Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Самостоятельная внеаудиторная работа студента по учебной дисциплине:"Естествознание (Физика)" (СПО)
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: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Самостоятельная внеаудиторная работа студента по учебной дисциплине:"Естествознание (Физика)" (СПО)

библиотека
материалов



Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области

«Ростовский – на - Дону колледж информатизации и управления»


УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по УиМР

______________И.В. Подцатова «___» ___________ 2016 г.





Методические рекомендации по выполнению студентами самостоятельной внеаудиторной работы


по дисциплине «Естествознание (Физика)»


для специальностей:

46.02.01 Документационное обеспечение управления

и архивоведение















г. Ростов-на-Дону

2016







«Рассмотрено»

на заседании ЦМК

______________________________

Протокол № ___ от «___» _________2016 г.


Председатель ЦМК_____________________






Разработал:

Преподаватель ГБПОУ РО «РКИУ» О.В. Тимофеева







Методические рекомендации по организации самостоятельной внеаудиторной работы студентов


Самостоятельная внеаудиторная работа проводится в соответствии с рекомендациями по планированию организации самостоятельной работы студентов образовательных учреждений СПО.


Данная методическая разработка включает в себя:

  • перечень тем, видов самостоятельной работы, форм контроля и затраты времени на выполнение заданий;

  • методические рекомендации для студентов по различным видам самостоятельной работы (характеристика заданий);

  • критерии оценки внеаудиторной самостоятельной работы студентов

  • теоретический материал, который может быть использован студентами при подготовке к конкретной теме.


Методические рекомендации для студентов по различным видам самостоятельной внеаудиторной работы включают в себя: работу с дополнительной литературой и электронными ресурсами для подготовки сообщений, рефератов, презентаций, составления блок-схем, иллюстраций и т.д.


Перечень самостоятельных внеаудиторных работ


1

2

3

4

5

1

Тема 1.1.

Кинематика.

2

Составление опорного конспекта по теме: «Система отчета». – 2 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

2

Тема 1.2. Динамика.

3

Формирование информационной блок-схемы по теме: «Динамика» - 2ч.

Подготовка сообщения на тему: «Невесомость» - 1ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

3

Тема 1. 3. Законы сохранения в механике.

2

Сообщение на тему: «Деятельность К.Э. Циолковского, основоположника космонавтики» - 1 ч.

Сообщение на тему: «Заслуги России в освоении космического пространства» - 1 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

4

Тема 1.4. Механические колебания.

2

Формирование информационной блок-схемы по теме: «Механические колебания» - 2ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

5

Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории

2

Подготовка сообщения на тему: «Броуновское движение» - 1 ч.

Сообщение на тему: «Диффузия» - 1 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

6

Тема 2.2.

Основы термодинамики.

2

Подготовка и оформление презентации на тему: «Экологическое состояние города Ростова-на-Дону» - 1,5 ч.

Подготовка и оформление презентации на тему: «Тепловые двигатели» - 1,5 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

7

Тема 2.3. Агрегатное состояние вещества

и фазовые переходы.

1

Подготовка и оформление сообщения на тему: «Жидкие кристаллы» - 1 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

8

Тема 3.1. Электрическое поле.

3

Подготовить сообщение на тему: «Применение конденсаторов» - 1 ч.

Составление опорного конспекта на тему: «Электрическое поле» - 2ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

9

Тема 3.2. Законы постоянного тока.

3

Сообщение на тему: «Действие электрического тока на человека» - 1 ч.

Составление опорного конспекта на тему: «Законы постоянного тока» – 2 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

10

Тема 3.3. Магнитное поле.

3

Составление опорного конспекта по теме: «Магнитное поле» - 2 ч.

Подготовка сообщения на тему: «Свойства магнитов. Электромагниты» - 1ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

11

Тема 3.4. Электромагнитная индукция.

1

Подготовить сообщение на тему: «Фарадей и открытие электромагнитной индукции» - 1 ч.


Контроль выполнения (самоотчет)

12

Тема 4.1.

Квантовая оптика.

2

Составление опорного конспекта по теме: «Описание механизма и области использования явления фотоэффекта в технических устройствах и процессах» - 2ч.

Контроль выполнения (самоотчет)

13

Тема 4.2.

Физика атома и атомного ядра.

3

Подготовить сообщения на тему:

«Ядерные реакторы» - 1 ч.

«Получение радиоактивных изотопов и их применение в медицине, промышленности, сельском хозяйстве»- 1 ч.

«Биологическое воздействие радиации на живые организмы» - 1 ч.

Контроль выполнения (самоотчет)


Итого

24





Затраты времени на выполнение заданий


п\п

Виды заданий

Затраты времени на единицу задания, ч

Коли-чество баллов

1

Подготовка информационного сообщения

1

2

2

Составление схемы, иллюстрации (рисунка)

1

1

3

Составление опорного конспекта

2

4

4

Составление сводной (обобщающей) таблицы по теме

1

1

5

Формирование информационного блока

2

4

6

Создание материалов-презентаций

1

2

7

Составление отчета о лабораторной работе

1

2






Характеристика заданий


1. Подготовка информационного сообщения это вид вне­аудиторной самостоятельной работы по подготовке небольшого по объёму устного сообщения для озвучивания на семинаре, практическом занятии. Сообщаемая информация носит характер уточнения или обобщения, несёт новизну, отражает современ­ный взгляд по определённым проблемам.

Сообщение отличается от докладов и рефератов не только объёмом информации, но и её характером – сообщения дополня­ют изучаемый вопрос фактическими или статистическими мате­риалами. Оформляется задание письменно, оно может включать элементы наглядности (иллюстрации, демонстрацию).

Регламент времени на озвучивание сообщения – до 5 мин.

Затраты времени на подготовку сообщения зависят от труд­ности сбора информации, сложности материала по теме, инди­видуальных особенностей студента и определяются преподава­телем. Ориентировочное время на подготовку информационного сообщения – 1ч, максимальное количество баллов – 2.

Дополнительные задания такого рода могут планироваться заранее и вноситься в карту самостоятельной работы в начале изучения дисциплины.

Роль преподавателя:

  • определить тему и цель сообщения;

  • определить место и сроки подготовки сообщения;

  • оказать консультативную помощь при формировании
    структуры сообщения;

  • рекомендовать базовую и дополнительную литературу
    по теме сообщения;

  • оценить сообщение в контексте занятия.

Роль студента:

  • собрать и изучить литературу по теме;

  • составить план или графическую структуру сообщения;

  • выделить основные понятия;

  • ввести в текст дополнительные данные, характеризую­щие объект изучения;

  • оформить текст письменно;

  • сдать на контроль преподавателю и озвучить в установленный срок.

Критерии оценки:

  • актуальность темы;

  • соответствие содержания теме;

  • глубина проработки материала;

  • грамотность и полнота использования источников;

  • наличие элементов наглядности.



