание: § 51, упр. 40 (1,2).











Урок 43 «Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние».

Дата:

Цели:

Образовательные: изучить процесс передачи электрической энергии; рассмотреть работу трансформатора.

Развивающие: развитие речи, умения выражать и защищать свою точку зрения.

Воспитательные: воспитание нравственных качеств, отражающих отношение друг другу - умение выслушать друг друга, спокойно возразить.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Рассказать об устройстве и принципе действия генератора переменного тока.

3.Изучение нового материала.

Электростанции вырабатывают ток большой мощности - сотни тысяч киловатт. Эту мощность надо передать к потребителю, причем так, чтобы тепловые потери мощности на нагревание проводов линии электропередачи (ЛЭП) были, по возможности, наименьшими. В соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой Q = I2Rt. Как передать энергию?

Тепловая мощность электрического тока, как известно Ртепл = I2R. Уменьшение этой мощности за счет уменьшения сопротивления проводов ЛЭП означает увеличение площади поперечного сечения проводов (вспомните: R = ρl/S).

Вывод: увеличение площади экономически невыгодно, так как надо израсходовать много металла. Следует уменьшить силу тока, но при этом увеличить напряжение, при котором передается мощность P = IU, вырабатываемая электростанцией. Для повышения и понижения напряжения служит трансформатор. Трансформатор был изобретен в 1876 г. русским ученым П. Н. Яблочковым. Трансформатор - устройство, служащее для преобразования (повышения или понижения) переменного напряжения.

Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, а вторичная к потребителям электроэнергии.http://fizmat.by/pic/PHYS/page493/im1.png

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции.

Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора: k = hello_html_m4dceb76b.gif = hello_html_m679ef9c5.gif, где U1 – напряжение на первичной обмотке трансформатора; U2 – напряжение на вторичной обмотке; N1 – число витков на первичной обмотке; N2 – число витков на вторичной обмотке; k – коэффициент трансформации.

При k > 1 трансформатор будет понижающим, при k < 1 - повышающим.

Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой. Рабочим режимом (ходом) трансформатора называется режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена нагрузка с отличным от нуля сопротивлением. Режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора, поскольку в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.

Трансформаторы широко используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электрическая энергия, которая вырабатывается генераторами на электростанциях, передается к потребителям на большие расстояния. Линии, по которым электрическая энергия передается от электростанций к потребителям, называют линии электропередачи (ЛЭП). При передаче электроэнергии неизбежны ее потери, связанные с нагреванием проводов. Чтобы уменьшить потери энергии, необходимо уменьшить силу тока в линии передачи. При данной мощности уменьшение силы тока возможно лишь при увеличения напряжения (P=UI). Для этого между генератором и линией электропередачи включают повышающий трансформатор. А затем, между ЛЭП и потребителем электроэнергии - понижающий трансформатор.

http://fizmat.by/pic/PHYS/page493/im4.png

4.Закрепление изученного.

Исследования (с объяснением полученных результатов):

1.Зависимость силы тока I1, I2, U2 от U1. 2.Зависимость силы тока I1, I2, U2 от R.

5.Домашнее задание: § 51, упр. 42.



Урок 44 «Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн. Влияние электромагнитных излучений на живые организмы».

Дата:

Цели:

Образовательные: сформулировать понятие «электромагнитное поле»; рассмотреть гипотезу Максвелла.

Развивающие: развитие творческих и познавательных способностей.

Воспитательные: воспитать интерес к физике.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Возьмите маленький рыхлый кусочек ваты массой 3-5 мг. Хорошо наэлектризуйте полиэтиленовую расческу о чистые волосы или эбонитовую палку и опустите на нее ватку. Она притянется и наэлектризуется. Рывком палки в сторону оторвите ватку и быстро поднесите палку под ватку, а далее можно управлять ее движением. Почему она плавает в воздухе?

3.Изучение нового материала.

Покоящийся заряд создает только электрическое поле. Заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета. Относительно других систем отсчета он будет двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле. Магнит, лежащий на столе, создает магнитное поле. По движению относительно его наблюдатель обнаруживает и электрическое поле. И так, электрические и магнитные поля - проявления единого целого электромагнитного поля.

В каждой точке пространства и в каждый момент времени состояние электромагнитного поля характеризуется двумя векторами – вектором электрического поля Е и вектором магнитного поля В: Е - электрическая напряженность; В - магнитная индукция. Е и В - силовые характеристики электромагнитного поля. Единица электрической напряженности: [E] = 1 Н/Кл = 1В/м.

Как же передается электрическое взаимодействие? Если поместить два заряженных тела на небольшое расстояние друг от друга, а затем один из них привести в движение, то действие передается мгновенно на другое. Перемещение заряда меняет электрическое поле вблизи него. Это переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле в соседних областях пространства. Переменное магнитное поле, в свою очередь, порождает переменное электрическое поле и т.д.

Перемещение заряда вызывает «всплеск» электрического поля, который распространяется, охватывая все большие и большие области окружающего пространства. Наконец, этот «всплеск» достигает второго заряда. Скорость распространения этого процесса равна скорости света в пустоте - 300000 км/с.

Переменное магнитное поле порождает электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями. Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. При возрастании магнитной индукции  направление напряженности образует левый винт с направлением вектора В.

Магнитное поле порождает электрическое. Но может ли переменное электрическое поле в свою очередь порождать магнитное? Максвелл допустил, что такой процесс реально происходит. Когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле. Но только при возрастании напряженности электрического поля направление вектора индукции возникающего магнитного поля образует правый винт с направлением вектора напряженности.

Отсюда Максвелл заключил, что в природе могут существовать электромагнитные волны.

Если в проводнике изменить силу тока, индукция магнитного поля изменяется. Переменное магнитное поле создает изменяющееся электрическое. Электрическое поле порождает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, снова порождает электрическое и т.д. Возникает система взаимно перпендикулярных изменяющихся электрических и магнитных полей, захватывающих все большие и большие области пространства.

Распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля называют электромагнитными волнами. Скорость, с которой распространяется возмущение электромагнитного поля, называется скоростью электромагнитной волны. Свет - электромагнитная волна. Вычисленная на основании гипотезы Максвелла скорость электромагнитной волны совпала с наблюдаемой в опытах скоростью света. Это совпадение позволило предположить, что свет является одним из видов электромагнитных волн.

Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами. При этом скорость движения таких зарядов меняется со временем, т.е. они движутся с ускорением. Наличие ускорения - главное условие излучения электромагнитных волн. Векторы Е и В в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения. Электромагнитная волна поперечна.

Максвелл был глубоко убежден в реальности электромагнитных волн, но он не дожил до их экспериментального обнаружения. Лишь через 10 лет после его смерти электромагнитные волны были экспериментально получены Герцем.

Человеческий организм всегда реагирует на внешнее электромагнитное поле. В силу различного волнового состава и других факторов электромагнитное поле различных источников действует на здоровье человека по-разному. Однако резко диссонирующее с естественным  электромагнитным фоном поле искусственных источников почти во всех случаях оказывает на здоровье находящихся в зоне его воздействия людей негативное влияние. 

Широкие исследования влияния электромагнитных полей на здоровье были начаты в нашей стране в 60-е годы. Было установлено, что нервная система человека чувствительна к электромагнитному воздействию, а также что поле обладает так называемым информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта (величина напряженности поля, при которой начинает проявляться его тепловое воздействие).

Влияние электромагнитного поля на нервную систему.

Большое число исследований и сделанные монографические обобщения позволяют отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных к воздействию электромагнитных полей систем человеческого организма. При воздействии поля малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов на уровне нейронных биоэлектрохимических ретрансляторов (синапсов). Также происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. Нарушается структура капиллярного гематоэнцефалитического барьера головного мозга, что со временем может привести к неожиданным патологическим проявлениям. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития. 
Влияние электромагнитного поля на иммунную систему.

На данный момент имеется большое количество данных, указывающих на негативное воздействие электромагнитных полей на иммунологическую реактивность организма. Установлено также, что при электромагнитном воздействии изменяется характер инфекционного процесса – течение инфекционного процесса отягощается аутоиммунной реакцией (атакой иммунной системы на собственный организм). Возникновение аутоиммунитета связано с патологией иммунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных, свойственных данному организму тканевых структур. Такое патологическое состояние характеризуется в большинстве случаев дефицитом лимфоцитов (специализированных клеток иммунной системы), генерируемых в вилочковой железе (тимусе), угнетаемой электромагнитным воздействием. Электромагнитное поле высокой интенсивности также может способствовать неспецифическому подавлению иммунитета, а также особо опасной аутоиммунной реакции к развивающемуся эмбриону.

Влияние электромагнитного поля на эндокринно-регулятивную систему.

Исследования российских ученых, начавшиеся в 60-е годы XXв. показали, что при действии электромагнитного поля происходит стимуляция гипофиза, сопровождающаяся увеличением содержания адреналина в крови и активизацией процессов свертывания крови. Также замечены изменения в коре надпочечников и структуре гипоталамуса (отдела мозга, регулирующего физиологические и инстинктивные реакции).

Влияние электромагнитного поля на половую систему.

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и эндокринно-регулятивной систем, а также с резким снижением активности половых клеток. Установлено, что половая система женщин более чувствительна к электромагнитному воздействию, нежели мужская. Кроме того, чувствительность к этому воздействию эмбриона в период внутриутробного развития во много раз выше, чем материнского организма. Считается, что электромагнитные поля могут вызывать патологии развития эмбриона, воздействуя в различные стадии беременности. Также установлено, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам и снизить скорость нормального развития плода. При этом периодами максимальной чувствительности являются ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации (закрепления зародыша на плацентарной ткани) и раннего органогенеза.

Общее влияние электромагнитного поля на организм человека.

Результаты клинических исследований, проведенных в России, показали, что длительный контакт с электромагнитным полем в СВЧ-диапазоне может привести к развитию заболевания, получившего наименование «радиоволновая болезнь». Клиническую картину этого заболевания определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Люди, длительное время находящиеся в зоне облучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Нередко к этим симптомам присоединяются расстройства вегетативных функций нервной системы. Со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются гипотония, боли в сердце, нестабильность пульса.

У людей, находящихся (в основном, по долгу службы) в зоне облучения непрерывно, возникают изменения в структуре костного мозга в сторону увеличения скорости регенерации. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. Имеются также данные о возникновении психических расстройств у людей, в течение 5 лет и более, систематически подвергавшихся облучению электромагнитным полем с напряженностью, близкой к предельно допустимой.