2. Составление опорного конспекта представляет собой вид внеаудиторной самостоятельной работы студента по созда­нию краткой информационной структуры, обобщающей и отра­жающей суть материала лекции, темы учебника. Опорный конспект призван выделить главные объекты изучения, дать им краткую характеристику, используя символы, отразить связь с другими элементами. Основная цель опорного конспекта – облегчить запоминание. В его составлении используются различные базовые понятия, термины, знаки (символы) – опорные сигналы. Опорный конспект – это наилучшая форма подготовки к ответу и в процессе ответа. Составление опорного конспекта к темам особенно эффективно у студентов, которые столкнулись с большим объёмом информации при подготовке к занятиям и, не обладая навыками выделять главное, испыты­вают трудности при её запоминании. Опорный конспект может быть представлен системой взаимосвязанных геометрических фигур, содержащих блоки концентрированной информации в виде ступенек логической лестницы; рисунка с дополнительными элементами и др. Задание составить опорный конспект по теме может быть как обязательным, так и дополнительным.

Опорные конспекты могут быть проверены в процессе оп­роса по качеству ответа студента, его составившего, или эффек­тивностью его использования при ответе другими студентами, либо в рамках семинарских занятий может быть проведен мик­роконкурс конспектов по принципу: какой из них более краткий по форме, ёмкий и универсальный по содержанию.

Затраты времени при составлении опорного конспекта зависят от сложности материала по теме, индивидуальных осо­бенностей студента и определяются преподавателем.

Ориентировочное время на подготовку – 2 ч, максимальное количество баллов – 4.

Дополнительное задание по составлению опорного конспек­та вносятся в карту самостоятельной работы в динамике учебного процесса по мере необходимости.

Роль преподавателя:

  • помочь в выборе главных и дополнительных элементов
    темы;

  • консультировать при затруднениях;

  • периодически предоставлять возможность апробирова­ния эффективности конспекта в рамках занятия.

Роль студента:

  • изучить материалы темы, выбрать главное и второсте­пенное;

  • установить логическую связь между элементами темы;

  • представить характеристику элементов в краткой форме;

выбрать опорные сигналы для акцентирования главной
информации и отобразить в структуре работы;

  • оформить работу и предоставить в установленный срок.
    Критерии оценки:

  • соответствие содержания теме;

  • правильная структурированность информации;

  • наличие логической связи изложенной информации;

  • соответствие оформления требованиям;

  • аккуратность и грамотность изложения;

  • работа сдана в срок.


3. Составление сводной (обобщающей) таблицы по теме это вид самостоятельной работы студента по систематизации объёмной информации, которая сводится (обобщается) в рамки таблицы. Формирование структуры таблицы отражает склонность студента к систематизации материала и развивает его умения по структурированию информации. Крат­кость изложения информации характеризует способность к её свертыванию. В рамках таблицы наглядно отображаются как разделы одной темы (одноплановый материал), так и разделы разных тем (многоплановый материал). Такие таблицы создают­ся как помощь в изучении большого объема информации, желая придать ему оптимальную форму для запоминания. Задание чаще всего носит обязательный характер, а его качество оцени­вается по качеству знаний в процессе контроля. Оформляется письменно.

Затраты времени на составление сводной таблицы зависят от объёма информации, сложности её структурирования и опреде­ляется преподавателем. Ориентировочное время на подготовку – 1 ч, максимальное количество баллов – 1.

Задания по составлению сводной таблицы планируются чаще в контексте обязательного задания по подготовке к тео­ретическому занятию.

Роль преподавателя:

определить тему и цель;

осуществить контроль правильности исполнения, оценить работу.

Роль студента:

изучить информацию по теме;

  • выбрать оптимальную форму таблицы;

  • информацию представить в сжатом виде и заполнить ею основные графы таблицы;

  • пользуясь готовой таблицей, эффективно подготовиться
    к контролю по заданной теме.

Критерии оценки:

  • соответствие содержания теме;

  • логичность структуры таблицы;

  • правильный отбор информации;

  • наличие обобщающего (систематизирующего, структури­рующего, сравнительного) характера изложения информации;

  • соответствие оформления требованиям;

  • работа сдана в срок.

4. Составление схем, иллюстраций (рисунков), графиков, диаграмм это более простой вид графического способа отображения информации. Целью этой работы является развитие умения студента выделять главные элементы, устанавливать между ними соотношение, отслеживать ход развития, изменения какого-либо процесса, явления, соотношения каких-либо величин и т. д. Второстепенные детали описательного характера опускаются. Рисунки носят чаще схематичный характер. В них выделяются и обозначаются общие элементы, их топографическое соотношение. Рисунком может быть отображение действия, что способствует наглядности и, соответ­ственно, лучшему запоминанию алгоритма. Схемы и рисунки широко используются в заданиях на практических занятиях в разделе самостоятельной работы. Эти задания могут даваться всем студентам как обязательные для подготовки к практиче­ским занятиям.

Затраты времени на составление схем зависят от объёма информации и её сложности. Ориентировочное время на выпол­нение простого рисунка – 0,25 ч, сложного – 1 ч, максимальное количество баллов – 1.

Роль преподавателя:

конкретизировать задание, уточнить цель;

  • проверить исполнение и оценить в контексте задания.

Роль студента:

  • изучить информацию по теме;

создать тематическую схему, иллюстрацию, график, диаграмму;

  • представить на контроль в установленный срок.

Критерии оценки:

  • соответствие содержания теме;

  • правильная структурированность информации.

  1. наличие логической связи изложенной информации;

  2. аккуратность выполнения работы;

  3. творческий подход к выполнению задания;

  4. работа сдана в срок.


5. Формирование информационного блока это такой вид
самостоятельной работы, который требует координации навыков студента по сбору, систематизации, переработке информации, и оформления её в виде подборки материалов, кратко отражаю­щих теоретические вопросы изучаемой проблемы (определение, структура, виды), а также практические её аспекты (методики изучения, значение для усвоения последующих тем, профес­сиональная значимость). Умение формировать информацию по теме в блоки развивает у студентов широкое видение вопросов, научное мышление, приучает к основательно­сти в изучении проблем. Качественно изготовленные информа­ционные блоки могут служить дидактическим материалом для изучения темы в процессе самоподготовки как самим студентом, так и его сокурсниками. Информационный блок может включать таблицы, схемы, рисунки, методики исследования, выводы.

Затраты времени на составление информационного блока зависят от объёма информации, сложности её структурирова­ния, индивидуальных особенностей студента и определяются преподавателем.

Ориентировочное время на подготовку – 2 ч, максимальное количество баллов – 4.

Задание по составлению информационных блоков как вида внеаудиторной самостоятельной работы, планирующейся обыч­но после изучения темы в рамках семестра, когда она хорошо осмыслена. Оформляется письменно, её объем не более двух страниц, контроль выполнения может быть произведен на прак­тическом занятии путем оценки эффективности его использо­вания для выполнения заданий.

Роль преподавателя:

  • определить тему, рекомендовать литературу;

  • дать консультацию по вопросу формы и структуры
    блока;

  • проверить исполнение и степень эффективности в рамках практического занятия.