4.Закрепление изученного.

Что называют электромагнитным полем? Могут ли электрические и магнитные поля существовать обособленно друг от друга? Что характеризует вектор Е? В каких единицах он измеряется? Что характеризует вектор В? В каких единицах он измеряется? Почему утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле не является вполне определенным?

5.Домашнее задание: § 52-53.



Урок 45 «Конденсатор. Колебательный контур».

Дата:

Цели:

Образовательные: организовать деятельность учащихся по восприятию, осмыслению и первичному запоминанию понятий: конденсатор, колебательный контур, формулы Томсона; фактов: превращение энергии в колебательном контуре при электромагнитных колебаниях.

Развивающие: способствовать формированию умений объяснять физические явления на основе знаний о электромагнитных колебаниях.

Воспитательные: воспитывать культуру умственного труда.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что называют электромагнитным полем? Что характеризует вектор напряженности? Что характеризует вектор магнитной индукции? Почему утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле не является вполне определенным?

3.Изучение нового материала.

Вода может храниться в ведре, а с помощью чего можно накапливать и сохранять электрическую энергию? Устройство, способное накапливать заряд, называется конденсатором.

В 1745 году в Лейдене голландский физик Питер Ван Мушенбрук совместно с немецким коллегой создали первый накопитель энергии и назвали его лейденской банкой.

Что же такое конденсатор? От латинского слова «уплотнение», «сгущение» - это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электростатического поля.

Рассмотрим подробнее его устройство. Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин (называемых обкладками), находящихся на малом расстоянии друг от друга и разделенных слоем диэлектрика. На пластины от источника питания подаются заряды одинаковые по модулю, но противоположные по знаку. Таким образом, между пластинами возникает разность потенциалов. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно. Существует огромный природный конденсатор. Облако и Земля - это разноименные обкладки конденсатора. Молния - разряд конденсатора. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение одной из обкладок.

Выясним, что является основной характеристикой конденсатора. Это электрическая емкость (электроемкость), которая обозначается буквой С. Электроемкость - это физическая величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд. Единица электроемкости в системе СИ названа в честь великого ученого Майкла Фарадея и называется фарад. Электроемкость двух проводников равна одному фараду, если при сообщении им заряда в один кулон между ними возникает разность потенциалов один вольт. Один фарад - это очень большая величина, поэтому на практике используют мкФ, нФ, пФ.

Рассмотрим, как характеристики конденсатора выглядят на языке формул. Электроемкость двух проводников – это отношение заряда проводника к разности потенциалов между ними.

С = hello_html_264b5967.gif. Но электроемкость не зависит ни от сообщенного проводникам заряда, ни от возникающей между ними разности потенциалов. Емкость конденсатора определяется геометрическими размерами проводников, формой, расположением.

В плоском конденсаторе электрическое поле однородное, и разность потенциалов между пластинами равна произведению напряженности поля на расстояние между пластинами, т.е. U = Еd.

Чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта работа равна энергии конденсатора, которую можно определить по формулам: Еэл = hello_html_m62dfb43d.gif = hello_html_3b656d32.gif = hello_html_7afeaf2a.gif.

Все разнообразие конденсаторов можно разделить на два типа: по виду диэлектрика конденсаторы бывают вакуумные, воздушные, бумажные, стеклянные, электролитические и другие. А вот по возможности изменять емкость - это конденсаторы постоянной и переменной емкости.

Для получения нужной электроемкости конденсаторы можно соединять в батареи, используя последовательный и параллельный способ, как в случае с резисторами. Рассмотрим параллельный способ соединения конденсаторов. Если заряд на обкладке первого конденсатора обозначим q1, а на обкладке второго - через q2, то по закону сохранения заряда общий заряд будет равен сумме зарядов q1 и q2. Разность потенциалов (напряжение) между обкладками остается неизменной. Общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей конденсаторов С1 и С2. Собщ = С1 + С2. При последовательном соединении конденсаторов, суммарный заряд не меняется. Общая разность потенциалов на обкладках конденсаторов равна сумме разности потенциалов на концах первого и разности потенциалов на обкладках второго конденсатора Uобщ = U1 + U2. При последовательном соединении складываются обратные величины емкостей: hello_html_m442dcd32.gif = hello_html_m3312a7d5.gif + hello_html_m73e42d52.gif. Найденная емкость конденсатора при последовательном соединении всегда меньше наименьшей емкости.

Так как конденсаторы способны накапливать электрическую энергию, а затем ее мгновенно отдавать, то они имеют широкую область применения: радиотехника и электротехника; в фототехнике всем известная фотовспышка; в лазерной технике; в элементах памяти ЭВМ и любимом вами компьютере (ведь под крышками цифр и символов клавиатуры компьютера стоят конденсаторы); конденсатор нашел применение при измерении влажности воздуха и древесины; в системе защиты от короткого замыкания.

Таким образом, вы видите насколько прочно вошли в нашу жизнь эти накопители энергии - конденсаторы. Но следует помнить, что заряженный конденсатор опасен для жизни.

Свободные электромагнитные колебания

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из катушки индуктивностью L и конденсатора электроемкостью C. Если предварительно зарядить конденсатор, то получим колебательный контур.

Система, в которой возникают колебания, называется колебательный контур. Он состоит из последовательно соединенных катушки и конденсатора.

1) В начальный момент времени конденсатор имеет максимальный заряд, обладает максимальной энергией.

2) В следующий момент времени конденсатор начинает разряжаться. В цепи появляется ток. По мере разрядки конденсатора ток в цепи и в катушке нарастает. Из-за явления самоиндукции это происходит не мгновенно. Энергия катушки становится максимальной.

3) Электрические заряды вновь накапливаются на конденсаторе, но обкладка конденсатора, первоначально заряженная положительно, будет заряжена отрицательно. Энергия конденсатора максимальная.

4) Конденсатор разряжается, но ток протекает уже в обратном направлении.

Этот процесс будет повторяться снова и снова. Возникнут электромагнитные колебания. Если отсутствуют потери (R=0), то сила тока, заряд и напряжение со временем изменяются по гармоническому закону.

http://fizmat.by/pic/PHYS/page450/im1.gif

q = q0cosωt I0 = q0ω

I = I0cos(ωt + hello_html_50661fa5.gif)

U = U0cos(ωt + π)







Период колебаний. Формула Томсона.

Наименьший промежуток времени, в течение которого происходит переход зарядов с одной обкладки конденсатора на другую и обратно, называется периодом свободных электромагнитных колебаний.

T = 2πhello_html_m554fa5b2.gif, где Т – период электромагнитных колебаний; L – индуктивность катушки; С – электроемкость конденсатора. [T] = 1c; [L] = 1Гн; [C] = 1Ф.

Энергия колебательного контура.

Если пренебречь потерями (R=0), то полная энергия колебательного контура остается постоянной. Выполняется закон сохранения энергии.

W = hello_html_m1fac9366.gif + hello_html_78384331.gif = const, где W – полная энергия колебательного контура; hello_html_m1fac9366.gif – энергия конденсатора; hello_html_78384331.gif – энергия катушки.

4.Закрепление изученного.

1.Емкость конденсатора – это

а) объем пространства между пластинами

б) суммарный объем его пластин

в) отношение суммарного заряда на пластинах к разности потенциалов между пластинами

г) отношение модуля заряда на одной из пластин к разности потенциалов между ними

2.Конденсатор емкостью 0,01 Ф заряжен до напряжения 20 В. Какой энергией обладает конденсатор?

а) 0,1 Дж б) 0,2 Дж в) 2 Дж г) 4 Дж

3.Если заряд на конденсаторе постоянной емкости увеличить в 2 раза, то энергия электрического поля конденсатора:

а) не изменится в) уменьшится в 2 раза

б) увеличится в 2 раза г) увеличится в 4 раза

4.Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора, расстояние между которыми 4 см и напряженность электрического поля между которыми 80 В/м, равна:

1) 320В 2) 3,2В 3) 20В 4) 200В

5.Два последовательно соединенных конденсатора (С1 = 2 мкФ и С2 = 4 мкФ) присоединены к источнику постоянного напряжения U = 120 В. Определить напряжение на первом конденсаторе.

Ответы:

1. г. 2. б (Е = СU2/2 = 0,2 Дж). 3. г (Е = q2/2С, т.к. заряд увеличится в 2 раза, а он возводится в формуле в квадрат, то энергия увеличится в 4 раза). 4. б (U = Еd = 3,2В). 5. Решение: При последовательном соединении конденсаторов q = q1 = q2. Но, с другой стороны, можно записать: q = С1U1 = С2U2 (1). Для данного вида соединения конденсаторов сумма напряжений Uи U2 равна напряжению источника тока: U = U+ U2 (2). В равенство (1) подставим значение U2 из (2): U2 = U - U1; С1U1 = С2( U - U1). Из полученного уравнения находим напряжение на первом конденсаторе: U= С2U/(С1 +  С2). После подстановки численных значений получим ответ: 80 В.

5.Домашнее задание: § 54-55.



Урок 46 «Получение электромагнитных колебаний. Принципы радиосвязи и телевидения».

Дата:

Цели:

Образовательные: раскрыть физический принцип радиотелефонной связи; ознакомить учащихся с устройством простейшего радиоприёмника; объяснить принцип радиолокации и рассмотреть его применение; ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн.

Развивающие: развивать познавательный интерес учащихся, умение логически мыслить и обобщать.

Воспитательные: воспитывать интерес к предмету, показать вклад отечественных ученых в мировой науке.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Человек живет в океане электромагнитных волн. Его ежедневно, ежечасно окружают различные излучения. Одним из самых известных являются радиоволны. Это электромагнитные волны с длиной волны от долей миллиметра до нескольких километров. Название волн определено по их предназначению и для радиоволн характерны все свойства электромагнитных волн. Получение и регистрация электромагнитных волн подтолкнуло физиков и техников всего мира к поискам средств совершенствования излучателя и приемника, практического использования этих устройств. И, когда 7 мая 1895 года А.С. Попов продемонстрировал прибор для приема электромагнитных волн, началась эра радио. Итак, сегодня на уроке мы познакомимся с изобретением радио, рассмотрим принципы радиосвязи, и узнаем что такое радиолокация.

Но прежде чем перейти к изучению новой темы, давайте вспомним, о чем мы говорили на прошлых занятиях: Что такое электромагнитная волна? Кто теоретически доказал существование электромагнитных волн? (Максвелл) Кто получил электромагнитные волны на практике? (Герц) Как называется система, в которой получают электромагнитные волны? (Вибратор Герца)

3.Изучение нового материала.

У каждого из вас в кармане есть телефон. Мы привыкли к этому и считаем это обычным явлением. И мало кто из вас задумывался о том, сколько труда было затрачено людьми на создание такой, казалось бы, простой вещи. Путь к созданию наших современных сотовых телефонов начинался почти 150 лет назад. Ведь именно в 1864 году британским физиком Джеймсом Максвеллом было предсказано существование электромагнитных волн. Именно с помощью них мы связываемся по телефону друг с другом.

 А были ли в древности другие средства связи? В истории человечества одним из первых средств связи были сигнальные костры. В Древней Греции уже применялся простейший код - костровый дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Во времена Ньютона появились подзорные трубы, что позволило создать систему костровой связи с ретрансляторами, находящимися на расстоянии, большем 10 км. Имеются сведения, что в течение 20 мин можно было телеграфировать сообщение на расстояние в несколько сотен километров.

Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. Он создал азбуку, в которой каждая буква алфавита зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграф получил образное название "говорящая молния". Телеграфные провода, подвешенные на столбах, начали простираться на многие километры. В 1876 г. американским инженером А.Г. Беллом был изобретен телефон. Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи. 7 мая 1895 г. А.С. Попов публично демонстрировал радиоприемник, а в сентябре того же года, присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, вел запись принимаемых сигналов на ленту. Итак, именно Попову впервые удалось осуществить беспроводную передачу данных с помощью электромагнитных волн на заседании Русского физико-химического общества. К заслугам Попова относится создание приемной антенны, которая может принимать большое количество энергии и именно в ней должен индуцироваться переменный ток.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи стала радиотелефонная связь – передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн. Стала она возможной благодаря созданию в 1913г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.

Давайте посмотрим на его схему. Основная часть любого генератора - триод (состоит из анода, катода и сетки). Давайте посмотрим на схему и разберемся, как устроена передающая часть (рис. 154 а): во-первых, это ГВЧ (сейчас они изменены - стали меньше в размерах и мощнее), он соединен с модулятором и на него же поступает еще и звук с микрофона (в котором механические колебания преобразуются в низкочастотные электрические). Колебания от микрофона и от ГВЧ соединяются в модуляторе, и после усиления промодулированный сигнал поступает на передающую антенну и выходит в эфир. Слово «модуляция» означает размеренность. Как же она осуществляется и из чего состоит? В модуляторе происходит объединение двух сигналов, в результате чего мы получаем высокочастотную составляющую в соответствии с сигналом низкой частоты. Такой процесс называется амплитудной модуляцией.
Теперь поговорим о приемной части (рис. 154 б): сигнал, который мы отправили, должен прийти к приемнику этого сигнала, и мы должны его превратить в сигнал со звуковой частотой. Из каких же частей состоит приёмник и какие тут преобразования происходят? 1- приём антенна; 2 – детектор. Обращаю внимание, что в нем происходит процесс отделения высокочастотной составляющей от низкочастотной; далее сигнал усиливается; затем идет на динамик.

Давайте посмотрим, как же устроен детекторный радиоприемник. Основная часть - закрытый колебательный контур (изменяя емкость конденсатора - настраиваем нужную частоту), к нему присоединена приемная антенна. Роль детектора играет полупроводниковый диод. Но сигнал поступает с помехами и, чтобы их убрать, используют фильтр-конденсатор. Он не только убирает помехи, но и производит сглаживание пульсирующего тока. После сигнал через сопротивление идет на динамик.

Обратимся к процессам, которые происходят внутри приемника, и посмотрим на сигналы, которые в нем преобразуются. Сам процесс детектирования это и есть преобразование сигнала. Как мы говорили, на приемную антенну поступает промодулированный сигнал. Пройдя детектор, образуется пульсирующий ток. Нижняя часть отсечена, т.к. ток через диод идет в одном направлении. Фильтр (конденсатор) каждые полпериода заряжается и разряжается, это приводит к тому, что образуется сглаживание и появляется линия, которая соответствует низкочастотной составляющей. А после сопротивления получаем сигнал соответствующий низкочастотной составляющей. Далее этот сигнал идет на динамик, в котором преобразуется его в механическую волну – звук.

Если говорить о телевидении, то там происходит то же самое, только на модулятор посылают еще один сигнал - изображение. Соответственно телевизор должен разделить сигнал на 3 части (звук, изображение и управляющий сигнал-синхронизация).

Кроме телевидения и радиовещания электромагнитные волны находят применение в радиолокации. Радиолокация - обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн. R = c hello_html_5befa45d.gif. В основе принципа лежит свойство отражения электромагнитных волн. Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.

4.Закрепление изученного.

Что называется радиосвязью? Какой процесс называется модуляцией? Что называется детектированием? Что такое радиолокация и где она применяется?

5.Решение задач.

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

2.На какой частоте корабли передают сигналы бедствий SOS если по Международному соглашению длина волны равна 600 м? (Ответ: 5∙105Гц)

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

6.Викторина.

1.Почему возникают радиопомехи, когда рядом проходит трамвай? (Ответ: Корпус трамвая металлический, он отражает падающие на него электромагнитные волны).

2.Могут ли космонавты при выходе в открытый космос разговаривать друг с другом без радиоустройств? (Ответ: Нет, т.к. в вакууме звуковые волны не распространяются. Однако, если космонавты соприкоснутся шлемами скафандров, они смогут услышать друг друга).

3.Как изменится частота электромагнитных колебаний в контуре, если в катушку ввести железный стержень? (Ответ: Индуктивность катушки увеличится, следовательно, частота колебаний контура уменьшится).

4.Радиоприёмник можно настраивать на приём радиоволн различной длины. Что нужно для перехода к приёму более длинных волн: сближать или раздвигать пластины конденсатора контура? (Ответ: Чем больше длина волны, тем меньше её частота. Чтобы частота электромагнитной волны уменьшилась, ёмкость конденсатора нужно увеличить, а для этого пластины конденсатора надо сдвинуть).

5.Почему радиоприёмник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под эстакадой или под мостом? (Ответ: Мост или эстакада сделаны из металлоконструкций, которые хорошо отражают и поглощают электромагнитные волны, т.е. создают экран, непроницаемый для электромагнитных волн).

7.Домашнее задание: § 56, упр. 47.

















Урок 47 «Интерференция света. Электромагнитная природа света».

Дата:

Цели:

Образовательные: познакомить учеников с понятием интерференции, показать возможность использования интерференции света в современной науке и технике (просветление оптики, кольца Ньютона); сформировать у обучающихся представление о свете как электромагнитной волне.

Развивающие: развивать познавательный интерес учащихся, умение логически мыслить и обобщать.

Воспитательные: воспитание самостоятельности, ответственности.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

В 1896 году русский ученый А.С. Попов с помощью сконструированных им передатчика и приемника радиосигналов передал первую в мире радиограмму, состоящую из двух слов: «Генрих Герц». На какое расстояние была передана эта радиограмма, если расстояние от передатчика до приемника радиосигналы преодолели приблизительно за 8,3∙10-7с? (Ответ: 249м) Какие выводы относительно электромагнитных волн вытекали из теории Максвелла? Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне? Какие отношения между длиной волны, ее скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн? Когда и кем были впервые получены электромагнитные волны? Приведите примеры применения электромагнитных волн.

3.Изучение нового материала.

Интерференция света, пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн, т.е. - сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией.

Интерференция света наблюдается на экране или иной поверхности в виде характерного чередования светлых и темных полос или пятен (для монохроматического света) или окрашенных участков - для белого света. Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебаний была одинакова. Источники, удовлетворяющие этим параметрам, называются когерентными. Когерентными называют и созданные ими волны. Только при сложении когерентных волн образуется устойчивая интерференционная картина.

Когерентность (от лат. cohaerens — находящийся в связи), согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов. Если разность фаз 2 колебаний остается постоянной во времени или меняется по строго определенному закону, то колебания называются когерентными. Колебания, у которых разность фаз изменяется беспорядочно и быстро по сравнению с их периодом, называются некогерентными.

В 1802 году английский ученый Томас Юнг (1773-1829) один из основоположников волновой теории света сформулировал принцип интерференции. Томас Юнг поставил опыт по сложению пучков света от двух источников, в результате получил не меняющуюся во времени картину, состоящую из чередующих полос светлых и темных. Томас Юнг первым пришел к мысли о возможности объяснения цветов на поверхности мыльной пленки. Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света и толщины пленки. Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, обеспечивается тем, что они являются частями одного и того же светового пучка.

Различие связано с различием длины волны. Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны.

Условие максимума: пусть разность хода между двумя точками ∆d = l1l2, тогда условие максимума: ∆d = 2khello_html_m53c8bd1a.gif = , т.е. на разности хода волн укладывается четное число полуволн (k = 1, 2, 3, ...).

Условие минимума: пусть разность хода между двумя точками d = l1l2, тогда условие минимума: d = (2k + 1)hello_html_m53c8bd1a.gif, т.е. на разности хода волн укладывается нечетное число полуволн (k = 1, 2, 3, ...).

Интерференция света в тонких пленках: различные цвета тонких пленок - результат интерференции двух волн, отражающихся от нижней и верхней поверхностей пленки. При отражении от верхней поверхности пленки происходит потеря полуволны. Следовательно, оптическая разность хода ∆d = 2dn - hello_html_m53c8bd1a.gif. Тогда условие максимального усиления интерферирующих лучей в отраженном свете следующее: 2dn - hello_html_m53c8bd1a.gif = . Если потерю полуволны не учитывать, то 2dn = .

Кольца Ньютона: интерференционная картина в тонкой прослойке воздуха между стеклянными пластинами - кольца Ньютона. Волна 1 - результат отражения ее от точки А (граница стекло - воздух). Волна 2 - отражение от плоской пластины (точка В, граница воздух - стекло). Волны когерентны: возникает интерференционная картина в прослойке воздуха между точками А и В в виде концентрических колец. Зная радиусы колец, можно вычислить длину волны, используя формулу r = hello_html_2a002388.gif, где r - радиус кольца, R - радиус кривизны выпуклой поверхности линзы.