Роль студента:

  • изучить материал источника, выделяя главное и второстепенное;

  • установить логическую связь между элементами темы;

  • подобрать и записать основные определения и понятия;

  • дать краткую характеристику объекту изучения;

  • использовать элементы наглядности, выделить главную
    информацию в схемах, таблицах, рисунках;

  • сделать выводы, обозначить важность объекта изучения
    в образовательном или профессиональном плане.

Критерии оценки:

  • соответствие содержания теме;

  • правильная структурированность информации;

  • наличие логической связи изложенной информации;

  • соответствие оформления требованиям;

  • аккуратность и грамотность изложения;

  • работа представлена в срок.


6. Создание материалов-презентаций это вид само­стоятельной работы студентов по созданию наглядных инфор­мационных пособий, выполненных с помощью мультимедийной компьютерной программы PowerPoint. Этот вид работы требует координации навыков студента по сбору, систе­матизации, переработке информации, оформления её в виде подборки материалов, кратко отражающих основные вопросы изучаемой темы, в электронном виде. То есть создание мате­риалов-презентаций расширяет методы и средства обработки и представления учебной информации, формирует у студентов навыки работы на компьютере.

Материалы-презентации готовятся студентом в виде слайдов с использованием программы Microsoft PowerPoint. В качестве материалов-презентаций могут быть представлены результаты любого вида внеаудиторной самостоятельной рабо­ты, по формату соответствующие режиму презентаций.

Затраты времени на создание презентаций зависят от степе­ни трудности материала по теме, его объёма, уровня сложности создания презентации, индивидуальных особенностей студента и определяются преподавателем.

Ориентировочное время на подготовку – 1,5 ч, максималь­ное количество баллов – 2.

Дополнительное задание по созданию материалов-презен­таций вносятся в карту самостоятельной работы в динамике учебного процесса по мере необходимости и представляются на контроль на практических занятиях.

Роль преподавателя:

помочь в выборе главных и дополнительных элементов
темы;

консультировать при затруднениях.

Роль студента:

  • изучить материалы темы, выделяя главное и второсте­пенное;

  • установить логическую связь между элементами темы;

  • представить характеристику элементов в краткой форме;

  • выбрать опорные сигналы для акцентирования главной
    информации и отобразить в структуре работы;

  • оформить работу и предоставить к установленному сроку.

Критерии оценки:

  • соответствие содержания теме;

  • правильная структурированность информации;

  • наличие логической связи изложенной информации;

  • эстетичность оформления, его соответствие требова­ниям;

  • работа представлена в срок.


Критерии оценки

внеаудиторной самостоятельной работы

студентов


Качество выполнения внеаудиторной самостоятельной работы студентов оценивается посредством текущего контроля самостоятельной работы студентов с использованием балльно-рейтинговой системы. Текущий контроль СРС – это форма планомерного контроля качества и объёма приобретаемых студентом компетенций в процессе изучения дисциплины, про­водится на практических занятиях и во время консультаций преподавателя.

Максимальное количество баллов, указанное в карте-мар­шруте (табл. 2) самостоятельной работы студента по каждому виду задания, студент получает, если:

  • обстоятельно с достаточной полнотой излагает соответ­ствующую тему;

  • даёт правильные формулировки, точные определения, понятия терминов;

  • может обосновать свой ответ, привести необходимые примеры;

  • правильно отвечает на дополнительные вопросы препода­вателя, имеющие целью выяснить степень понимания студентом
    данного материала.

70~89% от максимального количества баллов студент получает, если:

  • неполно (не менее 70% от полного), но правильно изложено задание;

  • при изложении были допущены 1-2 несущественные ошибки, которые он исправляет после замечания преподавателя;

  • даёт правильные формулировки, точные определения,
    понятия терминов;

  • может обосновать свой ответ, привести необходимые примеры;

  • правильно отвечает на дополнительные вопросы преподавателя, имеющие целью выяснить степень понимания студентом
    данного материала.

50~69% от максимального количества баллов студент по­лучает, если:

  • неполно (не менее 50% от полного), но правильно изложено задание;

  • при изложении была допущена 1 существенная ошибка;

  • знает и понимает основные положения данной темы, но
    допускает неточности в формулировке понятий;

  • излагает выполнение задания недостаточно логично и последовательно;

  • затрудняется при ответах на вопросы преподавателя.

  • 49% и менее от максимального количества баллов студент получает, если:

  • неполно (менее 50% от полного) изложено задание;

  • при изложении были допущены существенные ошибки.
    В "0" баллов преподаватель вправе оценить выполненное студентом задание, если оно не удовлетворяет требованиям, установленным преподавателем к данному виду работы.

Сумма полученных баллов по всем видам заданий внеаудитор­ной самостоятельной работы составляет рейтинговый показатель студента. Рейтинговый показатель студента влияет на выставление итоговой оценки по результатам изучения дисциплины.

Если рейтинговый показатель студента составляет:

  1. максимальное количество баллов, то студент на дифференцированном зачёте претендует на оценку "отлично";

  2. 70-89% от максимального количества баллов, то студент претендует на оценку "хорошо";

  3. 50-69% от максимального количества баллов, то студент претендует на оценку "удовлетворительно";

  4. 49% и менее от максимального количества баллов, то
    студент до зачёта не допускается.

Дополнительный материал для самостоятельной внеаудиторной работы студентов.



Тема 1.1.

Кинематика.

При подготовке сообщения можно использовать ресурс http://class-fizika.narod.ru


Положение тела в пространстве


Положение тела или точки можно задать только относительно какого-нибудь другого тела, которое называют телом отсчета.


Когда тело отсчета выбрано, через какую-нибудь его точку проводят оси координат, и положение любой точки в пространстве описывают ее координатами.


Системы координат бывают 1-2-3-х мерными. hello_html_m667953ab.gif

Пример: Какую СК следует выбрать для определения положения фигуры на шахматном поле, поезда, лифта, трактора в поле, подводной лодки?


Тело отсчета, система координат, связанная с ним, и прибор для измерения времени образуют систему отсчета. Относительно выбранной системы отсчета и рассматривается любое движение.



Тема 1.2. Динамика


Материал для формирования информационной блок-схемы.


Динамика – раздел механики, в основе которого лежит объяснение причин, определяющих характер движения, то есть дает ответ на вопрос, почему движется тело.

Пример: 1)Тележку перестают толкать. Остановится ли она и отчего это зависит?

2)Компенсация сил приравнивается к их отсутствию.

Движение по инерции – движение тела, происходящее без внешних воздействий.

Принцип инерции: Если на тело не действуют внешние силы, то оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.


Пример: Когда тело движется по инерции? 1) камень падает свободно; 2) всадник перелетает через голову споткнувшегося коня; 3) автомобиль движется прямолинейно равномерно.

Инерциальная система отсчета – система отсчета, в которой тело, не взаимодействующее с другими телами, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Пример: Когда автобус резко трогается – пассажира отбрасывает назад в противоположную сторону движения. Следовательно, скорость пассажира относительно автобуса меняется при отсутствии внешних сил. Поэтому система отсчета, связанная с автобусом, является неинерциальной.