Применение интерференции: проверка качества обработки поверхностей до одной десятой, определяется по искривлению интерференционных полос; для точного измерения преломления газов и других веществ, длин световых волн; просветление оптики.hello_html_m9f483ab.png

В XVII веке почти все одновременно начали свое существование совершенно различные теории о том, что такое свет, и какова его природа. Свет, в узком смысле - электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4,0∙1014 - 7,5∙1014 Гц). Длина волн от 760 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый). В широком смысле - то же, что и оптическое излучение.

Ньютон придерживался корпускулярной теории, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны. Гюйгенс утверждал, что свет – это волны, распространяющиеся в особой среде – светоносном эфире, заполняющим пространство и проникающим во внутрь тела, всех тел. Обе эти теории существовали параллельно. Ни одна из них не могла одержать решительную победу.

Такое неопределенное положение относительно природы свет длилось до начала XIX века, когда были изучены явления интерференции и дифракции (огибание светом препятствий). Эти явления присущи только волновому движению. Работами Максвелла были заложены основы электромагнитной теории света. В основе электромагнитной теории света лежит факт совпадения скорости света со скоростью распространения электромагнитных волн. Из теории Максвелла вытекает, что электромагнитные волны являются поперечными. К тому времени поперечность световых волн уже была доказана экспериментально. Поэтому Максвелл обосновано считал поперечность электромагнитных волн еще одним важным доказательством справедливости электромагнитной теории света. После экспериментов Герца теория света получила первое экспериментальное подтверждение. Было доказано, что электромагнитные волны при своем распространении обнаруживают те же свойства, что и световые: отражение, преломление, интерференцию, поляризацию. Световые волны – это электромагнитные волны. В электромагнитной волне векторы Е и В перпендикулярны друг другу. В естественном свете колебания напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В происходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волны.

Однако в начале XX века оказалось, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц. Были обнаружены квантовые свойства света. Свет имеет корпускулярно-волновые свойства. Квантовые и волновые свойства не исключают друг друга, а дополняют. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко при больших. Частицы электромагнитного излучения называются фотонами или квантами.

4.Закрепление изученного.

В виде каких волн ученые представляли себе свет в начале XIX века? Чем была вызвана необходимость выдвижения гипотезы о существовании светоносного эфира? Какие предположения о природе света было сделано Максвеллом? Какие общие свойства света и электромагнитных волн явились основание для такого предположения? Как называется частица электромагнитного излучения? В чем заключается суть опыта Юнга, что этот опыт доказывает и когда поставлен? Что можно сказать о частоте (или длине волны) световых волн различных цветов? Можно ли измерить расстояние между Землей и Луной с помощью звуковой или ультразвуковой волны? По графику, изображенному на рис. 1, определите амплитуду силы тока, период и частоту.

hello_html_754fca6.pnghello_html_665b1112.png

Рисунок 1 Рисунок 2

В катушке с током существует магнитное поле, которое меняется в соответствии с изменением тока, график на рисунке 2. В какие промежутки времени около торца катушки можно обнаружить не только магнитное, но и электрическое поле? (Ответ: в любой промежуток времени, т.к. переменное магнитное поле порождает переменное электрическое).

5.Домашнее задание: § 57-58.



























Урок 48 «Преломление света. Показатель преломления. Дисперсия света».

Дата:

Цели:

Образовательные: формирование понятий «абсолютный показатель преломления», «относительный показатель преломления», дисперсия света; формировать умение объяснять физические явления, зная закон преломления света.

Развивающие: совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся; развивать умение видеть физические явления в окружающем мире.

Воспитательные: развитие интереса к предмету и потребности к углублению и расширению знаний.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Повторим законы отражения света, которые мы изучали в 8 классе.

3.Изучение нового материала.

Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. В этом нас могут убедить простые наблюдения.

Демонстрация: карандаш в стакане. Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону. Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением.

Демонстрация: положим на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред - преломлением света.

Закон преломления света: падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Данное утверждение совместно с уравнением, согласно которому отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, представляет собой закон преломления света: hello_html_m1653b3dc.gif = n12, где n21 - относительный показатель преломления второй среды относительно первой. При изменении угла падения α меняется и угол преломления β, но при любом угле падения отношения синусов этих углов остается постоянным для данных двух сред. Если луч переходит в какую-либо среду из вакуума: hello_html_m1653b3dc.gif = n, где n - абсолютный показатель преломления второй среды.

Абсолютный показатель преломления – физическая величина, равная отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в эту среду. Чем больше у вещества показатель преломления, тем более оптически плотным считается это вещество. Например, рубин – среда оптически более плотная, чем лёд.

Закон преломления света был установлен опытным путем в XVII веке голландским учёным Снеллиусом в 1621 году. Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком Пьером Ферма и голландским физиком Христианом Гюйгенсом. Они доказали, что: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах: hello_html_m1653b3dc.gif = n12 = hello_html_m71d2abc1.gif.

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой. Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого - меньше, чем для фиолетового.

Разбор рис. 161 в учебнике. Что произошло с лучами? Что влияло на ход лучей? Ученики пытаются ответить на поставленные вопросы. Если не получилось, значит, ищем ответы в учебнике. (Ответы: Лучи синего цвета, имеющие большую частоту, чем красные, преломились сильнее красных. Абсолютный показатель преломления стекла n, из которого изготовлена призма, зависит не только от свойств стекла, но и от частоты (от цвета) проходящего через него света. Скорость распространения синих лучей в стекле меньше скорости красных). Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества и скорости света в нем от частоты световой волны.

4.Закрепление изученного.

В повести В.Катаева «Белеет парус одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика приятно горели. Весло, опущенное в прозрачную воду, казалось сломанным». Почему весло казалось сломанным? Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят крупнее, чем на самом деле?

Тест по теме «Преломление света. Дисперсия», 2 варианта

5.Домашнее задание: § 59-60.



Урок 49 «Цвета тел. Спектрограф и спектроскоп. Типы оптических спектров. Спектральный анализ».

Дата:

Цели:

Образовательные:  формирование понятия спектральный анализ, рассмотреть типы оптических спектров.

Развивающие: развитие у школьников теоретического, творческого мышления.

Воспитательные: пробуждение интереса к изучению физики.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Солнечный свет всегда был и остаётся для человека символом радости, вечной юности, всего лучшего, что может быть в жизни.

3.Изучение нового материала.

Свет - это электромагнитные волны и ничего больше. Длина световой волны очень мала. Представьте себе среднюю морскую волну, которая увеличилась бы настолько, что заняла бы весь Атлантический океан - от Америки до Лиссабона в Европе. Длина световой волны при том же увеличении лишь не намного превысила бы ширину страницу книги. Откуда берутся эти электромагнитные волны? Источник их - Солнце. Вместе с видимым излучением Солнце посылает нам тепловое излучение, инфракрасное и ультрафиолетовое. Высокая температура Солнца - главная причина рождения этих электромагнитных волн. Солнечный свет имеет много тайн. Одна из них - явление дисперсии. Первым его обнаружил великий английский физик Исаак Ньютон в 1666 году, занимаясь усовершенствованием телескопа. Это открытие стало в истории науки весьма значительным. Опыт Ньютона был гениально прост: пучок солнечного света, прошедшего через отверстие в ставне, учёный направил на призму и увидел на противоположной стене яркую цветную полоску. Эту полоску он и назвал спектром (от латинского слова «видение»), а само видение назвали «дисперсия», от латинского слова «разбрасываю».

Сколько цветов в солнечном спектре и в радуге? Общая уверенность, что цветов семь - одно из заблуждений. Предлагаю ещё раз вглядеться в спектр. Отчётливо видно только пять цветов: красный, жёлтый, зелёный, голубой, фиолетовый. Назовём их основными. Они не имеют резких границ, а переходят один в другой постепенно, так что кроме основных цветов различаются промежуточные оттенки. Значит, в солнечном спектре либо пять цветов, либо девять, если считать ещё промежуточные (красно-жёлтый, жёлто-зелёный, зелёно-голубой, фиолетово-голубой).

Ньютон первоначально различал тоже только пять цветов. Описывая свой знаменитый опыт, он говорил: «Спектр оказался окрашенным и притом так, что часть наименее преломлённая, была красною; верхняя же, наиболее преломлённая часть у конца окрашена в фиолетовый цвет. Пространство между этими крайними цветами имело жёлтую, зелёную и голубую окраску».

Откуда же появилось число семь? Стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти цветам ещё два. Это пристрастие к числу семь - в сущности отголосок астрологии и древнего учения о «музыке сфер» (поговорка «на седьмом небе»). Что же касается радуги, то здесь не удаётся заметить и пяти оттенков. Обычно мы видим три цвета: красный, зелёный и фиолетовый; иногда различается жёлтый; иногда радуга заключает довольно широкую белою полосу. Можно сказать, что пять основных цветов тоже условны. Если учитывать каждый поддающийся улавливанию с помощью приборов оттенок цвета, то в спектре, можно насчитать их свыше 150.

Выводы: Белый цвет имеет сложную структуру; призма разложила белый цвет на составляющие части.

Теперь рассмотрим, каким образом глаз воспринимает цвет предметов. После открытия дисперсии света основной величиной, определяющей цвет света, стала длина его волны. Главный цветоприёмник – сетчатка глаза. Зная длину волны испущенного и условия его распространения, можно наперёд с высокой степенью точности сказать, какой цвет увидит глаз.

Может быть так, что сетчатка глаза плохо воспринимает один из основных цветов или совсем на него не реагирует. Тогда у этого человека нарушается цветоощущение. Такой недостаток зрения называется дальтонизмом по имени английского учёного Д.Дальтона, который сам страдал таким расстройством зрения и впервые описал его. Дальтоников не допускают к вождению транспорта. Хорошее цветоощущение очень важно для людей ряда профессий: моряков, лётчиков, хирургов, художников. Созданы специальные приборы – аномалоскопы для исследования нарушений цветного зрения.

Восприятие цвета человеком связано с большими эмоциями. Один из первых исследователей цвета, известный немецкий поэт И.В. Гёте, писал о возможностях цвета создавать настроение: жёлтый – веселит и бодрит, зелёный – умиротворяет, синий – вызывает грусть. Цвет делает вещи «тяжёлыми», «лёгкими», «холодными», «горячими». Наиболее благоприятное влияние на производительность труда оказывают зелёный и жёлтый цвета: они обостряют зрение, ускоряют реакции, обостряют слух. Красный цвет возбуждает; это цвет победы, революции, подъёма. Длительное действие красного цвета создаёт усталость. Зелёный цвет помогает быстро снять болевые ощущения. Во Франции, вблизи Парижа, есть неврологическая клиника, где лечат цветом.

4.Работа с учебником.