Пример: Если платформа движется со скоростью 60 км/ч, а автомобиль относительно нее со скоростью 10 км/ч в том же направлении, то авто движется относительно земли 70 км/ч. А если противоположно – 50 км/ч.


Принцип относительности Галилея: Во всех инерциальных системах отсчета законы классической динамики имеют один и тот же вид, то есть при переходе из одной ИСО к другой математические формулы, описывающие законы механики, не изменяются.


Из принципа инерции вытекает 1 закон Ньютона:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело движется прямолинейно равномерно или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.


Следствие 1 закона Ньютона: Тело может двигаться как при наличии, так и при отсутствии движения (пример – коляска, катящаяся без трения и воздействия сил).

Внешнее воздействие изменяет скорость, т. о. не скорость, а ее изменение является показателем наличия или отсутствия внешнего воздействия.

Например, при равномерном прямолинейном движении изменение скорости равно нулю, что свидетельствует об отсутствии внешнего воздействия.

При воздействии на движущееся тело других тел его скорость может изменяться не только по модулю, но и по направлению. (Приведите пример)

Мерой воздействия на тело является сила.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет форму и размеры.

Пример: Бросили мяч и сдавили мяч.


Направление ускорения всегда совпадает с направлением силы независимо от направления скорости.

Инертность – физическое свойство, заключающееся в том, что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Количественной мерой инертности является масса тела.

Масса тела – физическая величина, характеризующая меру инертности.

Чем больше сила, действующая на тело, тем большее ускорение оно приобретает.

Чем больше масса тела, тем меньшее ускорение оно приобретает при одной и той же действующей на тело силе.

F = m*a => [1Н=1кг*1м/с2]


Если на тело действует n сил, то результирующее ускорение тела определяется суммарной (равнодействующей) силой.

О: Результирующая (равнодействующая) сила, действующая на частицу со стороны других тел, равна векторной сумме сил, с которыми каждое из этих тел действует на частицу.


II закон Ньютона: В инерциальной системе отсчета ускорение тела прямо пропорционально векторной сумме всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела.



Третий закон Ньютона

Действия тел друг на друга всегда имеют характер взаимодействия. Если одно тело действует на второе силой действия, то второе отвечает первому силой противодействия. Эти силы являются силами одной природы (гравитационные, электромагнитные), всегда действуют парами и приложены к разным телам.


Третий закон Ньютона: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.


Тема 1. 3. Законы сохранения в механике.


Подготовка сообщения и оформление презентации:

  1. Презентация по теме: «Деятельность К.Э. Циолковского, основоположника космонавтики». Рекомендуемый электронный ресурс:

http://class-fizika.narod.ru/port17.htm

  1. Сообщение на тему: «Заслуги России в освоении космического пространства». Рекомендуемый электронный ресурс:

http://class-fizika.narod.ru/kos.htm




Тема 1.4. Механические колебания.


Характеристики звуков (самостоятельная проработка дополнительной литературы).


Что такое звук?

Звук, в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания;в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.

Давайте разбираться. Немного упростим определение. Звук – это волны, которые распространяются в какой-то определенной среде (вода, воздух, камень и т.д.), и создают в ней механические колебания (вибрация), слышимые нами. Звук – это определённого рода давление воздуха. Когда вы хлопаете в ладоши, воздух между ладонями выталкивается и создается звуковая волна. Но ведь звуки бывают различные (писк, гул, шум, хрип и т.д.). Почему так происходит?

Характеристики звука.

Для начала давайте разберёмся, что такое свойства и качества звука. Свойствами звука называют присущие ему физические особенности, а качествами звука – отражения физических свойств звука в наших ощущениях. Определённое свойство звука отражается в его качестве.

1.Частота (высота) – количество полных колебаний за единицу времени (единица измерения — Герц).

Низкий звук — бас, высокий звук — писк.

2. Продолжительность (длительность) – время, за которое звук из ясно слышимого переходит в абсолютную тишину.

3. Амплитуда (громкость) – максимальное значение колебательного движения ( единица измерения – Децибел).


4. Состав (тембр) – количество тонов звука, переплетающихся между собой, которые возникают потому, что источник звука колеблется не только целиком, но и по частям (половинами, третями, четвертями, пятыми и т.д.).



Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории.

Материал для подготовки сообщения на тему: «Понятие броуновского движения».

Броуновское движение, правильнее броуновское движение, тепловое движение частиц вещества (размерами в нескольких мкм и менее), находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или в газе частиц. Причиной броуновского движения является ряд не скомпенсированных импульсов, которые получает броуновская частица от окружающих ее молекул жидкости или газа. Открыто Р. Броуном (1773 - 1858) в 1827. Видимые только под микроскопом взвешенные частицы движутся независимо друг от друга и описывают сложные зигзагообразные траектории. Броуновское движение не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды. Интенсивность Броуновского движения увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением её вязкости и размеров частиц.

Последовательное объяснение Броуновского движения было дано А. Эйнштейном и М. Смолуховским в 1905-06 на основе молекулярно-кинетической теории. Согласно этой теории, молекулы жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении, причём импульсы различных молекул неодинаковы по величине и направлению. Если поверхность частицы, помещенной в такую среду, мала, как это имеет место для броуновской частицы, то удары, испытываемые частицей со стороны окружающих её молекул, не будут точно компенсироваться. Поэтому в результате "бомбардировки" молекулами броуновская частица приходит в беспорядочное движение, меняя величину и направление своей скорости примерно 1014 раз в сек. При наблюдении Броуновского движения фиксируется положение частицы через равные промежутки времени. Конечно, между наблюдениями частица движется не прямолинейно, но соединение последовательных положений прямыми линиями даёт условную картину движения.

Теория броуновского движения в реальной жизни.

Теория случайных блужданий имеет важное практическое приложение. Говорят, что в отсутствие ориентиров (солнце, звезды, шум шоссе или железной дороги и т.п.) человек бродит в лесу, по полю в буране или в густом тумане кругами, все время возвращаясь на прежнее место. На самом деле он ходит не кругами, а примерно так, как движутся молекулы или броуновские частицы. На прежнее место он вернуться может, но только случайно. А вот свой путь он пересекает много раз. Рассказывают также, что замерзших в пургу людей находили «в каком-нибудь километре» от ближайшего жилья или дороги, однако на самом деле у человека не было никаких шансов пройти этот километр, и вот почему.

Чтобы рассчитать, насколько сместится человек в результате случайных блужданий, надо знать величину , т.е. расстояние, которое человек может пройти по прямой, не имея никаких ориентиров. Эту величину с помощью студентов-добровольцев измерил доктор геолого-минералогических наук Б.С.Горобец. Он, конечно, не оставлял их в дремучем лесу или на заснеженном поле, все было проще – студента ставили в центре пустого стадиона, завязывали ему глаза и просили в полной тишине (чтобы исключить ориентирование по звукам) пройти до конца футбольного поля. Оказалось, что в среднем студент проходил по прямой всего лишь около 20 метров (отклонение от идеальной прямой не превышало 5°), а потом начинал все более отклоняться от первоначального направления. В конце концов, он останавливался, далеко не дойдя до края.

Пусть теперь человек идет (вернее, блуждает) в лесу со скоростью 2 километра в час (для дороги это очень медленно, но для густого леса – очень быстро), тогда если величина равна 20 метрам, то за час он пройдет 2 км, но сместится всего лишь на 200 м, за два часа – примерно на 280 м, за три часа – 350 м, за 4 часа – 400 м и т. д. А двигаясь по прямой с такой скоростью, человек за 4 часа прошел бы 8 километров, поэтому в инструкциях по технике безопасности полевых работ есть такое правило: если ориентиры потеряны, надо оставаться на месте, обустраивать убежище и ждать окончания ненастья (может выглянуть солнце) или помощи. В лесу же двигаться по прямой помогут ориентиры – деревья или кусты, причем каждый раз надо держаться двух таких ориентиров – одного спереди, другого сзади. Но, конечно, лучше всего брать с собой компас...



Тема 2.2. Основы термодинамики.

Подготовка и оформление сообщения на тему: «Экологическое состояние города Ростова-на-Дону». Рекомендуемые электронные ресурсы:


1) http://ekovolga.com/index.php/regiony/nashi-goroda/83-ekologicheskaya-situatsiya-v-rostove-na-donu.html


2) http://www.kavkaz-uzel.ru/articles/20282




Тема 2.3. Агрегатное состояние вещества и фазовые переходы.


Жидкие кристаллы (для подготовки сообщения).


Необычное сочетание слов "жидкие кристаллы", вероятно, многим уже знакомо, хотя далеко не все себе представляют, что же стоит за этим странным и, казалось бы противоречивым понятием. Жидкие кристаллы обладают двойственными свойствами, сочетая в себе свойство жидкостей (текучесть) и свойство кристаллических тел (анизотропию). Их поведение не всегда удается описать с помощью привычных методов и понятий. Но именно в этом и заключена их привлекательность для исследователей, стремящихся познать еще неизведанное. В то же время, вероятно, каждый второй (ну, может быть третий!) человек носит при себе жидкокристаллические (ЖК) индикаторы и по несколько десятков раз в день посматривает на свои электронные часы. ЖК-циферблат которых аккуратно отсчитывает часы, минуты, секунды, а иногда и доли секунд. Именно ЖК-индикаторы являются основой современных калькуляторов, портативных компьютеров "Notebooks", миниатюрных плоских экранов телевизоров, словарей-переводчиков, пейджеров и многих других современных электронных технических и бытовых приборов и устройств.

Мировое производство ЖК-индикаторов и дисплеев исчисляется миллиардами, и по прогнозам будет увеличиваться и дальше. Уже сейчас без преувеличения можно сказать, что прогресс и развитие ряда отраслей науки и техники немыслимы без развития исследований в области жидких кристаллов. Не меньший интерес представляют собой жидкие кристаллы с точки зрения биологии и процессов жизнедеятельности. Функционирование клеточных мембран и ДНК, передача нервных импульсов, работа мышц, формирование атеросклеротических бляшек — вот далеко неполный перечень процессов, протекающих в ЖК-фазе, с присущими этой фазе особенностями — склонностью к самоорганизации и сохранении высокой молекулярной подвижности. Мир жидких кристаллов бесконечно велик и охватывает широчайший круг природных и синтетических объектов, привлекая внимание не только ученых — физиков, химиков и биологов, но и исследователей-практиков, работающих в самых разнообразных отраслях современной техники.

Жидкий кристалл - состояние вещества, промежуточное между жидким и твердым состояниями. В жидкости молекулы могут свободно вращаться и перемещаться в любых направлениях. В кристаллическом твердом теле они расположены по узлам правильной геометрической сетки, называемой кристаллической решеткой, и могут лишь вращаться в своих фиксированных позициях. В жидком кристалле имеется некоторая степень геометрической упорядоченности в расположении молекул, но допускается и некоторая свобода перемещения.

Считается, что состояние жидкого кристалла открыл в 1888 австрийский ботаник Ф.Рейнитцер. Он изучал поведение органического твердого вещества, называемого холестерилбензоатом. При нагревании это соединение переходило из твердого в мутное на вид состояние, ныне называемое жидкокристаллическим, а затем в прозрачную жидкость; при охлаждении последовательность превращений повторялась в обратном порядке. Рейнитцер отметил также, что при нагревании изменяется цвет жидкого кристалла – от красного к синему, с повторением в обратном порядке при охлаждении. Почти все жидкие кристаллы, обнаруженные на сегодняшний день, представляют собой органические соединения; примерно 50% всех известных органических соединений при нагревании образуют жидкие кристаллы. В литературе описаны также жидкие кристаллы некоторых гидроксидов (например, Fe2O3·xH2O).

Жидкие кристаллы, жидкокристаллическое состояние, мезоморфное состояние - состояние вещества, в котором оно обладает свойствами жидкости (текучестью) и некоторыми свойствами твёрдых кристаллов (анизотропией свойств). Ж. к. образуют вещества, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. Различают термотропные и лиотропные Ж. к. Первые — индивидуальные вещества, которые существуют в мезоморфном состоянии в определённом температурном интервале, ниже которого вещество является твёрдым кристаллом, выше — обычной жидкостью.


Применение.

Расположение молекул в жидких кристаллах изменяется под действием таких факторов, как температура, давление, электрические и магнитные поля; изменения же расположения молекул приводят к изменению оптических свойств, таких, как цвет, прозрачность и способность к вращению плоскости поляризации проходящего света. На всем этом основаны многочисленные применения жидких кристаллов. Например, зависимость цвета от температуры используется для медицинской диагностики. Нанося на тело пациента некоторые жидкокристаллические материалы, врач может легко выявлять затронутые болезнью ткани по изменению цвета в тех местах, где эти ткани выделяют повышенные количества тепла. Температурная зависимость цвета позволяет также контролировать качество изделий без их разрушения. Если металлическое изделие нагревать, то его внутренний дефект изменит распределение температуры на поверхности. Эти дефекты выявляются по изменению цвета нанесенного на поверхность жидкокристаллического материала.

Тонкие пленки жидких кристаллов, заключенные между стеклами или листками пластмассы, нашли широкое применение в качестве индикаторных устройств (прикладывая низковольтные электрические поля к разным частям соответствующим образом выбранной пленки, можно получать видимые глазом фигуры, образованные, например, прозрачными и непрозрачными участками). Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. Сравнительно недавно было получено углеродное и полимерное волокно на основе жидкокристаллических матриц.


Тема 3.1. Электростатика.


Применение конденсаторов (для подготовки сообщения).


Слово конденсатор в переводе с латыни означает «уплотнять» или «сгущать» (иногда встречается «накапливать») – и эти слова весьма емко отображают суть назначения электрических конденсаторов, без которых сегодня не будет работать ни одно высокотехнологичное устройство.

Итак, конденсатор – это двухполюсное устройство с малой проводимостью и определенной емкостью, для накопления энергии и заряда электрического поля. Выполняя данную функцию, конденсатор является пассивным компонентом, состоящим из двух пластин-электродов, между которыми проходит очень тонкий диэлектрик.