Ответить на вопросы после § 62-63.

5.Домашнее задание: § 61-63.



Урок 50 «Поглощение и испускание света атомами. Происхождение линейчатых спектров».

Дата:

Цели:

Образовательные:  познакомить учащихся со спектрами излучения и поглощения, на основе представлений учащихся о строении атома объяснить существование линейчатых спектров, рассмотреть механизмы возбуждения атомов, виды спектров.

Развивающие: на примере истории развития научных представлений о строении атома формировать у учащихся научное мировоззрение, умение выделять и описывать физические явления, строить гипотезы.

Воспитательные: формировать умение коллективно работать, давать само и взаимооценку.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что называют сплошным спектром? Что называют линейчатым спектром?

3.Изучение нового материала.

Все источники не дают свет строго определенной длины волны. Распределение излучения по частотам характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения.

Совокупность частот (или длин волн), которые содержатся в излучении какого-либо вещества, называют спектром испускания. Они бывают трех видов. Сплошной - это спектр, содержащий все длины волны определенного диапазона от красного с  λк = 7,6∙107 и до фиолетового λф = 4∙1011   м. Сплошной спектр излучают нагретые твердые и жидкие вещества, газы, нагретые под большим давлением. Линейчатый - это спектр, испускаемый газами, парами малой плотности в атомарном состоянии. Состоит из отдельных линий разного или одного цвета, имеющих разные расположения. Каждый атом излучает набор электромагнитных волн определенных частот. Поэтому каждый химический элемент имеет свой спектр. Полосатый - это спектр, который испускается газом в молекулярном состоянии. Линейчатые и полосатые спектры можно получить путем нагрева вещества или пропускания электрического тока.

Спектры поглощения получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы которого находятся в невозбужденном состоянии. Спектр поглощения - это совокупность частот, поглощаемых данным веществом. Согласно закону Кирхгофа, вещество поглощает те линии спектра, которые и испускает, являясь источником света.

Открытие спектрального анализа вызвало живой интерес даже у публики, далекой от науки, что по тем временам случалось весьма не часто. Как всегда в таких случаях, досужие любители отыскали множество других ученых, которые якобы все сделали задолго до Кирхгофа и Бунзена. В отличие от множества своих предшественников, Кирхгоф и Бунзен сразу же поняли значение своего открытия. Они впервые отчетливо уяснили себе (и убедили в этом других), что спектральные линии - это характеристика атомов вещества. После открытия Кирхгофа и Бунзена 18 августа 1868 г. французский астроном Пьер-Жюль-Сезар Жансен во время солнечного затмения в Индии наблюдал в спектре солнечной короны желтую линию неизвестной природы. Два месяца спустя английский физик Джозеф Норманн Локьер научился наблюдать корону Солнца, не дожидаясь солнечных затмений и при этом обнаружил в ее спектре ту же желтую линию. Неизвестный элемент, который его испускал, он назвал гелием, т.е. солнечным элементом. Оба ученых написали о своем открытии письма во Французскую академию наук, оба письма пришли одновременно и были зачитаны на заседании Академии 26 октября 1868 г. Такое совпадение поразило академиков, и они решили в честь этого события выбить памятную золотую медаль - с одной стороны профиль Жансена и Локьера, с другой - бог Апполон на колеснице и надпись: «Анализ солнечных протуберанцев».

На Земле гелий был открыт в 1895 г. Уильямом Рамзаем в минералах тория.

Исследования спектров испускания и поглощения позволяет установить качественный состав вещества. Количественное содержание элемента в соединении определяется путем измерения яркости спектральных линий.

4.Закрепление изученного.

Какой спектр дают раскаленные добела металлы, расплавленный металл? В какой агрегатном состоянии в лабораториях спектрального анализа исследуют любое вещество для определения его элементарного состава? Почему в спектре поглощения одного и того же химического элемента темные линии точно расположены в местах цветных линий линейчатого спектра излучения?

5.Домашнее задание: § 64.



Урок 51 Лабораторная работа №6 «Наблюдение сплошного и линейчатого спектров испускания».

Дата:

Цели: выделить основные отличительные признаки сплошного и линейчатого спектров.

Приборы и материалы: фотографии сплошного и линейчатого спектров испускания.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

1.Выделить основные цвета сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности.

2.Наблюдать линейчатые спектры натрия, водорода, гелия. Записать наиболее яркие линии спектров.

3.Отвеить на вопросы (пользуясь учебником §62-63): Что называют сплошным спектром? От света каких тел получается сплошной спектр? Что называют линейчатым спектром? От каких источников света получаются линейчатые спектры? В чем отличие между спектрами испускания и поглощения? Что называют спектральным анализом? Как проводится спектральный анализ? В каких областях используют спектральный анализ?

4.Сделайте вывод.

3.Домашнее задание: упр. 50.

















































































Урок 52 Решение задач по теме «Электромагнитное поле».

Дата:

Цели:

Образовательные: закрепить знания учащихся по теме «Электромагнитное поле».

Развивающие: развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы).

Воспитательные: формировать коммуникативные умения учащихся.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Электромагнитные колебания (открытие, наблюдение, понятие о колебательном контуре). Превращение энергии в колебательном контуре. Переменный ток (генератор переменного тока). Емкость в цепи переменного тока. Индуктивность в цепи переменного тока.

3.Решение задач.

1.Морской сигнал бедствия SOS передается на длине волны 0,6 км. Определите частоту (МГц) передаваемого сигнала. (Ответ: 0,5)

2. Приемный контур прибора состоит из катушки с индуктивностью 4 мкГн и конденсатора с емкостью 100 пФ. На какую длину электромагнитной волны лучше всего реагирует контур? (Ответ: 37,7)

3.Частота повторения импульсов радиолокатора 1000 Гц, длительность самого импульса можно пренебречь. Какова максимальная дальность (км) обнаружения цели локатором? (Ответ: 150)

4.В колебательном контуре радиоприемника происходят свободные электромагнитные колебания. Если максимальный заряд конденсатора 10 нКл, а максимальный ток 0,1 А, то какова длина волны, на которую настроен контур? (Ответ: 188)

4.Самостоятельная работа.

Вариант 1

1.В однородной прозрачной среде свет распространяется

1) прямолинейно, 2) криволинейно, 3) преломляется

2.На границе раздела двух сред свет частично

1) отражается, 2) преломляется, 3) отражается и преломляется

3.При переходе из вакуума в среду скорость света

1) уменьшается в п раз, 2) увеличивается в п раз, 3) не изменяется.

4.В каком случае угол падения равен углу преломления?

1) Только когда показатели преломления сред одинаковы.

2) Только тогда когда падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.

3) Когда показатели преломления сред одинаковы: падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.

5.Более оптически плотная та среда, в которой ...

1) скорость света меньше чем в вакууме.

2) скорость света больше чем в вакууме.

3) скорость света равна скорости света в вакууме.

Вариант 2

1.Скорость распространения электромагнитных вол в вакууме равна:

1) 200 км/ч 2) 300000000 м/с 3) 301 м/с

2.Свет – это:

1) Электромагнитные волны, способные вызывать у человека зрительные ощущения;

2) волны, которые распространяются только в пределах прямой видимости;

3) линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

3.Назовите явления, вызванные прямолинейным распространением света.

1) отражение света; 2) образование тени; 3) преломление света

4.В каком случае угол падения, отражения и преломления между собой равны?

1) Когда свет падает перпендикулярно границе раздела двух сред.

2) Такого не может быть.

3) Когда вторая среда имеет большую оптическую плотность.

5.Если угол падения луча на поверхность раздела двух сред уменьшается, то относительный показатель преломления этих сред:

1) уменьшается, 2) увеличивается, 3) не меняется.

5.Домашнее задание: Р. №998.









Урок 53 Контрольная работа №4 «Электромагнитное поле».

Дата:

Цель: определить уровень овладения знаниями, умениями и навыками.

Тип урока: урок контроля, оценки и коррекции знаний.

Вид урока: контрольная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Контрольная работа.

Вариант 1

1.Пользуясь формулой Томсона, рассчитать индуктивность, если период свободных электромагнитных колебаний равен 30 с, а электроемкость составляет 10 мкФ. (Ответ: 22,95∙105 Гн)

2.Зная закон Джоуля-Ленца, найти сопротивление проводника, если за 1 мин. при силе тока, равной 3 А, выделилось 200 кДж теплоты. (Ответ: 370,4 Ом)

3.Определить энергию электрического поля, если электроемкость конденсатора равна 20 пФ, а его заряд 1,5∙10-4 Кл. (Ответ: 560 Дж)

4.Определить электроемкость конденсатора, если заряд равен 2,05∙10-3 Кл, а напряжение в цепи равно 180 В. (Ответ: 0,011∙10-3 Ф)

Вариант 2

1.Пользуясь формулой Томсона, рассчитать электроемкость, если период свободных электромагнитных колебаний равен 15 с, а индуктивность составляет 20 Гн. (Ответ: 0,28 Ф)

2.Зная закон Джоуля-Ленца, найти силу тока в цепи, если за 5 мин. проводник сопротивлением 20 Ом выделил 24 кДж тепла. (Ответ: 2 А)

3.Определить энергию электрического поля, если конденсатор электроемкостью 15 пФ зарядили до напряжения 200 В. (Ответ: 0,3∙10-6 Дж)

4.Определить напряжение, если электроемкость конденсатора равна 3,5 мкФ, а значение этого заряда 1,9∙10-3 Кл. (Ответ: 540 В)



3.Домашнее задание: упр. 45.

































































Урок 54 «Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. α-, β- и γ-излучения. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома».

Дата:

Цели:

Образовательные:  ввести понятие радиоактивности, историю открытия этого явления, познакомить с разновидностями радиоактивных излучений, с выдающимися учеными.

Развивающие: развивать мировоззрение учащихся; навыки умений анализировать, сопоставлять факты и делать выводы.

Воспитательные: развивать умение выделять главное, работать в группе.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Сегодня мы начинаем изучать новый раздел физики, который называется ядерной физикой т.е. всё, что мы будем изучать в этой главе будем рассматривать на уровне  ядер. Ребята, из курса 7 класса вы помните, что предположение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческим философом Демокритом еще 2500 лет назад. Частицы были названы атомами, что означает неделимые. Таким названием Демокрит хотел подчеркнуть, что атом - это мельчайшая, простейшая, не имеющая составных частей и поэтому неделимая частица. Но примерно с середины XIX века стали появляться экспериментальные факты, которые ставили под сомнение представления о неделимости атомов. Результаты этих экспериментов наводили на мысль о том, что атомы имеют сложную структуру, и что в их состав входят электрически заряженные частицы.

3.Изучение нового материала.

Наиболее ярким свидетельством сложного строения атомов явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896г. Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. К таким веществам принадлежат соли урана, с которыми экспериментировал Беккерель. И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое-то излучение, которое пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку. Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования. Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам. Естественно ученые попытались обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы. В эту работу внесла большой вклад Мария Склодовская-Кюри.

В 1898г М. Склодовская-Кюри и др. ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты М. Склодовской-Кюри и ее мужем П. Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый неизвестный ранее химический элемент - полоний № 84, названный так в честь родины М. Склодовской-Кюри - Польши. Был открыт еще один элемент, дающий интенсивное излучение - радий № 88, т.е. лучистый. Само же явление произвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.

Радиоактивность - (лат) radio - излучаю, aсtivus - действенный. Радиоактивность – способность ядер некоторых атомов самопроизвольно превращаться в другие ядра, при этом испуская частицы.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В результате опыта, проведенного под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав. Рассмотрим, как проводился этот опыт.

В толстостенный свинцовый сосуд помещалась  крупица радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку (излучение радия направлено во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок.

Потом опыт изменяли, создали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального. Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом - отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.

Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами, отрицательно заряженные - бета-частицами, а нейтральные - гамма  квантами.

Некоторое время спустя в результате исследования некоторых физических характеристик и свойств этих частиц (электрического заряда, массы, проникающей способности) удалось установить, что гамма - кванты или лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение, скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн - 300000 км/с. Гамма - лучи обладают самой большой проникающей способностью. Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. При этом пучок бета-лучей расширяется при отклонении, что свидетельствует о разных скоростях частиц в пучке. Проникающая способность больше, чем у альфа-лучей. Они проникают в воздух до 20 м. Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз.  Обладают наименьшей проникающей способностью (они полностью поглощаются поставленным на их пути листком бумаги). Альфа - лучи проникают в воздух до 10 см.

Итак, явление радиоактивности, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.

Важным фактором, свидетельствующим о сложной внутренней структуре атомов, было открытие линейчатых спектров, а после открытия электрона в 1897 г. Дж.Дж. Томсоном стала очевидной связь явлений излучения и поглощения света атомами с наличием в них электронов.

Первая, достаточно разработанная модель атома была предложена в 1903 г. английским физиком Томсоном, открывшим электрон. По мысли Томсона, положительный заряд атома занимает весь объем атома и распределен в этом объеме с постоянной плотностью. Простейший атом - атом водорода - представляет собой положительный заряженный шар радиусом около 10-8 см, внутри которого находится электрон. У более сложных атомов в положительно заряженном шаре находится несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изюминок играют электроны. Томсон считал, что периодическая повторяемость химических свойства атомов и спектральные закономерности получат свое объяснение, если будут найдены радиусы концентрических оболочек внутри положительно заряженного шара, число электронов на каждой оболочке и закономерности их заполнения.

Томсон с помощью данной модели объяснил ряд физических явлений. Например, хорошая проводимость металлов объяснялась тем, что атомы металлов легко теряют часть электронов. Первая модель атома сыграла положительную роль: в дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, о потере электронов атомами. Однако скоро обнаружилось несоответствие модели реальной действительности. В частности, модель атома Томсона оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда. Масса электронов в несколько тысяч раз меньше массы атомов. Так как атом в целом нейтрален, то, следовательно, основная масса атома приходится на его положительно заряженную часть.

Для экспериментального исследования распределения положительного заряда, а значит, и массы внутри атома Эрнест Резерфорд предложил в 1906 г. применить зондирование атома с помощью а-частиц.

Анализируя результаты всех опытов, Резерфорд пришел к следующим выводам. Атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена вся масса атома, и из электронов вращающихся вокруг ядра по круговым орбитам. Размеры ядра составляют ничтожную долю атома (если атом водорода "раздуть" до размеров футбольной площадки, то ядро имело бы размер горошины, расположенной в центре площадки, а электрон был бы другой горошиной, облетающей первую по краю площадки). Заряд ядра совпадает с атомным номером данного элемента в таблице Менделеева (если за единицу заряда принять элементарный заряд). Число электронов равно заряду ядра, так что в целом атом является нейтральным. Проще всего устроен атом водорода. Заряд его ядра равен единице, а на орбите находится один электрон. У гелия заряд равен двум, а на орбите находится два электрона и т.д. На каждой орбите может быть ограниченное число электронов, так что число орбит растет по мере роста атомного номера. Из опыта Резерфорда непосредственно следует планетарная модель атома - подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца, отрицательно заряженные электроны вращаются под действием кулоновских сил притяжения вокруг положительно заряженного атомного ядра, расположенного в центре атома.

Модель атома, предложенная Резерфордом, была не в ладах с твердо установленными законами классической физики. Так, установлено было, что если заряд движется ускоренно, то он излучает электромагнитные волны. На этом основано действие антенны: заставляя электроны в антенне двигаться взад и вперед, т.е. ускоряться и тормозиться, мы тем самым заставляем их излучать радиоволны. Поскольку электрон движется по окружности, т.е. с определенным центростремительным ускорением, он должен излучать энергию. Но если он теряет энергию, он должен падать по спирали на ядро, как падает на Землю спутник, если он теряет энергию вследствие трения о воздух. Атом должен погибнуть за долю секунды, создав при этом вспышку света. Но ничего подобного не происходит, атомы существуют миллиарды лет. Атомы излучают свет, но не исчезают при этом. Таким образом, классические законы к планетарной модели атома неприменимы, потому что электрон - микрочастица, к которой неприменимы некоторые законы классической физики.

4.Закрепление изученного.

В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г? Кто из ученых занимался исследованием данных лучей? Как и кем было названо явление самопроизвольного излучения некоторыми атомами? В ходе исследования явления радиоактивности, какие неизвестные ранее химические элементы были открыты? Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения? Что представляют собой эти частицы? О чем свидетельствует явление радиоактивности?

5.Домашнее задание: § 65-66.



Урок 55 «Радиоактивные превращения атомных ядер. Сохранение зарядового и массового чисел при ядерных реакциях».

Дата:

Цели:

Образовательные:  изучить явление радиоактивности; радиоактивных превращений.

Развивающие: отработать навыки физической природы радиоактивности, радиоактивных превращений, продолжить развитие навыков работы с таблицами и схемами.

Воспитательные: способствовать развитию любознательности, формировать умение излагать свою точку зрения и отстаивать свою правоту.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Кто впервые наблюдал радиоактивное излучение урана? Как были названы новые химические элементы, способные к самопроизвольному излучению, обнаруженные супругами Кюри? Что такое радиоактивность? Кто впервые ввел термин "радиоактивность"? Что представляет собой альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение?

3.Изучение нового материала.

На предыдущем уроке мы обсуждали вопрос, связанный с очень важным экспериментом Резерфорда, в результате которого, мы теперь знаем, что атом имеет сложную структуру.

Предметом изучения стал элемент радий, который самопроизвольно излучает α-частицы.  Вместе с Резерфордом в опытах участие принимал Фредерик Содди. Содди химик, и поэтому свою работу он проводил именно в плане отождествления полученных элементов по их химическим свойствам. Именно Содди удалось выяснить, что α-частица – это есть не что иное, как ядро атома гелия. Когда произвели измерения, то выяснилось, что масса α-частицы – это 4 атомных единицы массы, а заряд α-частицы составляет 2 элементарных заряда. Сопоставляя эти вещи затем, накопив определенное количество α-частиц, ученые вдруг выяснили, что эти α-частицы превратились в химический элемент – газ гелий. Химические свойства гелия были известны, и благодаря этому Содди и утверждал, что, естественно, ядра, которые представляют собой α-частицы, захватили извне электроны и превратились в нейтральные атомы гелия.

Надо сказать, что в дальнейшем все усилия были направлены на изучение ядра атома. Стало понятно, что все процессы, которые происходят, происходят не с электронной оболочкой, не с электронами, которые окружают ядра, а с самими ядрами. Дело все в том, что именно в них, в ядрах, происходят какие-то преобразования, в результате чего образуются новые химические элементы.

Интересно заместить, что со временем радий превращается в совершенно другой элемент – радон. Дело все в том, что радий – это металл и отвечает всем химическим свойствам металла. А радон – это газ со всеми вытекающими свойствами. hello_html_m59285a80.gif hello_html_m1b3918ca.gif + hello_html_m7cf03fb0.gif (число, стоящее перед буквенным обозначением ядра сверху, называется массовым числом, а снизу – зарядовым числом (или атомным номером)).

Давайте посмотрим на эту реакцию, как она записывается, и обсудим результаты. У радия порядковый номер 88, его массовое число составляет 226. А у радона порядковый номер уже 86, массовое число 222, и, соответственно, появляется α-частица. Это не что иное, как ядро атома гелия. В данном случае мы записываем просто гелий.

Реакции, в результате которых образуются новые химические элементы, и при этом еще образуются какие-то новые излучения, получило название ядерных реакций.

Стало понятно, что это процессы, которые протекают внутри ядра, соответственно, обратились к другим элементам, и стало ясно, что вот такие ядерные реакции происходят и с другими элементами. Стало наблюдаться довольно широко явление радиоактивного превращения. 

Изучая различные химические элементы, ученым стало понятно, что существуют не только реакции с испусканием, излучением α-частицы, но и другие ядерные реакции. То есть тогда, когда, например, образуются β-частицы.

Итак, стало понятно, что за химические свойства вещества отвечает именно порядковый номер.

Закон сохранения зарядового числа (закон сохранения заряда): сумма нижних индексов частиц, вступивших в ядерную реакцию, равна сумме нижних индексов частиц, полученных в результате реакции.

Закон сохранения массового числа (закон сохранения массы): сумма верхних индексов частиц, вступивших в реакцию, равна сумме верхних индексов частиц, полученных в результате реакции.

4.Закрепление изученного.

Каковы были взгляды о строении вещества в древности? Как переводится с греческого слово «атом»? Какое явление стало свидетельством сложного строения атома? Кем и в каком году оно было открыто? В чем заключается явление радиоактивности? Кем и как проводился опыт по изучению состава радиоактивности?

5.Домашнее задание: § 67.











Урок 56 «Методы наблюдения и регистрации частиц в ядерной физике».