Удивительно, но прототип современного конденсатора появился в конце 18 века, благодаря усилиям физиков Юргена фон Клейста и Питера ван Мушенбрука, создавших совершенно случайно так называемую лейденскую банку. Однако существуют еще более ранние упоминания об использовании устройств, подобных конденсаторам.

Как уже, вероятно, понятно, главной характеристикой конденсатора является его емкость, позволяющая накапливать заряд. Существует понятие номинальной емкости – той, которая указывается в параметрах каждого вида конденсаторов. Но реальная емкость – величина не постоянная, зависящая от внешних условий и многих дополнительных факторов. Так или иначе, электрические свойства конденсатора определяются его именно реальной, но не номинальной емкостью. К слову, увеличить емкость можно путем параллельного соединения нескольких конденсаторов в цепь, что, таким образом, дает сумму емкостей всех конденсаторов в нее включенных. Емкость конденсатора может изменяться в зависимости от состояния диэлектрика, к примеру, если он отсыревает – емкость уменьшается.

Область применения конденсаторов довольно широка. Справедливости ради стоит отметить, что ни одна сфера работы электротехники не обходится без применения конденсаторов. Они повсеместно используются для построения цепей обратной связи, фильтров, колебательных контуров и так далее. Посредством конденсаторов работают фотовспышки, электромагнитные ускорители, лазеры, генераторы Маркса, Кокрофта-Уолтона, Ван де Графа, элементы памяти, аккумуляторы энергии, фильтры высших гармоник и многое другое.

На сегодняшний день какой-либо технологической замены конденсатору не найдено, что, впрочем, не изменило бы широты применения последних и их практичности, надежности и безопасности.

Тема 3.2. Законы постоянного тока.


Подготовка и оформление сообщения на тему: «Действие электрического тока на человека» и составление схем различных электрических цепей. Рекомендуемые электронные ресурсы:


1) http://ElectricalSchool.info/main/44-dejjstvie-jelektricheskogo-toka-na.html


2) http://class-fizika.narod.ru/8_27.htm



Тема 3.3. Магнитное поле.


Составление опорного конспекта по теме: «Магнитное поле».

Рекомендуемые электронные ресурсы:


  1. http://class-fizika.narod.ru/8_m6.htm

  2. http://class-fizika.narod.ru/o46.htm

  3. http://www.physbook.ru/index.php/A._Электродвигатель



Тема 3.4. Электромагнитная индукция.


Фарадей и открытие электромагнитной индукции (для подготовки сообщения).


После открытий Эрстеда и Ампера стало ясно, что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было подтвердить влияние магнитных явлений на электрические. Эту задачу блистательно решил Фарадей.

Майкл Фарадей (1791—1867) родился в Лондоне, в одной из беднейших его частей. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Когда Фарадей достиг школьного возраста, его отдали в начальную школу. Курс, пройденный Фарадеем здесь, был очень узок и ограничивался только обучением чтению, письму и началам счета.

В нескольких шагах от дома, в котором жила семья Фарадеев, находилась книжная лавка, бывшая вместе с тем и переплетным заведением. Сюда-то и попал Фарадей, закончив курс начальной школы, когда возник вопрос о выборе профессии для него. Майклу в это время минуло только 13 лет. Уже в юношеском возрасте, когда Фарадей только что начинал свое самообразование, он стремился опираться исключительно только на факты и проверять сообщения других собственными опытами.

Эти стремления доминировали в нем всю жизнь как основные черты его научной деятельности Физические и химические опыты Фарадей стал проделывать еще мальчиком при первом же знакомстве с физикой и химией. Однажды Майкл посетил одну из лекций Гэмфри Дэви, великого английского физика.

Фарадей сделал подробную запись лекции, переплел ее и отослал Дэви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с ним в качестве секретаря. Вскоре Дэви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.

Вернувшись в Лондон в 1815 году, Фарадей начал работать ассистентом в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это была одна из лучших физических лабораторий мира С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике.

Опираясь на опыты своих предшественников и скомбинировав несколько собственных опытов, к сентябрю 1821 года Майкл напечатал «Историю успехов электромагнетизма». Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока.

Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода. В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики — он впервые добился сжижения газа, и вместе с тем установил простой, но действительный метод обращения газов в жидкость. В 1824 году Фарадей сделал несколько открытий в области физики.

Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова обращается от физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты.

В 1831 году Фарадей опубликовал трактат «Об особого рода оптическом обмане», послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого «хромотропом». В том же году вышел еще один трактат ученого «О вибрирующих пластинках». Многие из этих работ могли сами- по себе обессмертить имя их автора. Но наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции.

Строго говоря, важный отдел физики, трактующий явления электромагнетизма и индукционного электричества, и имеющий в настоящее время такое громадное значение для техники, был создан Фарадеем из ничего.

К тому времени, когда Фарадей окончательно посвятил себя исследованиям в области электричества, было установлено, что при обыкновенных условиях достаточно присутствия наэлектризованного тела, чтобы влияние его возбудило электричество во всяком другом теле. Вместе с тем было известно, что проволока, по которой проходит ток и которая также представляет собою наэлектризованное тело, не оказывает никакого влияния на помещенные рядом другие проволоки.

Отчего зависело это исключение? Вот вопрос, который заинтересовал Фарадея и решение которого привело его к важнейшим открытиям в области индукционного электричества. По своему обыкновению Фарадей начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела.

На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки. Концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Когда был пропущен ток через первую проволоку,

Фарадей обратил все свое внимание на гальванометр, ожидая заметить по колебаниям его появление тока и во второй проволоке. Однако ничего подобного не было: гальванометр оставался спокойным. Фарадей решил увеличить силу тока и ввел в цепь 120 гальванических элементов. Результат получился тот же. Фарадей повторил этот опыт десятки раз и все с тем же успехом.

Всякий другой на его месте оставил бы опыты, убежденный, что ток, проходящий через проволоку, не оказывает никакого действия на соседнюю проволоку. Но фарадей старался всегда извлечь из своих опытов и наблюдений все, что они могут дать, и потому, не получив прямого действия на проволоку, соединенную с гальванометром, стал искать побочные явления.

Сразу же он заметил, что гальванометр, оставаясь совершенно спокойным во все время прохождения тока, приходит в колебание при самом замыкании цепи и при размыкании ее Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение.

Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных, названы были Фарадеем индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе. Будучи мгновенными, моментально исчезая вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке, благодаря чему во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый вид этой энергии — индукционное электричество.

Продолжая свои опыты, Фарадей открыл далее, что достаточно простого приближения проволоки, закрученной в замкнутую кривую, к другой, по которой идет гальванический ток, чтобы в нейтральной проволоке возбудить индуктивный ток направления, обратного гальваническому току, что удаление нейтральной проволоки снова возбуждает в ней индуктивный ток уже одинакового направления с гальваническим, идущим по неподвижной проволоке, и что, наконец, эти индуктивные токи возбуждаются только во время приближения и удаления проволоки к проводнику гальванического тока, а без этого движения токи не возбуждаются, как бы близко друг к другу проволоки ни находились.

Таким образом, было открыто новое явление, аналогичное вышеописанному явлению индукции при замыкании и прекращении гальванического тока. Эти открытия вызвали в свою очередь новые. Если можно вызвать индуктивный ток замыканием и прекращением гальванического тока, то не получится ли тот же результат от намагничивания и размагничивания железа?

Работы Эрстеда и Ампера установили уже родство магнетизма и электричества. Было известно, что железо делается магнитом, когда вокруг него обмотана изолированная проволока и по последней проходит гальванический ток, и что магнитные свойства этого железа прекращаются, как только прекращается ток.

Исходя из этого, Фарадей придумал такого рода опыт: вокруг железного кольца были  обмотаны две изолированные проволоки; причем одна проволока была обмотана вокруг одной половины кольца, а другая — вокруг другой. Через одну проволоку пропускался ток от гальванической батареи, а концы другой были соединены с гальванометром. И вот, когда ток замыкался или прекращался и когда, следовательно, железное кольцо намагничивалось или размагничивалось, стрелка гальванометра быстро колебалась и затем быстро останавливалась, то есть в нейтральной проволоке возбуждались все те же мгновенные индуктивные токи — на этот раз: уже под влиянием магнетизма.

Таким образом, здесь впервые магнетизмбыл превращен в электричество. Получив эти результаты, Фарадей решил разнообразить свои опыты. Вместо железного кольца он стал употреблять железную полосу. Вместо возбуждения в железе магнетизма гальваническим током он намагничивал железо прикосновением его к постоянному стальному магниту. Результат получался тот же: в проволоке, обматывавшей железо, всегда! возбуждался ток в момент намагничивания и размагничивания железа.

Затем Фарадей вносил в проволочную спираль стальной магнит — приближение и удаление последнего вызывало в проволоке индукционные токи. Словом, магнетизм, в смысле возбуждения индукционных , токов, действовал совершенно так же, как и гальванический ток.

В то время физиков усиленно занимало одно загадочное явление, открытое в 1824 году Араго и не находившее объяснения, несмотря на; то, что этого объяснения усиленно искали такие выдающиеся ученые того времени, как сам Араго, Ампер, Пуассон, Бабэдж и Гершель.

Дело состояло в следующем. Магнитная стрелка, свободно висящая, быстро приходит в состояние покоя, если под нее подвести круг из немагнитного металла; если затем круг привести во вращательное движение, магнитная стрелка начинает двигаться за ним.

В спокойном состоянии  нельзя было открыть ни малейшего притяжения или отталкивания между кругом и стрелкой, между тем как тот же круг, находившийся в движении, тянул за собою не только легкую стрелку, но и тяжелый магнит. Это поистине чудесное явление казалось ученым того времени таинственной загадкой, чем-то выходящим за пределы естественного.

Фарадей, исходя из своих вышеизложенных данных, сделал предположение, что кружок немагнитного металла, под влиянием магнита, во время вращения обегается индуктивными токами, которые оказывают воздействие на магнитную стрелку и влекут ее за магнитом.

И действительно, введя край кружка между полюсами большого подковообразного магнита и соединив проволокою центр и край кружка с гальванометром, Фарадей получил при вращении кружка постоянный электрический ток.

Вслед за тем Фарадей остановился на другом вызывавшем тогда общее любопытство явлении. Как известно, если посыпать на магнит железных опилок, они группируются по определенным линиям, называемым магнитными кривыми. Фарадей, обратив внимание на это явление, дал основы  в 1831 году магнитным кривым название «линий магнитной силы», вошедшее затем во всеобщее употребление.

Изучение этих «линий» привело Фарадея к новому открытию, оказалось, что для возбуждения индуктивных токов приближение и удаление источника от магнитного полюса необязательны. Для возбуждения токов достаточно пересечь известным образом линии магнитной силы.

Дальнейшие работы Фарадея в упомянутом направлении приобретали, с современной ему точки зрения, характер чего-то совершенно чудесного. В начале 1832 года он демонстрировал прибор, в котором возбуждались индуктивные токи без помощи магнита или гальванического тока.

Прибор состоял из железной полосы, помещенной в проволочной катушке. Прибор этот при обыкновенных условиях не давал ни малейшего признака появления в нем токов; но лишь только ему давалось направление, соответствующее направлению магнитной стрелки, в проволоке возбуждался ток.

Затем Фарадей давал положение магнитной стрелки одной катушке и потом вводил в нее железную полосу: ток снова возбуждался. Причиною, вызывавшею в этих случаях ток, был земной магнетизм, вызывавший индуктивные токи подобно обыкновенному магниту или гальваническому току. Чтобы нагляднее показать и доказать это, Фарадей предпринял еще один опыт, вполне подтвердивший его соображения.

Он рассуждал, что если круг из немагнитного металла, например, из меди, вращаясь в положении, при котором он пересекает линии магнитной силы соседнего магнита, дает индуктивный ток, то тот же круг, вращаясь в отсутствие магнита, но в положении, при котором круг будет пересекать линии земного магнетизма, тоже должен дать индуктивный ток.

И действительно, медный круг, вращаемый в горизонтальной плоскости, дал индуктивный ток, производивший заметное отклонение стрелки гальванометра. Ряд исследований в области электрической индукции Фарадей закончил открытием, сделанным в 1835 году, «индуктирующего влияния тока на самого себя».

Он выяснил, что при замыкании или размыкании гальванического тока в самой проволоке, служащей проводником для этого тока, возбуждаются моментальные индуктивные токи.

Русский физик Эмиль Христофорович Ленц (1804—1861) дал правило для определения направления индукционного тока. «Индукционный ток всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле затрудняет или тормозит вызывающее индукцию движение, — отмечает А.А. Коробко-Стефанов в своей статье об электромагнитной индукции. — Например, при приближении катушки к магниту возникающий индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле будет противоположно магнитному полю магнита. В результате между катушкой и магнитом возникают силы отталкивания.

Правило Ленца вытекает из закона сохранения и превращения энергии. Если бы индукционные токи ускоряли вызывающее их движение, то создавалась бы работа из ничего. Катушка сама собой после небольшого толчка устремлялась бы навстречу магниту, и одновременно индукционный ток выделял бы в ней теплоту. В действительности же индукционный ток создается за счет работы по сближению магнита и катушки.

Почему возникает индукционный ток? Глубокое объяснение явления электромагнитной индукции дал английский физик Джемс Клерк Максвелл — творец законченной математической теории электромагнитного поля.

Чтобы лучше понять суть дела, рассмотрим очень простой опыт. Пусть катушка состоит из одного витка проволоки и пронизывается переменным магнитным полем, перпендикулярным к плоскости витка. В катушке, естественно, возникает индукционный ток. Исключительно смело и неожиданно истолковал этот эксперимент Максвелл.