Дата:

Цели:

Образовательные:  изучить методы и принцип действия приборов для регистрации заряженных частиц.

Развивающие: развивать познавательный интерес учащихся, умение работать с литературой, таблицей.

Воспитательные: воспитание сознательной потребности в знаниях, трудолюбия, коммуникабельности, чувства ответственности, умения работать в коллективе.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Какие заряженные частицы вам известны?

3.Изучение нового материала.

Для дальнейшего развития ядерной физики (в частности, для исследования строения атомных ядер) необходимы специальные устройства, с помощью которых можно было бы регистрировать различные частицы, а также получать о них различную информацию.

Были созданы специальные приборы, позволяющие определить характеристики частиц: энергию, скорость, заряд, массу, удельный заряд и другие характеристики.

Ребята, вы знакомы с обобщенным планом изучения прибора. Давайте вспомним порядок изучения прибора.

Обобщенный план изучения прибора:

1.Название прибора.

2.Устройство прибора.

3.Принцип действия прибора.

4.Назначение прибора.

Сейчас вы будете работать самостоятельно по группам.

1-группа: Счетчик Гейгера. 2-группа: Камера Вильсона. 3-группа: Пузырьковая камера.

На работу вам дается 10 минут. Затем представитель от каждой группы расскажет о приборе.

Начертите таблицу в тетрадь. Заполнять ее вы будете после прослушивания ответов.

Учащиеся рассказывают о приборе по плану обобщенного характера. Далее заполняют таблицу.

Название устройства

Принцип действия

Полученная информация

Счетчик Гейгера

Ударная ионизация.

Автоматический подсчет частиц, регистрации электронов и γ-квантов (фотонов большой энергии).

Камера Вильсона

Действие основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды.

Определяется энергия, скорость, удельный заряд hello_html_46a13827.gif, заряд, масса частиц.

Пузырьковая камера

Перегретая жидкость под большим давлением закипает по пути следования ионизирующих частиц. След из пузырьков.

Определяется энергия, скорость, удельный заряд hello_html_46a13827.gif, заряд, масса частиц.

4.Закрепление изученного.

Действие счетчика Гейгера основано на…? Как называется прибор для регистрации элементарных частиц, действие которого основано на образовании пузырьков пара в перегретой жидкости? Можно ли с помощью камеры Вильсона регистрировать незаряженные частицы? Как называется прибор для регистрации элементарных частиц, действие которого основано на конденсации перенасыщенного пара?

5.Домашнее задание: § 68, Р. №1195.

















Урок 57 «Протонно-нейтронная модель ядра. Физический смысл зарядового и массового чисел. Изотопы. Правило смещения при α- и β- распадах».

Дата:

Цели:

Образовательные:  формирование понятий о массовом и зарядовом числах, об основных законах сохранения в ядерной физике; рассмотреть открытие нейтрона, что такое изотопы.

Развивающие: продолжить развивать умения выделять главное, сравнивать, сопоставлять, обобщать, анализировать, делать вывод, умение применять полученные знания в конкретной ситуации.

Воспитательные: содействовать формированию мировоззренческих идей о неисчерпаемости материи и познании.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Действие счётчика Гейгера основано…. Действие камеры Вильсона основано… Действие пузырьковой камеры основано…

Ответы: А) ...на возникновении пара на ионах, образующихся при движении быстрой заряженной частицы в перегретой жидкости. Б) …на ударной ионизации атомов газа, заряженной частицей при её движении в промежутке между катодом и анодом. В) …на конденсации перенасыщенного пара на ионах, образующихся вдоль траектории заряженной частицы.

3.Изучение нового материала.

Любой химический элемент обозначают – X. Каждый химический элемент имеет порядковый номер в таблице Менделеева, под которым понимают или заряд ядра (в элементарных зарядах), или зарядовое число ядра. Обозначается Z, пишется впереди химического элемента, снизу.

Каждый химический элемент имеет атомную массу, которая так же записана в таблице Менделеева. Целое число – массовое число. Что оно показывает? Показывает во сколько раз масса ядра данного химического элемента больше 1/12 массы атома углерода с точностью до целых чисел. Обозначается буквой А. Давайте обратимся к таблице Менделеева. Найдём Li, Ca, Ag, а теперь найдем их зарядовое и массовое числа.

Вывод: А, Z – положительные, целые числа, не имеют наименования и можно их найти для каждого химического элемента в таблице Менделеева. Записывается так: hello_html_63a8eb34.gif Например: hello_html_m24423c21.gif.

Реакция превращения одного ядра в другое в лабораторных условиях была впервые осуществлена Резерфордом в 1919 году. Он обнаружил, что для разрушения или превращения ядра нужна большая энергия. Наиболее подходящими снарядами, обладающими достаточной для разрушения ядра энергией, были α-частицы.

Первым ядром, подвергшимся искусственному превращению, было ядро азота. В результате бомбардировки α-частицами ядро азота превращается в ядро изотопа кислорода с испусканием протонов – ядер атомов водорода.  Ядра элементов, размещающихся в конце таблицы Менделеева, не испытывали таких превращений. Причина в том, что из-за их большого электрического заряда α-частицы отталкивались, не вступая во взаимодействие.

В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрический заряд. Обнаружить такую частицу Резерфорду не удалось. Спустя 10 лет немецкие ученые Боте и Беккер заметили, что при бомбардировке α-частицами бериллия возникают какие-то лучи огромной проникающей способности: они проходили сквозь толстые слои свинца, почти не ослабляясь. Ученые решили, что обнаружили очень жесткое γ-излучение.

В 1932 г. английский ученый Джеймс Чедвик выдвинул гипотезу, согласно которой в этих экспериментах вылетали не γ-кванты, а другие нейтральные частицы, близкие по размеру и массе к протонам. Эти частицы он назвал нейтронами. За открытие этой частицы Чедвик в 1935 году получил Нобелевскую премию.

При прохождении через вещество нейтроны не теряют энергию на ионизацию атомов вещества. Этим объясняется их огромная проникающая способность. По этой причине нельзя непосредственно обнаружить нейтроны в камере Вильсона. Однако если нейтрон столкнётся с ядром атома, например протоном, то последний получит при этом большую кинетическую энергию, а значит, способность ионизовать атомы. Таким образом, нейтрон и был обнаружен.

Свойства нейтрона: нестабильная частица, отсутствует заряд, масса приблизительно равна 1840 массам электрона, не ионизирует воздух, достаточно тяжел для расщепления ядер.

1932 г. -  Иваненко и Гейзенберг предположили протонно-нейтронную модель ядра атома. Согласно этой модели любое атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Число протонов в ядре равно зарядовому числу Z. Суммарное число протонов и нейтронов называют массовым числом А = Z + N, где N - число нейтронов.

Изучение радиоактивности показало, что в природе встречаются атомные ядра с одинаковыми зарядами, но с различными массовыми числами. Содди предложил назвать такие ядра изотопами.

Свойства изотопов: одинаковые химические свойства, разные физические свойства, имеются у всех химических элементов, получают в атомных реакторах и на ускорителях.

Применение радиоактивных изотопов: исследование обмена веществ, кровообращения; лечение базедовой болезни, раковых заболеваний.

В 1903 году появилась совместная работа Резерфорда и Содди об изучении радиоактивности радия. Содди заметил, что радий в процессе α-распада превращается в другой химический элемент – радон. В 1919 году Э.Резерфорд провел первую искусственную ядерную реакцию.

Далее записываются правила смещения Содди. Формулировку правил читают по учебнику. Устно, используя таблицу Д.И. Менделеева, определяют, какие вещества могут образоваться при α-распаде из урана, плутония, полония, а также какие вещества образуются из тех же элементов при β-распаде.

4.Закрепление изученного.

1.Определите ядро какого химического элемента образуется из углерода 14 в результате β-распада.

2.Ядро изотопа hello_html_46e0f98e.gif получилось из другого ядра после α- и β-распадов. Что это за ядро?

3.Ядро hello_html_153b57fb.gif образовалось после двух последовательных α-распадов. Из какого ядра оно образовалось?

4.Во что превращается hello_html_595acc8d.gif после α- и двух β-распадов?

5.Сколько протонов и нейтронов содержат ядра лития hello_html_7747cabf.gif, hello_html_m24423c21.gif, hello_html_m7c6ebf7a.gif, hello_html_2d6e177f.gif?

6.Являются ли ядра с индексами hello_html_516e3f3e.gif  и hello_html_m1af7d5c7.gif ядрами изотопов одного и того же элемента?

7.Доля каких нуклонов в ядрах элементов возрастает с увеличением зарядового числа?

8.Ядро hello_html_4a5a6cdf.gif испустило α-частицу. В ядро какого элемента превратилось ядро радона?

9.Написать реакции α-распада hello_html_3d8d7d7b.gif и β-распада hello_html_m639e349b.gif.

10.Ядро какого элемента образовалось из ядра изотопа hello_html_34735cce.gif после испускания β-частицы?

5.Домашнее задание: § 69-71.

































































Урок 58 «Энергия связи частиц в ядре. Деление ядер урана. Цепная реакция».

Дата:

Цели:

Образовательные:  обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся о ядерных силах и ядерных реакциях, знакомство учащихся с энергией связи и дефектом масс.

Развивающие: развитие мышления; умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы.

Воспитательные: воспитание основ нравственного сознания; пробудить у учащихся интерес к предмету.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Какой заряд имеют α-частица, β-частица, γ-излучение? Тот факт, что при радиоактивных превращениях из атомов одних веществ образуются атомы других веществ, является доказательством того, что радиоактивные превращения претерпевают… Что такое β-излучение? Почему радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах? Какие частицы или излучения имеют наибольшую проникающую способность?

3.Изучение нового материала.

Мы с вами недавно узнали, что некоторых химические элементы при радиоактивном распаде превращаются в другие химические элементы. А как вы думаете, что будет, если в ядро атома некоторого химического элемента направить какую-нибудь частицу, ну, например, нейтрон в ядро урана? 

При попадании нейтрона в ядро урана, образуется 2 осколка и 2-3 нейтрона. Этот эффект был получен в 1939 г немецкими учеными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом. Они обнаружили, что в результате взаимодействия нейтронов с ядрами урана появляются радиоактивные ядра-осколки, массы и заряды которых примерно вдвое меньше соответствующих характеристик ядер урана. Происходящее подобным образом деление ядер называют вынужденным делением, в отличие от спонтанного, которое происходит при естественных радиоактивных превращениях.