При изменении магнитного поля в пространстве, по мысли Максвелла, возникает процесс, для которого присутствие проволочного витка не имеет никакого значения. Главное здесь — возникновение замкнутых кольцевых линий электрического поля, охватывающих изменяющееся магнитное поле. Под действием возникающего электрического поля приходят в движение электроны, и в витке возникает электрический ток. Виток — это просто прибор, позволяющий обнаружить электрическое поле.

Сущность же явления электромагнитной индукции в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями. Такое поле называется вихревым».

Изыскания в области индукции, производимой земным магнетизмом, дали Фарадею возможность высказать еще в 1832 году идею телеграфа, которая затем и легла в основу этого изобретения. А вообще открытие электромагнитной индукции недаром относят к наиболее выдающимся открытиям XIX века — на этом явлении основана работа миллионов электродвигателей и генераторов электрического тока во всем мире...


Тема 4.1. Квантовая оптика.


Описание механизма и области использования явления фотоэффекта в технических устройствах и процессах (для подготовки сообщения).


Явление фотоэффекта широко используется в работе многих механизмов и устройств на производстве, а также окружающих нас в повседневной жизни. Чтобы реагировать на свет они содержат фотоэлементы – электронные приборы, в которых энергия падающего света преобразуется в ЭДС (фотоЭДС) или электрический ток (фототок).

Вакуумный фотоэлемент представляет собой электровакуумный прибор, внутри которого находятся два электрода – анод А и катод К. Свет, падающий на катод, вырывает из его поверхности электроны, что приводит к увеличению тока, протекающего в цепи и напряжения на резисторе R. Изменение тока, текущего через фотоэлемент при его освещении можно использовать для включения и выключения различных устройств. Чтобы увеличить чувствительность фотоэлемента, поверхность его катода покрывают веществом с малой работой выхода.

Поглощение электромагнитного излучения в полупроводниках приводит к росту их электрической проводимости. Это явление, называемое внутренним фотоэффектом, используется при изготовлении фоторезисторов, сопротивление которых может уменьшаться в сотни и тысячи раз при их освещении. Основной областью применения фоторезисторов является автоматика, где они в некоторых случаях с успехом заменяют вакуумные фотоэлементы. Фоторезисторы незаменимы в автоматах для сортировки, счета и контроля качества готовой продукции. Они используются в полиграфической промышленности при обнаружении обрывов бумажной ленты и контроле за количеством листов. Фоторезисторы применяются для измерения высоких температур, для регулировки температуры в различных технологических процессах. Контроль за задымленностью различных объектов, автоматические выключатели уличного освещения и турникеты в метрополитене - вот далеко не полный перечень областей применения фоторезисторов.

Солнечная батарея (или батарея солнечных элементов) является полупроводниковым источником тока, непосредственно преобразующим энергию солнечного излучения в электрическую. Действие солнечных элементов основано на использовании явления внутреннего фотоэффекта в области p-n перехода двух полупроводников (рис. 32б). Под действием света по обе стороны от p-n перехода растёт концентрация электронов и дырок. При этом электрическое поле в области p-n перехода перемещает электроны из полупроводника p-типа в полупроводник n-типа, а дырки – в противоположном направлении. В результате, увеличивается разность потенциалов между этими полупроводниками, причём полупроводник p-типа становится ещё более электроположительным, и в цепи появляется ток (см. рис. 32б). ЭДС, возникающую в области p-n перехода под действием света, называют фотоЭДС.

Чаще всего материалом для солнечных элементов служит Si или GaAs. Солнечные батареи обычно выполняют в виде плоской панели из солнечных элементов, защищённых прозрачными покрытиями. КПД солнечных элементов может достигать 20%. Как известно, плотность потока солнечного излучения в безоблачный день вблизи экватора составляет около 1000 Вт/м2. Поэтому мощность тока, которую можно получить с помощью солнечной батареи, площадь панелей которой равна 1 м2, не превышает 200 Вт. Чтобы солнечная батарея имела мощность, достаточную для снабжения электроэнергией семьи из нескольких человек, площадь её панелей должна составлять 10-20 м2. Солнечные батареи находят своё применение не только на Земле, но и в космосе, где служат основным источником энергии для аппаратуры и системы жизнеобеспечения спутников и межпланетных кораблей.

Тема 4.2.

Физика атома и атомного ядра.


Ядерные реакторы( для подготовки сообщения).


ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР - это устройство на атомной электростанции для получения атомной энергии. Назначение ядерного реактора: преобразование внутренней энергии атомного ядра в электрическую энергию. В ядерном реакторе осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер (при k = 1)Ядерными реакторами оснащены все АЭС (атомные электростанции). Основные элементы ядерного реактора: - топливо (уран-235, уран-238, плутоний-239) в виде стержней - замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит) - теплоноситель (вода, жидкий натрий) - устройство для регулирования реакции (кадмий, бор) - защита (оболочка из бетона и железа).

Работа реактора:

Реактор работает на медленных нейтронах (более эффективно идет деление ядер урана-235). Активная зона реактора, содержит ядерное топливо - урановые стержни и замедлитель - воду.   Вода вокруг урановых стержней является не только замедлителем нейтронов, но и служит для отвода тепла, т.к. внутренняя энергия разлетающихся осколков переходит во внутреннюю энергию окружающей среды - воды. Активная зона окружена отражателем для возвращения  нейтронов и защитным слоем бетона. Достижение критической массы топлива осуществляется введением регулирующих стержней (до достижения массы урана = критической массе). Активная зона посредством труб соединена в кольцо (1-ый контур). Вода прокачивается по трубам контура насосом и отдает свою энергию змеевику в теплообменнике, нагревая воду в змеевике (во 2-м контуре). Вода в змеевике превращается в пар, температура которого может достигать 540 градусов. Пар вращает турбину, энергия пара превращается в механическую энергию. Ось  турбины вращает  ротор электрогенератора, превращая механическую энергию в электрическую. Отработанный (охлажденный ) пар поступает в конденсатор, где превращается в воду, возвращающуюся в 1-ый контур. Первая АЭС была построена в г. Обнинске (СССР). Преимущества АЭС: - ядерные реакторы не потребляют кислород и органическое топливо - не загрязняют окружающую среду золой и вредными для человека продуктами органического топлива - биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия при нормальном режиме эксплуатации АЭС. Недостатки АЭС: - необходимость захоронения радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок реакторов - опасность радиоактивного заражения местности при аварийных выбросах - опасность экологических катастроф ((1986 г. - Чернобыльская АЭС).


Для подготовки сообщения: «Получение радиоактивных изотопов» можно использовать ресурс http://class-fizika.narod.ru



Используемые источники


1.http://www.researcher.ru/ интернет-портал «Исследовательская деятельность школьников»

2.http://www.1september.ru/ издательский дом «Первое сентября»

3.http://www.it-n.ru/ сеть творческих учителей

4.http://en.edu.ru естественно-научный портал

5.http://www.km.ru мультипортал KM.RU

6.http://www.vschool.ru/ Виртуальная школа KM.ru

Автор
Дата добавления 27.04.2016
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров447
Номер материала ДБ-056601
Получить свидетельство о публикации

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

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