Ядро приходит в состояние возбуждения и начинает деформироваться. Почему ядро разрывается на 2 части? Под действием каких сил происходит разрыв?

Какие силы действуют внутри ядра? (Электростатические и ядерные). Хорошо, а как проявляются электростатические силы? (Электростатические силы действуют между заряженными частицами. В ядре заряженной частицей является протон. Так как протон заряжен положительно значит, между ними действуют силы отталкивания). Верно, а как проявляются ядерные силы? (Ядерные силы – силы притяжения между всеми нуклонами). Так, под действием каких сил происходит разрыв ядра? (Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части, которые разлетаются в разные стороны и излучают при этом 2-3 нейтрона).

Осколки разлетаются с очень большой скоростью. Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки попадают в окружающую среду. Осколки тормозятся в окружающей среде. Выполняется закон сохранения энергии, кинетическая энергия осколков преобразуется во внутреннюю энергию среды, среда нагревается. При одновременном делении большого количества ядер урана внутренняя энергия окружающей уран среды возрастает. Из курса химии, вы знаете, что реакции могут происходит как с поглощением энергии, так и выделением. Реакция деления ядер урана идет с выделением энергии в окружающую среду. Энергия, заключенная в ядрах атомов, колоссальна. Например, при полном делении всех ядер, имеющихся в 1г урана, выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сгорании 2,5т нефти. Выяснили, что произойдет с осколками, а как поведут себя нейтроны? Нейтроны на своем пути могут встретить ядра урана и вызвать деление. Такая реакция называется цепной. Цепная реакция возможна благодаря тому, что при делении каждого ядра образуется 2-3 нейтрона, которые могут принять участие в делении других ядер. Общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем. Это может привести к взрыву, т.к. возрастает число делений ядер и, соответственно энергия, выделяющаяся в единицу времени.

Но ведь, возможен и другой вариант, при котором число свободных нейтронов уменьшается со временем, не встретил нейтрон на своем пути ядро. В этом случае цепная реакция прекращается.

Можно ли использовать в мирных целях энергию подобных реакций? (Нет). А как должна протекать реакция? (Реакция должна протекать так, чтобы число нейтронов со временем оставалось постоянным). Как же добиться того, чтобы число нейтронов все время оставалось постоянным? Для решения этой проблемы нужно знать, какие факторы влияют на увеличение и на уменьшение общего числа свободны нейтронов в куске урана, в котором протекает цепная реакция. Одним из таких факторов является масса урана. Дело в том, что не каждый нейтрон, излученный при делении ядра, вызывает деление других ядер. Если масса (и соответственно размеры) куска урана слишком мала, то многие нейтроны вылетят за его пределы, не успев встретить на своем пути ядро, вызвать его деление и породить новое поколение нейтронов, необходимых для продолжения реакции. В этом случае цепная реакция прекратится. Чтобы реакция не прекращалась, нужно увеличить массу урана до определенного значения, называемого критическим. При некоторой так называемой критической массе урана число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным числу потерянных нейтронов (т.е. захваченных ядрами без деления и вылетевших за пределы куска). Поэтому их общее число остается неизменным. При этом цепная реакция может идти длительное время, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера. Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой.

Уменьшить потерю нейтронов (которые вылетают из урана, не прореагировав с ядрами) можно не только за счет увеличения массы урана, но и с помощью специальной отражающей оболочки. Для этого кусок урана помещают в оболочку, сделанную из вещества, хорошо отражающего нейтроны (например, из бериллия). Отражаясь от этой оболочки, нейтроны возвращаются в уран и могут принять участие в делении ядер.

Помимо массы и наличия отражающей оболочки существует еще несколько факторов, от которых зависит возможность протекания цепной реакции. Например, если кусок урана содержит слишком много примесей других химических элементов, то они поглощают большую часть нейтронов и реакция прекращается.

Еще одними фактором, влияющим на ход реакции, является наличие в уране так называемого замедлителя нейтронов. Дело в том, что ядра урана-235 с наибольшей вероятностью делятся под действием медленных нейтронов. А при делении ядер образуются быстрые нейтроны. Если быстрые нейтроны замедлить, то большая их часть захватится ядрами урана-235 с последующим делением этих ядер, в качестве замедлителей используются такие вещества, как графит, тяжелая вода и некоторые другие. Эти вещества только замедляют нейтроны, почти не поглощая их.

Критическая масса шарообразного куска урана-235 приблизительно равна 50кг. При этом его радиус составляет всего 9см, поскольку уран имеет очень большую плотность. Применяя замедлитель и отражающую оболочку, и уменьшая количество примесей, удается снизить критическую массу урана до 0,8 кг.

Минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра. Ео = mс2 - энергия покоя, где m – масса системы частиц, с – скорость света в вакууме. ∆Ео – изменение энергии покоя, ∆m = ∆Ео2, ∆Ео =  ∆mс2.

Вывод: масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, из которых оно состоит.

m = (Zm+ Nmn) - Mя , где Mя  - масса ядра,  Z  и  N – число протонов и нейтронов в ядре, mи m - протона и нейтрона. ∆m – называется дефектом масс.

4.Закрепление изученного.

1.Вычислите дефект масс ядра кислорода hello_html_m74189175.gif (m = 1,6724 ∙10-27 кг, m=  1,6748 ∙10-27 кг, Мя =  28,2282 ∙10-27 кг). (Ответ: ∆m = 1,656 ∙10-28 кг)

2.Найти энергию связи изотопа лития hello_html_52399938.gifя = 11,6475 ∙10-27 кг). Решение: Есв = ∆mс, где ∆m –дефект массы ядра: ∆m = (Zmp  + Nmn) - Мя. (Ответ: Есв = 5,58∙10-13 Дж)

Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре? Что называют энергией связи атомного ядра? Что называют дефектом массы? Напишите формулу дефекта массы. Что называют ядрами реакциями?

5.Домашнее задание: § 72-75.

























Урок 59 Лабораторная работа №7 «Изучение деления ядра атома урана по фотографии трека».

Дата:

Цели: убедиться в справедливости закона сохранения импульса на примере деления ядер урана.

Приборы и материалы: фотографии треков заряженных частиц, образовавшихся при делении ядра атома урана.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Задание 1. Ядро урана при захвате нейтрона разделяется примерно на две равные части, которые называются осколками деления, осколки разлетаются в противоположные стороны. Это можно объяснить на основе закона сохранения импульса. Импульс ядра урана до захвата нейтрона практически равен нулю. При захвате нейтрона ядро, получая от него некоторый импульс, раскалывается на две разлетающиеся части массами m1 и m2. Закон сохранения импульса 0 = m1V1 + m2V2 => m1V1 = - m2V2. Сразу видно, что скорости образовавшихся осколков противоположно направлены, и, следовательно, частицы разлетаются в противоположные стороны.

Задание 2. hello_html_3f1e6b0b.gif + hello_html_17ff553d.gif hello_html_m659cecf5.gif + hello_html_45d79e42.gif + 2hello_html_17ff553d.gif. 92 + 0 = 56 + Z + 2∙0; 92 = 56 + Z => Z = 36 – ядро криптона.

3.Домашнее задание: упр. 52.



Урок 60 Лабораторная работа №8 «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям».

Дата:

Цели: объяснить характер движения заряженных частиц.

Приборы и материалы: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, пузырьковой камера и фотоэмульсии.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.

Вид урока: лабораторная работа.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку. Инструктаж по технике безопасности.

2.Порядок выполнения работы.

Задание 1. На двух из трех представленных вам фотографий изображены треки частиц, движущихся в магнитном поле. Укажите на каких. Ответ обоснуйте. (Треки частиц, движущихся в магнитном поле, изображены на рис. 189, 190 учебника, т.к. на этих фотографиях их траектории криволинейны).

Задание 2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 188), и ответьте на данные ниже вопросы. а) В каком направлении двигались α-частицы? (α-частицы двигались слева направо). б) Длина треков α-частиц примерно одинакова. О чем это говорит? (Одинаковая длина треков α-частиц говорит о том, что они имели одинаковую энергию). в) Как менялась толщина трека по мере движения частиц? Что из этого следует? (Толщина трека увеличивается за счет того, что уменьшалась скорость из-за столкновений с частицами среды).

Задание 3. На рис. 189 дана фотография треков α-частиц в камере Вильсона, находившейся в магнитном поле. Определите по этой фотографии: а) Почему менялись радиус кривизны и толщина треков по мере движения α-частиц? (Радиус кривизны менялся за счет того, что уменьшалась скорость из-за столкновений с молекулами воды). б) В какую сторону двигались частицы? (Частицы двигались справа налево из-за того, что толщина треков справа налево увеличивается).

Задание 4. На рисунке 190 дана фотография трека электрона в пузырьковой камере, находившейся в магнитном поле. Определите по этой фотографии: а) Почему трек имеет форму спирали? (Электрон постоянно терял свою скорость за счет соударений с частицами среды, и поэтому трек имеет форму спирали). б) В каком направлении двигался электрон? (Электрон двигался в направлении сгущения спирали). в) Что могло послужить причиной того, что трек электрона на рис. 190 гораздо длиннее треков α-частиц на рисунке 189? (Трек на рис. 190 длиннее, потому что он в меньшей степени взаимодействует со средой).

3.Домашнее задание: упр. 53.





Урок 61 «Ядерная энергетика. Экологические проблемы работы атомных электростанций».

Дата:

Цели:

Образовательные: 

Развивающие: развитие мышления; умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы.

Воспитательные: пробудить у учащихся интерес к предмету.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Ход урока

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку. Определение отсутствующих. Требование к уроку.

2.Актуализация знаний.

Что происходит с ядром радиоактивного элемента при α-распаде? Приведите примеры реакции для α-распада. Как читается правило смещения для α-распада? Что происходит в ядре атома, претерпевшего β-распад? Какие частицы при этом излучаются? Что происходит с зарядом ядра и почему? Сформулируйте правило смещения для β-распада. Изменится ли массовое число ядра при β-распаде? Почему? Каким видом излучения часто сопровождается α- и β-распад? Объясните протонно-нейтронную модель строения ядра. Назвать свойства ядерных сил.

3.Изучение нового материала.



4.Закрепление изученного.



5.Домашнее задание: § 76-77.





Урок 62

Дата:





Урок 63

Дата:





Урок 64

Дата:





Урок 65

Дата:





Урок 66

Дата:





Урок 67

Дата:





Урок 68

Дата:










Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 12.02.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров659
Номер материала ДВ-445106
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх