МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

«ТЕХНИКУМ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ИМЕНИ АЛЕКСАНДРА ВАСИЛЬЕВИЧА ВОСКРЕСЕНСКОГО»

специальность 11.02.17 Разработка электронных устройств и систем

Раздел: Кинематика Равноускоренное движение

Тема: Определение ускорения и перемещения по графику скорости равноускоренного движения

Цель: Приобретение навыков чтения графика скорости и расчета ускорения.

При равноускоренном прямолинейном движении скорость тела определяется формулой

В этой формуле υ0 – скорость тела при t = 0 (начальная скорость), a = const – ускорение. На графике скорости υ (t) эта зависимость имеет вид прямой линии (рис. 1).

По наклону графика скорости может быть определено ускорение a тела. Соответствующие построения

выполнены на рис. 1 для графика I(красный). Ускорение численно равно отношению сторон треугольника ABC:

Чем больше угол β, который образует график скорости с осью времени, т. е. чем больше наклон графика (крутизна), тем больше ускорение тела.

Для графика I на рис.1 (красный0: υ0 = –2 м/с, a = 1/2 м/с2.

Для графика II на рис.2 (синий): υ0 = 3 м/с, a = –1/3 м/с2.

График скорости позволяет также определить проекцию перемещения s тела за некоторое время t. Выделим на оси времени некоторый малый промежуток времени Δt. Если этот промежуток времени достаточно мал, то и изменение скорости за этот промежуток невелико, т. е. движение в течение этого промежутка времени можно считать равномерным с некоторой средней скоростью, которая равна мгновенной скорости υ тела в середине промежутка Δt. Следовательно, перемещение Δs за время Δt будет равно Δs = υΔt. Это перемещение равно площади заштрихованной полоски (рис. 2). Разбив промежуток времени от 0 до некоторого момента t на малые промежутки Δt, получим, что перемещение s за заданное время t при равноускоренном прямолинейном движении равно площади трапеции ODEF. Соответствующие построения выполнены для графика II на рис.2. Время t принято равным 5,5 с.

Так как υ – υ0 = at, окончательная формула для перемещения s тела при равномерно ускоренном движении на промежутке времени от 0 до t запишется в виде:

Результаты вычислений запишите в таблицу под графиком 2.

__________________________________________________________________________________

Критерии оценки ко всем практическим работам

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

- при наличии вывода в котором присутствует ответ на поставленную цель в данной работе и указаны полученные результаты; должны быть обозначены основные закономерности (если они исследовались); перечислены используемые формулы или правила.

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при формальном выводе без указания изучаемых закономерностей, правил и полученных значений искомой величины;

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Изучение движения тела под действием силы тяжести.

Цель: Определить ускорение, с которым тело движется при свободном падении.

Свободным падением тел называют падение тел на Землю в отсутствие сопротивления воздуха (в пустоте). В конце XVI века знаменитый итальянский ученый Г. Галилей опытным путем с доступной для того времени точностью установил, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают на Землю равноускоренно, и что в данной точке Земли ускорение всех тел при падении одно и то же. До этого в течение почти двух тысяч лет, начиная с Аристотеля, в науке было принято считать, что тяжелые тела падают на Землю быстрее легких.

Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы основной и средней школы (базового уровня).

Модель может быть использована в режиме ручного переключения кадров

Проведите наблюдение, заполните таблицу и нарисуйте график, полученный по точкам из таблицы. Исследуйте эту зависимость. В выводе отразите наблюдаемые зависимости между величинами.

Вопросы и задания (решения оформляются полностью как задачи)

1. Чему равна скорость тела, свободно падающего из состояния покоя, через четыре секунды после начала падения? Ускорение свободного падения принять равным g = 10 м/с2.

2. Свободно падающее без начальной скорости тело за последнюю секунду падения прошло 2/3 своего пути. Определите полное время падения t и весь путь H, пройденный телом (g = 10 м/с2).

3. Выпущенный вертикально вверх со скоростью υ1 = 1000 м/с снаряд нужно поразить за минимальное время другим снарядом, скорость которого υ2 = 900 м/с. Оба снаряда выстреливаются с одного и того же места. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите, через какое время τ после первого выстрела следует произвести второй (g = 10 м/с2)?

Оценка «5» ставится при выполнении всех заданий без ошибок, при полном оформлении отчета и записи в выводе своих! наблюдений и исследований.

Оценка «4» ставится при выполнении всех заданий с недочетами, при полном оформлении отчета и в основном правильном выводе. Допускается неполный, но безошибочным выводом.

Оценка «3» ставится при неполном выполнении заданий (около 60%) и аккуратно оформленным выводом. Допускается неполный вывод (около50%) при выполнении всех заданий. Допускается одна грубая ошибка в решении или выполнении заданий или в выводе.

Оценка «2» ставится при невыполнении заданий (около 50%); неаккуратном или неполном выполнении работы; незаконченной работе.

Раздел1. Тема 1.2 Основы динамики. Закон Всемирного тяготения

Тема: Исследование зависимости силы тяжести от расстояния до центра Земли. Измерение ускорения свободного падения.

Цель работы: исследовать, как меняется сила тяжести с расстоянием от центра Земли.

1. По графику зависимости силы тяжести от расстояния от Земли заполнить таблицу

2. Вычислить значение ускорения свободного падения g , м/с2 на расстояниях кратных радиусам Земли, если при R= 6.38*106 м g = 9.8 м/с2.

3.Обработка данных:_______________________________________________________________

4.Вывод: __________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Критерии оценки ко всем практическим работам

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема. Определение коэффициента трения скольжения опытным путем.

Цель: Определение коэффициента трения скольжения оргстекла по дереву при равномерном соскальзывании бруска по наклонной плоскости.

1. Требуется определить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.

2. Так как в домашних условиях трудно подобрать требуемые для эксперимента материалы предлагается просмотр видеоролика, где можно сделать замеры прямо с экрана. Смотрим.

3. Рассчитайте тангенс угла наклона для равномерного соскальзывания бруска здесь:

___________________________________________________________________________________________;

4. Сравните с некоторыми опытными данными, проведенными в лабораторной работе одним учеником:

5. Напишите вывод здесь:_____________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Практическая работа № 5

Раздел 1. Тема 1.2 Основы динамики.

Тема: Исследование зависимости жесткости системы пружин от последовательного и параллельного соединения.

Цель работы: исследовать, как меняется жесткость пружин при их различных соединениях

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества. Ее называют силой упругости.

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м)

2.1 Определить жесткость пружины. По формуле_____________________________

2.2 Определить жесткость пружины, если максимальное усилие составляет 8 Ньютонов:________________________________________

2.3 Определить жесткость двух таких одинаковых пружин соединенных последовательно (посмотри формулу в интернете) : k = ____________________;

2.4 Определить жесткость двух таких одинаковых пружин соединенных параллельно (посмотри формулу в интернете) k =_________________________;

2.5 Определи деформацию х при последовательном соединении двух одинаковых пружин: х1=___________=_________________= ____м =____см;

2.6 Определи деформацию х при параллельном соединении двух одинаковых пружин: х2=___________=_________________= ____м =____см ;

Сравните жесткости системы пружин соединенных последовательно или параллельно с жесткостью отдельной пружины

Вывод:_________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

Практическая работа №6

Цель: 1) Применить знание закона сохранения импульса для решения практических задач.

2) Закрепить навыки проекции векторов скорости на ось х и определения знака проекции скорости по направлению вектора.

Величина mv называется импульсом тела. Она является мерой механического движения. При взаимодействии происходит передача импульса от одного тела к другому.

Импульс тела - векторная величина, направление вектора импульса совпадает

Единицей измерения импульса в СИ является [р] = кг· м/с.

Если на тело действует сила, скорость тела изменяется. Значит, изменяется и

p = mv. Изменение импульса Δp = Δ(mv) =mΔv. Поскольку Δv=aΔt. Получаем Δр = maΔt.

Так как ma= F , можно записать: р = FΔt. Произведение силы F на время ее Δt действия называется импульсом силы.

Единица измерения импульса силы в СИ - Нс. Поскольку ньютон можно расписать,

то единица измерения импульса силы совпадает с единицей с измерения импульса тела.

Последнее уравнение показывает, что, если импульс тела изменяется за очень

короткий интервал времени, при этом возникают большие силы (удар, толчок, столкновение).

Если же требуется избежать чрезмерно больших сил, увеличивают время

Решение каждой задачи должно сопровождаться рисунком , на котором указаны векторы скорости до и после изменения скорости.

А) Система состоит из двух тел a и b. На рисунке (рис.1) стрелками в заданном масштабе указаны импульсы этих тел.Чему по модулю равен импульс всей системы?

Б) Масса танка m1 = 40т, масса самолета m2 = 50т. Самолет движется со скоростью v = 216 км/ч. Отношение импульса самолета к импульсу танка равно 5. Какова скорость танка?

В) Тело массой 2 кг движется вдоль оси OX. На графике (рис.2) показана зависимость проекции скорости vx этого тела на ось OX от времени t. На сколько уменьшился за первые 8 секунд движения тела модуль его импульса.

Г) Шарик массой 100 г свободно падает на горизонтальную площадку, имея в момент удара скорость 10 м/с. Найдите изменение импульса при абсолютно упругом и абсолютно неупругом ударах. Вычислите среднюю силу, действующую на шарик во время удара, если неупругий удар длился 0,05 с, а упругий — 0,01 с.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости

Цель: Применить закон сохранения энергии для разных типов задач.

Простейшим видом деформации являются деформации растяжения и сжатия (рис. 1). При малых деформациях (|x| << l) сила упругости пропорциональна деформации.

Пружину, растяжение которой проградуировано в единицах силы, называют динамометром. Кинетическая и потенциальная энергии подчиняются закону сохранения энергии.

На рис.1 вместо силы в Ньютонах шкала проградуирована в единицах массы (100г, 200г, 300г и т.д.). Вам известно, что сила в 1 Ньютон является силой тяжести для груза массой 100 грамм.

1.Определите силу, с которой деформирована пружина динамометра изображенного в верхней части рисунка ________.

2.Определите деформацию пружины динамометра, если жесткость пружины динамометра равна 40 Н/м __________.

3.Определите силу, с которой деформирована пружина динамометра изображенного в нижней части рисунка ________.

5. Определите потенциальную энергию пружины в верхней и в нижней части рисунка.

6. Если предположить, что пружину растянули до значения деформации до х1 и отпустили. Чему равна кинетическая энергия пружины в момент , когда деформация пружины составила х2.

Вывод:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тело брошено вертикально вверх со скоростью v. Какое из следующих утверждений относительно изменения энергии тела при этом движении можно считать справедливым?

1) при падении вниз потенциальная энергия тела увеличивается

2) по мере подъема тела его потенциальная и кинетическая энергии уменьшается

3) по мере подъема тела его потенциальная энергия увеличивается

5) по мере подъема тела его потенциальная энергия уменьшается

Тело массой 0,5 кг бросили вертикально вверх со скоростью 20 м/с. За время полёта сила сопротивления воздуха совершает работу, модуль которой равен 36 Дж. Тело упадёт обратно на Землю со скоростью, равной

Первое тело массой М обладает кинетической энергией, которая вдвое больше, чем кинетическая энергия второго тела массой 2М. Сравните скорости v1 и v2 этих тел

На рис. представлена траектория движения тела, брошенного под углом к горизонту. В какой точке траектории сумма кинетической и потенциальной энергии тела имела максимальное значение?

Тема: Решение задач на основное уравнение механики

Цель: Научиться применять основное уравнение механики для разных типов задач.

Задача на наклонную плоскость. На горизонтальном столе лежит деревянный брусок. Коэффициент трения между поверхностью стола и бруском μ = 0,1. Если приложить к бруску силу, направленную вверх под углом α = 45° к горизонту, то брусок будет двигаться по столу равномерно. С каким ускорением будет двигаться этот брусок по столу, если приложить к нему такую же по модулю силу, направленную под углом β = 30° к горизонту?

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Решение задач по теме: «Газовые законы. Уравнение состояния идеального газа. Молярная газовая постоянная».

Цель: определить число молекул воздуха в цилиндре используя показания приборов и уравнение Менделеева-Клайперона

Тонкостенный металлический цилиндр частично заполнен воздухом и закрыт невесомым поршнем, который может перемещаться в цилиндре без трения. Рядом с цилиндром находятся термометр и барометр.

Определите число молекул в цилиндре при указанных условиях, если цилиндр изображен в1/10 часть натуральной величины. Результаты измерени округлить до числа сантиметров.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы

При каких процессах наблюдается линейная зависимость между двумя макропараметрами идеального газа

В одном моле идеального газа отношение произведения давления и объёма к температуре равно...

Как изменится давление идеального газа, если его температура увеличилась в три раза, а объём - в 2 раза?

Отношение давления идеального газа к его температуре остается постоянным. Тогда, речь идет об...

На графике указаны две изобары. Исходя из графика...

Газ, изотермически расширяясь, изменил объём от 1 л до 4 л. Начальное давление газа равно 200 кПа. Каким станет давление (в кПа), когда газ закончит расширяться?

Один грамм водорода находится в баллон под давлением 150 кПа. Найдите температуру водорода (в К), если объём баллона равен 3 л.

Воздушный шарик, который не пропускает воздух, находится в комнате при температуре 20 оС. Предполагая, что процесс охлаждения шарика является изобарным, определите, до какой температуры нужно остудить шарик, чтобы его объём уменьшился вдвое?

Азот находится в баллоне при температуре 90 оС. Предполагая, что плотность азота при данных условиях равна 7,5 кг/м3, найдите давление азота (в кПа) на стенки баллона.

Универсальная газовая постоянная измеряется в...

Цель: 1) найти КПД идеального теплового двигателя;

2) познакомиться с основными характеристиками тепловых двигателей.

1) Проверьте свою готовность к практической работе " Определение КПД тепловых двигателей", отвечая на вопросы физического диктанта (мах -5 баллов);

2) прочитайте и запишите главную мысль к каждому из текстов №1-№6;

4) напишите вывод об изученном материале (ответьте на вопросы в разделе ПРИЛОЖЕНИЕ).

В1. 2. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

В1. 3. По какой формуле вычисляют внутреннюю энергию идеального газа?

В2. 3. По какой формуле вычисляют работу газа в термодинамике?

В1. 4. Запишите формулу и сформулируйте 1 закон термодинамики.

В2. 4. Сформулируйте закон сохранения энергии в тепловых процессах.

В2. 5. Сформулируйте второй закон термодинамики.

Текст 1. Большая часть двигателей, используемых людьми, - это тепловые двигатели.

История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи. Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому как поршень скользило ядро.

Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Принцип действия заключается в том, что энергия топлива переходит во внутреннюю энергию пара, а газ (пар), расширяясь, совершает работу. Так внутренняя энергия газа (пара) превращается в кинетическую энергию поршня.

Устройства, превращающие энергию топлива в механическую энергию, называются тепловыми двигателями.

Текст 2. Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счет повышения температуры рабочего тела на сотни или тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива.

Тепловая машина работает циклично. Газ, которому передается энергия, нагрет до высокой температуры и соответственно внутренняя энергия такого газа достаточно большая. Расширяясь, газ совершает работу, соответственно охлаждается, его внутренняя энергия уменьшается и совершается полезная работа. В дальнейшем, чтобы все повторилось нам надо перевести наш тепловой двигатель в первоначальное состояние, таким образом, чтобы работа вновь повторилась. Для этого нам необходимо газ охлаждать. Для рассмотрения всех процессов, происходящих в ТД, удобно рассматривать газ, находящийся в цилиндре под поршнем. В этом случае мы говорим, что газ совершает работу по перемещению поршня. Работа этого поршня и будет считаться полезной.

Текст 3. Однозначно классифицировать ТД нельзя. Существует много признаков, по которым различают тепловые двигатели: по назначению двигателей, по роду используемого топлива, по способу преобразования тепловой энергии в механическую, по способу регулирования в связи с изменением нагрузки и т.д.

Основная классификация тепловых двигателей по способу подвода теплоты к рабочему телу:

Двигатели внутреннего сгорания. В этих двигателях основные процессы — сжигание топлива и выделение теплоты с преобразованием в механическую работу — происходят непосредственно внутри двигателя.

Двигатели внешнего сгорания – класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела. Это, например, паровая турбина, газовая турбина, паровая машина.

Текст 4. Любая тепловая машина состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника.

Первая часть - нагреватель. Нагревателем в ТД является процесс сгорания топлива. Именно в этот процесс включается образование газа. Нагреватель характеризуется температурой нагревателя Тн, т.е. температура того, газа, который образовался. И конечно количеством теплоты, который передается этому газу.

Газ, образовавшийся в результате, того что сгорело топливо, называется рабочим телом. Рабочее тело и совершает работу. И оставшееся, некоторое количество теплоты будет передано холодильнику.

Холодильником, как правило, является окружающая среда. Именно температура холодильника в данном случае нам говорит о том, до какой температура мы должны понизить температуру рабочего тела, чтобы перевести машину в первоначальное состояние.

Работу, которое совершает рабочее тело, газ при расширении, мы определяем следующим образом: A=| Q 1|– |Q 2|. Важное значение имеет цикличность работы. Работа двигателя будет оправдана в том случае, если работа по сжатию газа будет меньше, чем работа, произведенная самим газом. В этом случае работа газа совершается при расширении, т.е. тогда, когда давление газа будет больше атмосферного. А в случае охлаждения газа, сжатие газа будет производиться внешними силами, тогда работа газа будет считаться отрицательной.

Текст 5. КПД теплового двигателя – важнейшая его характеристика. ТД подчиняется первому закону термодинамики и конечно же второму закону термодинамики (передача тепла происходит от более нагретого тела к менее нагретому).

Qн – теплота, полученная от нагревателя, Дж Qх - теплота, отданная холодильнику, Дж

Этот КПД является реальным, т.е. как раз эту формулу и используют для характеристики реальных тепловых двигателей.

В 19 веке в результате работ по теплотехнике французский инженер Сади Карно предложил другой способ для определения (через термодинамическую температуру):

Тх - термодинамическая температура холодильника, К.

И этот коэффициент полезного действия получил название максимального

Главное значение этой формулы состоит в том, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Тн, и холодильником с температурой Тх, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины. Не существует теплового двигателя, у которого КПД = 100% или 1.

Формула дает теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника. Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1.

Но температура холодильника практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твердое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими.

Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному — важнейшая техническая задача.

Текст 6. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта.

Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока.

Тепловые двигатели- паровые турбины- устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном- поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном- ДВС и паровые турбины; на ж/д- тепловозы с дизельными установками; в авиации- поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

Сравним эксплуатационные характеристики тепловых двигателей.

КПД: Паровой двигатель – 8%; Паровая турбина – 40%; Газовая турбина – 25-30%;

Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%; Дизельный двигатель – 40– 44%; Реактивный двигатель – 25%

Текст 7. Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти, газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивают возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых двигателях химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов:

соединениями, вредными для растений, животных и для здоровья человека.

Для охраны окружающей среды необходимо обеспечить:

Перспективно использование водорода в качестве горючего для тепловых двигателей: при сгорании водорода образуется вода. Идут интенсивные исследования по созданию электромобилей, способных заменить автомобили с двигателем, работающим на бензине.

1 уровень. Чему равен КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 5000 С, а температура холодильника 200 С?

2 уровень. Температура нагревателя 1500 С, а холодильника 200 С. От нагревателя получено 105 кДж количества теплоты. Определить работу, произведенную машиной, если считать ее идеальной.

Критерии оценки: за решение задачи 1 уровня– «3» балла

за решение задачи 1и 2 уровня (имеются недочеты)– «4» балла

Примерные ответы к работе над текстами №1-№6:

Т1. ДВС используются везде. Разнообразие их видов очень широко.

Т2. Устройство и принцип работы теплового двигателя.

Т4. Функции основных частей двигателя внутреннего сгорания

Т6. Использование и эксплуатационные характеристики тепловых двигателей.

Т7. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

1. Какие устройства относятся к тепловым двигателям:

а) превращающие тепловую энергию в механическую;

2. Какой элемент теплового двигателя совершает работу:

3. Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:

4.Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
а) отношение времени полезной работы ко времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт;
б) отношение механической работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя;

в) отношение температуры нагревателя к температуре охладителя.

6.Для приближения КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, к единице, необходимо:
а) повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника;
б) повышать температуру холодильника и понижать температуру нагревателя;
в) повышать температуру холодильника и нагревателя;
г) понижать температуру холодильника и нагревателя;
д) стремиться сделать равной температуру холодильника.

7. Термодинамика позволяет при известной температуре. Т1 источника тепла (нагревателя) и температуре Т2 приемника тепла (холодильника) ...

а)...рассчитать кпд любого теплового двигателя.

б)...оценить максимальный кпд любого теплового двигателя.

в)...оценить минимальный кпд любого теплового двигателя...

г)...определить конструкцию двигателя с кпд 100%.

Идеальная тепловая машина, работающая по обратному циклу, получает тепло от холодильника с водой при температуре t1 = 0 °С и передает тепло кипятильнику с водой при t2 = 100 °С. Сколько воды надо заморозить, чтобы испарить m = 1 кг воды?

Холодная машина, работающая по обратному циклу Карно, должна поддерживать в камере температуру t2 = -10 °С при температуре окружающей среды t1 = 20 °С. Какую работу надо совершить над рабочим веществом машины, чтобы отвести из камеры машины Q = 140 кДж тепла? (Ответ округлите до целого числа) Запишите число: Работа, кДж ___________________________

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает от нагревателя с температурой 493 оС количество теплоты 80 кДж. Холодильником является окружающий воздух с температурой 20 оС. Максимальная высота, на которую эта машина может поднять груз массой 500 кг, составляет:

После переделки тепловой машины периодического действия ее мощность увеличилась на α = 10 %. Причем энергия, получаемая от нагревателя не изменилась, а отдаваемая холодильнику уменьшилась на β = 15 %. На сколько изменился к.п.д. машины? Запишите число: в % ________________________

В каком случае КПД цикла Карно повысится больше: при увеличении температуры нагревателя на ΔT или при уменьшении температуры холодильника на ту же ΔT?

1) Повышение будет одинаковым в обоих случаях

Два моль гелия совершают цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Максимальное давление в цикле в 3 раза больше минимального, а максимальный объем в 2 раза больше минимального. Чему равен КПД цикла? Запишите число: в % ___________________________

У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в n = 1,6 раз больше температуры холодильника. За один цикл машина производит работу A = 12 кДж. Какая работа затрачивается на изотермическое сжатие рабочего вещества? Запишите число: Работа, кДж _______

Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, использует в качестве холодильника тающий лед при температуре 0 оС, а в качестве нагревателя - кипяток при 100 оС. Холодильная машина получает от сети энергию 25 кДж. Если удельная теплота плавления льда 3,25 · 105 Дж/кг, то масса полученного льда равна:

Найти КПД тепловой машины, работающей с v молями одноатомного идеального газа по циклу, состоящему из адиабаты 1 - 2, изотермы 2 - 3 и изохоры 3 - 1. Работа, совершенная над газом на участке 2 - 3 равна A, разность максимальной и минимальной температур в цикле равна ΔT.

Идеальный одноатомный газ совершает замкнутый процесс. Определить КПД цикла.

Тема: Измерение относительной влажности воздуха.

Цель работы: измерить влажность воздуха в кабинете физики. Познакомиться с практическим применением темы влажность.

Приборы и материалы: волосной гигрометр, психрометр.

Порядок выполнения работы. Демонстрационный вариант выполнения работы.

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.
Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.
Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости - росы.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Точка росы также характеризует влажность воздуха.
Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры.
Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр
(по др. гречески "психрос" означает холодный). Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться

В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.
Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров , по специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной влажности.

Для здоровья человека вредны как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%.

Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя , когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела.

При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.

Что тяжелее: 1 кубометр сухого воздуха или влажного?
(кубометр влажного воздуха есть смесь кубометра водяного пара с кубометром сухого воздуха) Парадоксально, но при одинаковом давлении и температуре 1 кубометр влажного воздуха не тяжелее, а легче, чем кубометр сухого воздуха! Дело в том, что давление каждой составной части газовой смеси меньше её общего давления, которое и для сухого и для влажного воздуха одинаковое. А при уменьшении давления уменьшается и вес единицы объема газа.

Прочитав внимательно эту страницу, тебе не составит труда ответить на следующий вопрос: сырой воздух должен иметь большую плотность, чем сухой, так как содержит большее количество молекул воды. Но почему же при увеличении абсолютной влажности перед дождем барометр "падает", показывая уменьшение давления, связанное с уменьшением плотности воздуха?

2.Ответьте на вопрос: что лежит в основе принципа действия волосного гигрометра? _____________________________________________________________________________

3.Определите влажность воздуха с помощью психрометра. Для этого: а) определите цену деления термометра ___________________________________________ б) определите температуру сухого термометра tсухого_________________________________________________ в) определите температуру увлажненного термометра tувл__________________________________________.

г) найдите разницу показаний сухого и влажного термометров ∆t= tсухого- tувл.

____________________________________________________________________________________________________________________д) используя психрометрическую таблицу, определите влажность воздуха φ.____________

Критерии оценки ко всем практическим работам

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Цель: 1.Определить напряжение и модуль Юнга в медной проволоке, находящейся под нагрузкой.

Задание (карта 26В): От мотка провода (рис.1) отрезали некоторую часть и укрепили между зажимами А и В следовательно устройства (рис.2). Нижний зажим В этого устройства имеет указатель (стрелку), который перемещается по шкале.

На нижний зажим повесили гирю (рис.3). Определите напряжение в медной проволоке и модуль Юнга, если элементы каждого рисунка представлены в одном и том же масштабе.

Тема: Расчет напряженности и потенциала электрического поля заряженного шара

Цель: Усвоить понятия напряженности и потенциала электрического поля, образованного заряженным шаром.

Задание (карта36В) : Металлический шар укреплен на изолированной подставке и соединен с источником постоянного напряжения. Второй полюс источника напряжения заземлен. В цепь включен электростатический вольтметр.

3. Чему равен потенциал внутри шара, если он сплошной?

4. Определите напряженность электростатического поля у поверхности шара.

Вывод:______________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Вопрос: Что является решающим аргументом в пользу теории близкодействия?

2) Существование взаимодействия между элементарными частицами

3) Конечная скорость распространения взаимодействия

4) Ничего из перечисленного не является решающим аргументом

Вопрос: Выберете верные утверждения об электрическом поле

3) Оно действует на любые электрические заряды

4) Оно действует на любые электрические и магнитные заряды

5) Электрическое поле состоит из переносчиков электромагнитного взаимодействия - фотонов

Вопрос: Выберете верные утверждения о напряженности электрического поля

1) Это силовая характеристика электрического поля

2) Это энергетическая характеристика электрического поля

3) Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом в данной точке, обратно пропорциональна расстоянию между зарядом и этой точкой

4) Линии напряженности заряженного шара всегда перпендикулярны его поверхности

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

__ Линии напряженности начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном

__ Напряженность электрического поля внутри заряженной сферы равна нулю

__ Принцип суперпозиции полей заключается в том, что суммарная напряженность поля, создаваемого несколькими зарядами равна алгебраической сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из зарядов.

__ Сферу можно считать за точечный заряд, если величина этого заряда очень мала

Вопрос: Первый заряд равен 100 мкКл, а второй заряд равен 400 мкКл. Если через центры этих зарядов провести прямую, то на каком расстоянии от первого заряда находится точка на этой прямой, напряженность поля в которой равна нулю?

1) На расстоянии втрое меньшем, чем от второго заряда

2) На расстоянии, равном 1/3 от расстояния между центрами зарядов

3) На расстоянии, в 4 раза меньшем, чем расстояние от второго заряда

Вопрос: На рисунке указан равносторонний треугольник, в двух вершинах которого располагаются заряды, равные по модулю. Как будет направлен вектор напряженности электрического поля в третьей вершине треугольника?

5) Недостаточно информации, чтобы ответить на вопрос

Вопрос: Заряд q2 находится ровно посередине между двумя другими зарядами. Найдите результирующую силу (в кН), действующую на заряд q2 .

2) Линии напряженность параллельны друг другу

3) Линии напряженности расположены с одинаковой густотой

Вопрос: Модуль напряженности однородного электрического поля, создаваемого параллельными пластинами, равен 200 Н/Кл. В этом поле неподвижно висит пылинка, модуль заряда которой равен 300 нКл. Определите массу пылинки (в мг).

Вопрос: Напряженность поля, создаваемого заряженной сферой в некоторой точке равна 40 кН/Кл. Определите, на каком расстоянии (в см) находится эта точка от поверхности сферы, если заряд сферы равен 50 мкКл. Радиус сферы равен 3 м.

9) (1 б.): Верный ответ: 6,1.; Верный ответ: 6,12.; Верный ответ: 6.;

10) (1 б.): Верный ответ: 35,4.; Верный ответ: 35,41.; Верный ответ: 35.;

Цель: Применить принцип суперпозиции для определения напряженности поля образованного несколькими полями

Решите задачу представленную на рисунке, в общем виде.

Задача. Найдите напряженность поля (в точке Р), образованного двумя зарядами противоположного знака. Расстояние между зарядами равно L. Точка Р образует с зарядами равнобедренный треугольник и находится от них на расстоянии r .

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Вопрос: Что является решающим аргументом в пользу теории близкодействия?

2) Существование взаимодействия между элементарными частицами

3) Конечная скорость распространения взаимодействия

4) Ничего из перечисленного не является решающим аргументом

Вопрос: Выберете верные утверждения об электрическом поле

3) Оно действует на любые электрические заряды

4) Оно действует на любые электрические и магнитные заряды

5) Электрическое поле состоит из переносчиков электромагнитного взаимодействия - фотонов

Вопрос: Выберете верные утверждения о напряженности электрического поля

1) Это силовая характеристика электрического поля

2) Это энергетическая характеристика электрического поля

4) Линии напряженности заряженного шара всегда перпендикулярны его поверхности

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

__ Линии напряженности начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном

__ Напряженность электрического поля внутри заряженной сферы равна нулю

__ Сферу можно считать за точечный заряд, если величина этого заряда очень мала

1) На расстоянии втрое меньшем, чем от второго заряда

2) На расстоянии, равном 1/3 от расстояния между центрами зарядов

3) На расстоянии, в 4 раза меньшем, чем расстояние от второго заряда

5) Недостаточно информации, чтобы ответить на вопрос

2) Линии напряженность параллельны друг другу

3) Линии напряженности расположены с одинаковой густотой

9) (1 б.): Верный ответ: 6,1.; Верный ответ: 6,12.; Верный ответ: 6.;

10) (1 б.): Верный ответ: 35,4.; Верный ответ: 35,41.; Верный ответ: 35.

Цель: Изучить потенциал как работу сил электрического поля

Энергетическая характеристика электростатического поля

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Как зависит разность потенциалов между двумя точками в электростатическом поле от напряжённости этого поля?

Найдите работу (в мДж), которую совершает поле при переносе заряда

5 мкКл из точки с потенциалом 500 В в точку с потенциалом 400 В.

Электрон перемещается вдоль линий напряжённости электростатического поля так, что направление вектора его перемещения совпадает с направлением вектора напряжённости. При этом его потенциальная энергия...

Цель: Определить какое соединение конденсаторов дает наибольшую емкость всей цепи.

Задание (карта37А): На рисунке изображены конденсаторы, которые надо подключить к источнику тока таким образом, чтобы емкость всей цепи была бы наибольшая.

Рассчитайте последовательное соединение конденсаторов: С=___________________________________________________________________________ .

Рассчитайте параллельное соединение конденсаторов: С=___________________________________________________________________________ .

В каком случае емкость конденсаторов будет наибольшей?

Отклонением фактического значения емкости конденсаторов от ее номинального значения следует пренебречь.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

__ Электроёмкость - это отношение заряда тела к его объёму

__ Электроёмкость характеризует способность тела накапливать заряд

__ Электроёмкость двух проводников - это отношение напряженность поля между ними к модулю заряда на одном из них

__ Электроёмкость конденсаторов определенного типа может являться переменной

Для изготовления плоского конденсатора необходимо иметь две обкладки и диэлектрик. При этом...

1) Толщина диэлектрика должна быть значительно больше размеров обкладок

2) Толщина диэлектрика должна быть значительно меньше размеров обкладок

3) Толщина диэлектрика должна быть сравнима с размерами обкладок

Каким образом можно увеличить ёмкость конденсатора?

1) Заменить используемый диэлектрик, на диэлектрик с меньшей диэлектрической проницаемостью

Из предложенных вариантов выберете единственное корректное описание конденсатора

1) Плоский, цилиндрический с переменной ёмкостью

2) Цилиндрический, электролитический с постоянной емкостью

3) Керамический электролитический с переменной емкостью

Заряд на одной из обкладок конденсатора равен 400 мкКл. Какова ёмкость этого конденсатора (в мкФ), если напряжение между пластинами равно 80 В?

В конденсаторе с ёмкостью 20 пкФ используются обкладки площадью 5 мм2. Найдите диэлектрическую проницаемость используемого диэлектрика, если расстояние между обкладками равно 0,1 мм.

В некоторых видах клавиатур используются конденсаторы для регистрации нажатия на клавишу. Для этого используется следующее свойство конденсатора

1) Изменение ёмкости при изменении расстояния между обкладками

2) Изменение ёмкости при изменении площади обкладок

Энергия конденсатора равна 30 Дж. Если заряд на обкладках этого конденсатора равен 300 мкКл, какова его электроёмкость (в нФ)?

Конденсатор с ёмкостью 300 мкФ накопил энергию, равную 45 мДж. Найдите напряжение между пластинами этого конденсатора (в В).

Тема: Определение термического коэффициента сопротивления материала спирали.

Цель: Определить термический коэффициент сопротивления спирали опытным путём.

Одну и туже спираль сначала опустили в холодную воду, а затем в горячую. Спираль включена в электрическую цепь. Определите температурный коэффициент сопротивления спирали.

2.4 Проведите математическую обработка результатов измерений (вычислите среднее значение измеренной величины, рассчитайте погрешности измерений, постройте график).

Тема: Изучение сопротивления и закона Ома для участка цепи

Цель: Определить сопротивление и длину мотка никелинового провода

Моток никелевого провода А включен в электрическую цепь так, как показано на рисунке.

Вывод:_____________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Электрический ток. Закон Ома для участка цепи

Выберете то, без чего не может существовать электрический ток?

Скорость движения электронов в металлическом проводнике...

1) Обратно пропорциональна площади поперечного сечения проводника

3) Прямо пропорциональна силе тока в проводнике

4) Прямо пропорциональна концентрации вещества, из которого сделан проводник

Скорость распространения электрического поля в металлическом проводнике равна...

2) Отношению заряда электрона к его массе умноженному на силу тока в проводнике

Вольт-амперная характеристика проводника это...

2) Зависимость силы тока от напряжения в данном проводнике

3) Отношение силы тока к напряжению в данном проводнике

1) Прямо пропорционально напряжению на его концах

3) Обратно пропорционально площади его поперечного сечения

5) Зависит от вещества, из которого изготовлен проводник

Удельное сопротивление проводника измеряется в...

Вычислите сопротивление (в Ом) медного провода длиной 70 м, если площадь его поперечного сечения равна 2 мм2.

Напряжение на резисторе с сопротивлением 15 Ом равно 30 В. Какова сила тока в резисторе (в А)?

Проводник длиной 100 м изготовлен из неизвестного металла. Площадь его поперечного сечения равна 3 мм2. Когда в нём измерили силу тока она оказалось равной 10 А, а измерив напряжение на концах этого проводника, получили 1 кВ. Найдите удельное сопротивление материала (в мОм*м), из которого изготовлен проводник.

Цель: Найти КПД нагревательного устройства (22Б )

При протекании электрического тока в цепи, сила тока I в проводнике сопротивлением R, работа электрического тока за время t равна количеству теплоты Q, выделяемому в проводнике А= QЗАТР =Pt=IUt, где Р - мощность электроплитки выраженная в Ваттах. Лишь часть этого количества теплоты передается нагреваемому телу, в нашем случае – олову. Остальное количество теплоты бесполезно теряется: идет на нагревание котла и передается окружающей среде. Количество теплоты, полученное оловом в котле при нагреве до температуры плавления, равно Q1 = cm(t2 - t1), где c – удельная теплоемкость олова, m – ее масса, t2 и t1 – температура плавления и начальная температура олова, соответственно. Количество теплоты, полученное оловом в котле при плавлении равно

Q2 = λm. Таким образом, коэффициент полезного действия нагревателя равен

QПОЛЕЗН = Q1 + Q2 , А= QЗАТР =Pt=IUt, где Р - мощность электроплитки выраженная в Ваттах.

Прочитайте и проведите расчеты при выполнении задания. Результаты расчетов занесите в таблицу.

Вывод: _____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема: Определение электрохимического эквивалента вещества

Цель: Определить электрохимический эквивалент меди путем электролиза меди на катоде из раствора медного купороса.

2.1. Внимательно рассмотрите изображение установки, собранной для электролиза меди на катоде. Прочитайте задание и заполните таблицу. Для этого снимите показания приборов и по закону Фарадея определите электрохимический эквивалент меди.

2.2. В электролитической ванне, наполненной раствором медного купороса, установлены два медных электрода. Один электрод неподвижный, а другой, сделанный из очень тонкой медной фольги, укреплен на динамометре. На эту фольгу будет осаждаться медь при электролизе. Показания динамометра при разомкнутом ключе отмечены пунктирным положением его указателя. Одновременно с замыканием ключа включили секундомер. По истечении времени цепь разомкнули. Определите электрохимический эквивалент меди, пренебрегая изменением архимедовой силы, действующей на электрод.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

Оценка «4» ставится: при неполном оформлении отчёта или неполном, но в целом верном выводе.

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Изучение работы электроннолучевой трубки

Цель: Применить знания по теме «Электрический ток в вакууме» для расчета отклонения электронного луча под действием напряжения на конденсаторе

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

2) Силы, действующие на электрические заряды

4) Силы, уравновешивающие друг друга и действующие в противоположных направлениях

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

__ Электродвижущая сила измеряется в вольтах

__ Электродвижущая сила - это пример сторонней силы

__ Электродвижущая сила - это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда

__ Электродвижущая сила - это разность между работой сторонних сил и работой кулоновских сил

Сколько физических величин включает в себя математическое описание закона Ома для полной цепи?

Если в цепь последовательно включены несколько источников тока, то полная ЭДС равна...

1) Алгебраической сумме ЭДС каждого источника

2) Геометрической сумме ЭДС каждого источника

4) Алгебраической или геометрической сумме ЭДС каждого источника, в зависимости от направления обхода тока

4) В ней есть как последовательно, так и параллельно подключенные элементы

На рисунке указана цепь, в которую включены несколько источников тока. Исходя из выбранного направления обхода тока (которое обозначено стрелкой), какие ЭДС отрицательные?

2) Внутреннее сопротивление источника тока близко к нулю

3) Сила тока в цепи многократно превышает силу тока при нормальной работе этой цепи

4) Напряжение на источнике тока многократно превышает напряжение при нормальной работе

В полной цепи с некоторым внешним сопротивлением R протекает некоторый ток, сила которого равна I. Если в цепь с внешним сопротивлением 2R включить другой источник, ЭДС которого вдвое больше, чем ЭДС первого источника, то чему будет равна сила тока в этой цепи?

ЭДС источника тока равна 36 В. Когда к нему подключили резистор, равный 50 Ом, сила тока в цепи составила 0,7 А. Чем равно внутреннее сопротивление источника (в Ом)?

Когда к источнику тока с внутренним сопротивлением 1 Ом подключили резистор с сопротивлением 4 Ом, сила тока в цепи приняла некоторое значение I. Резистор с каким сопротивлением (в Ом) надо подключить к этому источнику, чтобы сила тока в цепи стала равна I/2?

Тема: Расчет разветвленной электрической цепи. Изучение ВАХ полупроводников

Цель: Изучить и построить ВАХ полупроводников

Текст 1. Здесь показано условное графическое обозначение выпрямительного диода (в). Вершина треугольника «стрелка» показывает направление прямого тока протекающего от большого потенциала «+» (анода) к меньшему потенциалу «–» (катоду).

Рисунок 1 - Вольт-амперная характеристики германиевого (а) и кремниевого (б) диодов

Из приведенных ВАХ видно, что для кремниевых диодов по сравнению с германиевым прямые ветви характеристик, построенных при одних и тех же температурах, смещены в право. Т.е для получения одинаковых прямых токов необходимо к кремниевым диодам прикладывать большее прямое напряжение, чем к германиевым.

При увеличении температуры прямая ветвь характеристик становится более крутой. Обратный ток в кремниевых диодах меньше, чем у германиевых.

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

2. Средний выпрямленный ток диода Iвп ср — среднее за период значение выпрямленного постоянного тока, протекающего через диод (сотни мА — десятки А).

3. Импульсный прямой ток диода Iпри— пиковое значение импульса тока при заданной максимальной длительности, скважности и формы импульса.

4. Средний обратный ток диода Ioбр ср — среднее за период значение обратного тока (доли мкА — несколько мА).

5. Среднее прямое напряжение диода при заданном среднем значении прямого тока Uпр ср (доли В).

6.Средняя рассеиваемая мощность диода Рсрд — средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях (сотни мВт—десятки и более Вт).

7. Дифференциальное сопротивление диода rдиф — отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы — сотни Ом).

Система параметров не допускает работу выпрямительных диодов в области электрического пробоя. Разновидностью выпрямительных диодов, допускающих в течение длительного интервала времени работу в области электрического лавинного пробоя на обратной ветви ВАХ,являются лавинные диоды. Эта особенность лавинных диодов позволяет эффективно применять их в качестве элементов цепей аппаратуры защищающих от импульсных перегрузок по напряжению.

Текст 2.В выпрямительных диодах используется вентельное свойство электронно-дырочного перехода, т.е. при прямом напряжении сопротивление р-n-перехода мало, а при обратном напряжении – велико. Широко распространены низкочастотные

выпрямительные диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока с частотой до единиц килогерц (иногда до 50 кГц). Эти диоды применяются в выпрямительных устройствах для питания различной аппаратуры. Низкочастотные

диоды являются плоскостными и изготовляются изгермания или кремния. Они предназначены для выпрямления переменного тока с постоянным или средним значением не более 10А. Все параметры диодов обычно указываются для работы при температуре окружающей среды 20±5°С.

Германиевые диоды изготовляются, как правило, вплавлением индия в германий n-типа. Они могут допускать плотность тока до 100 А/см2 при прямом напряжении до 0,8 В. Предельное обратное напряжение у них не превышает 400 В, а обратный ток обычно бывает не более единиц миллиампер. Рабочая температура этих диодов от – 60 до + 75 оС. Если диоды работают при температуре окружающей среды выше 20 °С, то необходимо снижать обратное напряжение. При пониженном атмосферном давлении или неудовлетворительном охлаждении возможен перегрев диодов. Чтобы не допускать его, следует снижать выпрямленный ток.

Мощные германиевые диоды работают с естественным охлаждением. Они изготовляются на выпрямленный ток до 1000 А и обратное напряжение до 150 В.

Выпрямительные кремниевые диоды в последнее время получили особенно большое распространение. Они изготовляются вплавлением алюминия в кремний n-типа, а также сплава олова с фосфором или золота с сурьмой в кремний р-типа. Применяется и диффузионный метод. По сравнению с германиевыми кремниевые диоды имеют ряд преимуществ. Предельная плотность прямого тока у них до 200 А/см2, а предельное обратное напряжение может быть до 1000 В. Рабочая температура от –60 до +125 °С (для некоторых типов даже до +150 °С). Прямое напряжение у кремниевых диодов доходит до 1,5 В, т. е. несколько больше, чем у германиевых диодов. Обратный ток у кремниевых диодов значительно меньше, чем у германиевых.

Текст 3. Выпрямление переменного тока — один из основных процессов в радиоэлектронике. В выпрямительном устройстве энергия переменного тока преобразуется в энергию постоянного тока. Любой выпрямитель является потребителем энергии переменного тока и генератором постоянного тока.

Поскольку полупроводниковые диоды хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо в обратном, то большинство

полупроводниковых диодов применяется для выпрямления переменного тока. Рис. 2.19 – Схемы выпрямителя с с полупроводниковым диодом

Простейшая схема для выпрямления переменного тока показана на рисунке 2.19, а. В ней последовательно соединены генератор переменной ЭДС (е), диод Д и нагрузочный резистор Rн, который можно включать также и в другой провод, как показано штрихами. Эта схема называется однополупериодной. Правильнее бы называть ее однофазной однотактной, так как генератор переменной ЭДС является однофазным и ток проходит через него только в одном направлении один раз за период (один такт за период). Другие, более сложные схемы для выпрямления (двухфазные, трехфазные, двухтактные и др.), как правило, представляют собой комбинацию несколько однофазных однотактных схем.

Рисунок 2. – Принцип работы простейшего выпрямителя

График на рисунке 2, в изображает напряжение на диоде. Иногда ошибочно его считают синусоидальным или отождествляют с напряжением источника переменной ЭДС. На самом же деле это напряжение имеет несинусоидальную форму. У него амплитуды положительных и отрицательных полуволн резко неодинаковы. Амплитуда положительных полуволн очень мала. Это объясняется тем, что когда проходит прямой ток, то большая часть напряжения источника падает на нагрузочном резисторе Rн, сопротивление которого значительно превышает сопротивление диода. В этом случае

На рисунке показана электрическая цепь, состоящая из последовательного соединения диода и резистора.

К концам цепи в точках А и В приложено напряжение, характер которого показан на графике. Постройте график изменения силы тока в цепи (качественно).

2.2.:Изучи график ВАХ (см. Лабораторную работу №1). По графику заполни таблицу. Расчитай сопротивление для каждой точки выбранного напряжения. Расчёты выполни под таблицей. Результаты занеси в таблицу.

Запиши в верхнюю строчку как проявляет себя диод на этих трех участках ВАХ.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Основные понятия: вектор магнитной индукции, магнитная силовая линия, принцип суперпозиции для магнитного поля, правило буравчика, сила Ампера, электрическая и магнитная составляющая силы Лоренца, магнитный момент контура с током, явление электромагнитной индукции, ЭДС индукции, индукционный ток, правило Ленца, вихревое электрическое поле.

1. Как определить направление и величину магнитной индукции в пространстве экспериментальными методами?

2. В каких единицах измеряется магнитная индукция в системе СИ?

5. Как определить силу Ампера, действующую на проводник с током произвольной формы?

6. Чему равна сила Ампера, действующая на замкнутый контур с током в однородном магнитном поле?

10. Что такое явление электромагнитной индукции?

11. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

12. В чём состоит правило Ленца для определения направления индукционного тока?

14. Каков принцип работы генератора и трансформатора электрического тока?

1.1.Разобрать в группе решение типовых задач.

1.2.Решить задачи из части «Задачи для самостоятельного решения».

Задача 1. Два длинных прямых параллельных провода находятся на расстоянии r = 5 см один от другого. По проводам текут токи I1 = I2 = 10 А. Найти магнитную индукцию в точке A, находящейся на расстоянии r1 = 4 см от первого проводника и r2 = 3 см от второго.

Длинный прямой провод, по которому протекает ток I, создаёт вокруг себя магнитное поле на расстоянии R индукцией:

Если прямолинейный проводник с током I имеет длину l и находится в однородном магнитном поле c индукцией B, направленной под углом  к направлению тока, то него действует сила Ампера, равная по модулю:

Применяя формулы (2.1) и (2.2) для проводников 1 и 3, получаем:

Равнодействующая всех сил может быть определена путём интегрирования:

Однако, учитывая, что провод находится в однородном магнитном поле, эту силу можно определить без применения интегрирования по элементам. Дополним полукольцо C прямолинейным проводником L. Тогда, получится замкнутый контур, по которому протекает ток I. Известно, что сила Ампера, действующая на замкнутый контур с током в однородном магнитном поле, равна нулю. Значит,

Применяя закон Ампера для прямолинейного проводника L, получаем

Решение. Если ток через гальванометр не протекает, то его рамка будет ориентирована, как показано на рисунке сверху. Когда электрический ток проходит по проводу, намотанному на рамку гальванометра, то возникает момент силы Ампера MA, который поворачивает рамку до тех пор, пока он не уравновесится моментом сил упругости Mупр, возникающим в нити при закручивании на угол , как показано на рисунке снизу. Момент силы Ампера определяется по формуле:

где pm = ISN – магнитный момент контура, содержащего N витков,  – угол между магнитным моментом контура и вектором магнитной индукции поля, в котором находится контур:  = 90º –  = 60º. Момент силы упругости пропорционален углу закручивания нити:

После преобразования выражений (5.4) получаем:

Задача 6. Скорость самолёта равна V = 950 км/ч. Найти разность потенциалов , возникающую между концами крыльев самолёта, если вертикальная составляющая индукции земного магнитного поля равна B = 310–5 Тл, а размах крыльев самолёта L = 12,5 м.

Задача 7. Проволочное кольцо радиусом r = 10 см лежит на столе. Какой заряд Q протечёт по кольцу, если его повернуть с одной стороны на другую? Сопротивление кольца R равно 1 Ом. Вертикальная составляющая индукции В магнитного поля Земли равна 50 мкТл.

Решение. Через площадь, ограниченную проволочным кольцом, проходит магнитный поток 1 = Br2. Если кольцо повернуть на другую сторону, то магнитный поток изменит знак на противоположный: 2 = –1. По мере того как кольцо поворачивают, магнитный поток, пронизывающий его, изменяется. Это приводит к появлению ЭДС индукции:

Вследствие этого в кольце возбуждается индукционный ток:

Используя (2.1) и (2.2), выводим дифференциальное уравнение и решаем его:

Задача 8. На рамку площадью S = 200 см2 намотано N = 100 витков провода. Она равномерно вращается с частотой n = 10 об/с относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции магнитного поля (В = 0,2 Тл). Найти максимальную ЭДС индукции, возникающую в проводе. Определить максимальный индукционный ток, если сопротивление провода R = 5 Ом.

Решение. Магнитный поток, пронизывающий рамку, на которую намотан провод, изменяется во времени из-за поворота рамки:

Отсюда следует, что максимальная ЭДС индукции, возникающая в рамке, равна:

3.3. Провод в виде 1/4 части кольца радиусом R = 20 см находится в однородном магнитном поле с индукцией B = 2 Тл. По проводу течёт ток I = 30 А. Найти силу, действующую на провод, если он лежит в плоскости, перпендикулярной линиям индукции.

3.4. По катушки из тонкой проволоки течет ток I = 15 А. Площадь поперечного сечения катушки S = 30 см2, число витков в ней N = 10. Катушка помещена в однородное магнитное поле с индукцией B = 0,1 Тл. Определить магнитный момент pm катушки и вращающий момент M, действующий на неё со стороны поля, если ось катушки составляет угол =30º с линиями индукции.

3.5. Два иона, имеющие одинаковый заряд, но различные массы, влетели в однородное магнитное поле. Первый ион начал двигаться по окружности радиусом R1 = 5 см, второй ион – по окружности радиусом R2 = 2,5 см. Найти отношение масс ионов m1/m2, если они прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов.

3.6. Заряженная частица, двигаясь перпендикулярно скрещенным под прямым углом электрическому (Е = 400 кВ/м) и магнитному (В = 0,25 Тл) полям, не испытывает отклонения при определённой скорости. Определить эту скорость.

3.7. По длинному прямому проводу течёт ток. Вблизи провода расположена квадратная рамка из тонкого провода сопротивлением R = 1 Ом. Провод лежит в плоскости рамки и параллелен двум её сторонам длиной L = 5 см, расстояние до которых от провода соответственно равны а = 2 см и b = 4 см. Найти силу тока в проводе, если при его выключении через рамку протёк заряд Q = 3 мкКл.

3.8. Короткая катушка, содержащая N = 1000 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,4 Тл с угловой скоростью  = 5 рад/с относительно оси, совпадающей с диаметром катушки и перпендикулярной линиям индукции. Определить мгновенное значение ЭДС индукции для тех моментов времени, когда плоскость катушки составляет угол  = 60º с линиями индукции. Площадь катушки равна S = 100 см2.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

- при наличии вывода в котором присутствует ответ на поставленную цель в данной работе; должны быть обозначены основные закономерности (которые исследовались в задаче); перечислены используемые формулы или правила.

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Цель: Использовать знание о силе Ампера для решения практической задачи (73 а)

В магнитном поле дугообразного магнита на оси установлен медный диск. Ось диска опирается на подшипники с очень малым трением. В точке А и В на диск наложены скользящие контакты (щетки). Будет ли вращаться диск при замыкании ключа и в какую сторону? В тетрадях нарисуйте диск и на нем укажите направление электромагнитной силы, направления тока и направления вектора магнитной индукции. Какие произойдут изменения , если щетки повернуть на угол 90 град. В положение А1 и В1? Ответ обоснуйте.

Вывод: ______________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Действие магнитного поля на проводник с током

Направлению силы Ампера, действующей на проводник с током соответствует:

Магнитная стрелка, расположенная вблизи прямого проводника с током, повернулась на 1800. Это могло произойти вследствие того, что

2) вокруг проводника изменилось электрическое поле

Прямой проводник с током помещен в однородное магнитное поле. Угол между проводником и силовыми линиями вектора магнитной индукции изменяют с 600 до 300. Модуль силы, действующей на проводник:

Какова индукция магнитного поля, если оно действует с силой 50 мН на каждые 5 см длины проводника при силе тока в нем 1 А?

Два параллельных провода, по которым протекают токи в разных направлениях

2) Сначала притягиваются, а потом отталкиваются

В магнитное поле поместили проводник с током. Через некоторое время силу тока в нем уменьшили в 2 раза. Изменилась ли при этом индукция магнитного поля?

Как изменится сила, действующая на проводник с током, при уменьшении индукции магнитного поля в 3 раза?

Два параллельных провода, по которым протекают токи в одном направлении

2) Сначала притягиваются, а потом отталкиваются

На изолированный проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, модуль которой 1,2 Н. Если проводник сложить вдвое при том же токе, то модуль силы, действующей на проводник, будет равен:

Цель: Изучить действие магнитного поля на заряженную частицу

Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца

Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы (т.е. не изменяет величину скорости заряда и его кинетическую энергию).

Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Fл = 0 , и заряд в магнитном поле движетсяравномерно и прямолинейно.

В вакуумной камере установлена электронная пушка и два магнитных полюса. Вылетающие с катода электроны движутся по траектории, показанной пунктирной линей.

Определите значение индукции магнитного поля и положение северного полюса магнита.

Элементы траектории электрона и изображенная линейка представлены на рисунке в одном и том же масштабе.

Вывод: _____________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд

Силовые линии векторов напряженности и индукции однородных электростатического и магнитного полей совпадают по направлению. Электрон, движущийся в том же направлении, будет:

3) скорость электрона останется неизменной по величине и направлению

Протон движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Линии магнитной индукции направлены к наблюдателю. Как направлена сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля?

В однородное магнитное поле помещены три электрона, движущиеся так, как показано на рисунке. На какой из электронов не действует сила со стороны магнитного поля (сила Лоренца)?

Сила Лоренца, действующая на заряд q, движущийся со скоростью v в однородном магнитном поле...

3) обратно пропорциональна v 4) пропорциональна v

Нейтрон влетает в однородное магнитное поле так, как показано на рисунке а). На каком из рисунков б) верно показана траектория движения частицы в магнитном поле?

Если протон и электрон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям с равными скоростями, то силы, действующие на эти частицы... (отношение масс протона и электрона составляет 1836)

1) противоположны направлены и равны по величине

4) одинаково направлены и различаются по величине в 1836 раз

5) противоположно направлены и различаются в 1836 раз

Три частицы влетели в однородное магнитное поле. На рисунке траектории их движения показаны штриховой линией. Линии магнитной индукции направлены от наблюдателя. Какая из частиц имеет отрицательный заряд?

1) 2 2) 3 3) Все частицы имеют одинаковый заряд 4) 1

Заряженная частица движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Линии магнитной индукции направлены от наблюдателя. Куда направлена сила, действующая на заряженную частицу?

Цель: Построить графики ЭДС индукции и магнитного потока

Э.д.с. индукции в какой-либо цепи прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока ∆t – время, за которое происходит изменение магнитного потока. Знак минус показывает, что когда магнитный поток уменьшается (∆Ф – отриц.), э.д.с. создает индукционный ток, увеличивающий магнитный поток и наоборот. Закон электромагнитной индукции экспериментальным путём установил М. Фарадей. Немецкий физик и естествоиспытатель Г. Гельмгольц показал, что основной закон электромагнитной индукции εi = – ∆Ф/∆t является следствием закона сохранения энергии. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна взятой с противоположным знаком скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

Выражение εi= – ∆Ф/∆t (1), называемое законом Фарадея, является универсальным: оно справедливо для всех случаев электромагнитной индукции. Для катушки с N витками закон электромагнитной индукции имеет вид:

Знак минус показывает, что ЭДС индукции Еi, направлена так, что магнитное поле индукционного тока препятствует изменению потока магнитной индукции ∆Ф. Если поток увеличивается (∆Ф > 0), то Еi< 0 и поле индукционного тока направлено навстречу потоку. Если же поток уменьшается (∆Ф < 0), то Еi> 0 и направление потока и поля индукционного тока совпадают. Таким образом явление электромагнитнойиндукции заключается в появлении (наведении) в проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы в случае изменения величины магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром. Выражение εi= – N·∆Ф/∆t (1) представляет собой одну из математических записей закона электромагнитной индукции - ЭДС, наводимая в контуре электрической цепи, равна взятой с обратным знаком скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром.

Электромагнитная индукция в современной технике

Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы индукционных генераторов электрического тока, на которые приходится практически вся вырабатываемая в мире электроэнергия.

Примеры использования явления электромагнитной индукции в современной технике:

Между полюсами магнита установлены две горизонтальные металлические направляющие АВ и А1В1. Начала этих направляющих АА1 соединены с электростатическим вольтметром.

По направляющим катится легкая металлическая трубочка. Первоначально трубочка совпадала с точками АА1,затем достигла точек ВВ1 и снова вернулась в исходное положение. График скорости движения трубочки показан на рисунке.

Постройте графики ЭДС ( ɛi ) и магнитного потока (Ф), пронизывающего контур, образованного направляющими и подвижной трубочкой, как функции времени движения. Графики построить в масштабе.

1. Определите время движения трубочки слева направо t1 =____ c.

2. Определите скорость движения трубочки слева направо υ1=________м/с.

3. Запишите значение ЭДС, вырабатываемое при этой скорости за время t1: ɛi1=____В.

4. Рассчитайте по закону Фарадея изменение магнитного потока ∆Ф1=_______=____Вб, при этом ∆Ф1= Ф1 - 0,Вб или ∆Ф1= Ф1

5. Т.к. магнитный поток достигает своего максимального значения при положении трубочки в крайнем правом положении, то Ф1= ФМАК=______Вб.

6. Рассчитайте ɛi2 по закону Фарадея ɛi2=_______= _____В.

5.Заполните таблицу измеренных и полученных значений: υi, ∆Фi, ɛi .

7.Сопоставьте значение ЭДС и скорости движения трубочки "туда" и «обратно» и сделайте вывод.

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Определение основных характеристик движения маятника по графику гармонических колебаний

Цель: Исследовать график и рассчитать все характеристики колебаний.

1. Амплитуда колебаний маятника: Х мах = ________ мм = _________ м .

3. Частота колебаний: ν = 1/Т, ν = ̶̶̶̶̶̶ ̶̶̶̶̶̶̶̶̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ = ____ Гц.

5. Длину маятника определяем из формулы Периода колебаний математического маятника: Выразите ℓ из формулы : ℓ= ──── = ───────── = м

6.Определите амплитуду скорости υМАХ по формуле υМАХ = ХМАХ ω= ____ м/с;

7. Определите амплитуду ускорения аМАХ по формуле аМАХ = ХМАХ ω2 = ____ м/с2;

8. Постройте график скорости и ускорения в соответствии с графиком координаты (см.ПриложениеА):

Вывод: _____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

1. Крылья пчелы колеблются с частотой 240 Гц. Сколько взмахов крыльями сделает пчела, пока долетит до цветочного поля, расположенного на расстоянии 500 м, если она летит со скоростью 4 м/с?
2. По графику колебаний (рис. 4) определите амплитуду, период и частоту колебаний.
3. Определите максимальную и минимальную длины звуковых волн, воспринимаемых человеком. Скорость звука равна 340 м/с, граничные частоты v1 = 20 Гц и v2 = 20000 Гц.

4. Во сколько раз изменится длина звуковой волны при переходе звука из воздуха в воду, если скорость звука в воде 1460 м/с, а в воздухе 340 м/с?

5. Рыболов заметил, что за время 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними гребнями волн равно 1,2 м. Какова скорость распространения

волн?
6. Определите ускорение свободного падения на Луне, если маятниковые часы идут на ее поверхности в 2,46 раза медленнее, чем на Земле.

7. Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза?

8. Человек, стоящий на берегу моря, определил, что расстояние между следующими друг за другом гребнями равно 12 м. Кроме того, он подсчитал, что за 75 с мимо него прошло 16 волновых гребней. Определите скорость распространения волн.

9. Два математических маятника начинают колебаться одновременно. Когда первый маятник совершил 20 полных колебаний, второй совершил только 10 полных колебаний. Какова длина первого маятника, если длина второго равна 4 м?

10. Скорость звука была впервые измерена французским ученым Био Жаном Батистом. У одного конца чугунной трубы ударяли в колокол, у другого конца наблюдатель слышал два звука: сначала один, пришедший по чугуну, а спустя некоторое время второй - по воздуху. Длина трубы была 930 м, промежуток времени между распространением звуков оказался равным 2,5 с. Найдите по этим данным скорость звука в чугуне. Скорость звука в воздухе принять равной 340 м/с.

Цель: Изучить основные понятия и закономерности переменного тока

1.1. Цепь, содержащая только активное сопротивление

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Задания по вариантам ( выдается индивидуально)

Тема: Изучение принципа работы трансформатора

Цель: Научиться подбирать трансформаторы по их основным характеристикам.

Прочитайте текст, рассчитайте основные характеристики данного трансформатора и заполните таблицу:

Основные характеристики трансформатора. Как правильно выбрать, подобрать трансформатор.

Вопрос:: что нужно знать и учитывать при выборе силового трансформатора?

Существует много типов силовых трансформаторов, которые различаются как по электрическим характеристикам, так и по другим (размеры, материал, форма и т.д.). Среди всех имеющихся характеристик трансформатора наиболее важными и значимыми (с практической точки зрения) являются такие как — мощность, напряжение, ток, размеры. В этой теме я рассмотрю именно трансформаторы небольшой мощности, которые ставятся в обычные источники питания различной электротехники. Если говорить о трансформаторах, которые работают на электрических подстанциях (большой мощности), то для них существует много нюансов, которыми занимаются конкретные специалисты в этой области.

Итак, давайте более подробно рассмотрим основные характеристики трансформатора, который нужно выбрать для блока питания соответствующей мощности. К примеру, у нас возникла необходимость собрать лабораторный блок питания, имеющий плавную регуляцию постоянного выходного напряжения.

Неплохо было бы если такой источник питания был рассчитан на максимальное выходное напряжение в 25 вольт и силу тока 10 ампер. Зная ток и напряжение можно вычислить мощность. Для этого мы перемножаем вольты на амперы (U*I) и получаем 250 ватт. Не лишним будет добавить небольшой запас по мощности (пусть это будет 50 ватт). В итоге, для нашего лабораторного блока питания нужен силовой понижающий трансформатор мощностью 300 ватт.

Но это не принципиально важно. Ведь лишнее напряжение можно убрать если отмотать определенное количество витков вторичной обмотки. Либо же излишек постоянного напряжения можно срезать за счет самой электронной схемы стабилизатора напряжения (это сделает схема нашего регулятора напряжения, что будет стоять на лабораторном блоке питания). То есть, либо вы изначально учитываете естественное увеличение напряжения на эти 18% и покупаете трансформатор с чуть меньшим выходным напряжением, либо избавляетесь от лишнего за счет отмотки или срезания электронной схемой. Хотя можно оставить и как есть, получив в итоге блок питания с выходным напряжением около 28,5 вольт.

Итак, что касается нашей темы по основным характеристикам трансформатора и правильному его выбору. С мощностью, напряжением и током мы определились. Да, еще на счет тока — если вы будете покупать трансформатор, то просто смотрите на его выходной максимальный ток. А если вы выбираете из имеющихся в наличии (не зная его выходной ток), то смотрите на диаметр выходной медной обмотки. Сначала ее замеряете, а потом в интернете ищите таблицу зависимости силы тока выходных обмоток трансформатора от диаметра провода этих обмоток. К примеру, для нашего лабораторного блока питания с выходным током в 10 ампер нужен медный провод (выходной обмотки) диаметром около 2,3 мм.

P.S. В итоге, прежде чем выбирать (находить) силовой трансформатор сначала четко определитесь с его выходным напряжением и током. Перемножьте их и вы получите мощность трансформатора (не забудьте немного добавить запаса). А при выборе конкретной формы лучше брать круглые и П - образные, так как они имеют более компактные размеры. Хотя если это для вас не принципиально важно, то берите хотя бы просто приличного вида (без видимых механических повреждений, ржавчины на магнитопроводе, не сильно старый и т.д.).

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Используемые источники: ЭлектроХобби в миреэлектричества.http://electrohobby.ru/index.php.

Закон Ома для цепей переменного тока. Мощность тока. Трансформаторы

В цепь переменного тока включена катушка с индуктивностью 0,05 Гн и резистор с сопротивлением 20 Ом. Найдите максимальную силу тока в цепи (в А с точностью до целых), если амплитудное напряжение равно 220 В. Частота переменного тока равна 50 Гц.

При фазовом сдвиге 45о мощность в цепи переменного тока равна 100 Вт. Если амплитудное значение силы тока равно 7 А, то каково действующее значение напряжения (в А с точностью до целых)?

Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, равно 50 В. Первичная обмотка содержит 500 витков, а вторичная - 2000. Найдите напряжение (в В) на зажимах вторичной обмотке при холостом ходе трансформатора.

В цепь переменного тока включена катушка с индуктивностью 10 мГн и конденсатором 30 нФ. Активное сопротивление, создаваемое катушкой и конденсатором равно 15 Ом. Найдите разность фаз между током и напряжением (в градусах с точностью до десятых). Частота переменного тока равна 1 кГц.

Напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 5 кВ, а на вторичной - 380 В. Трансформатор работает под нагрузкой 24 Ом, и при этом ток во вторичной обмотке составляет 5 А. Найдите коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации равен 2. К какому типу относится данный трансформатор?

2) Из значения коэффициента трансформации нельзя определить тип трансформатора

Найдите амплитудное значение напряжения (в В с точностью до целых) в цепи переменного тока с конденсатором ёмкостью 20 мкФ и резистором 100 Ом. Амплитудный ток равен 2,5 А, а частота переменного тока равна 60 Гц.

КПД трансформатора равен 95%. Найдите соотношение токов (тока во вторичной обмотке к току в первичной обмотке) на холостом ходу.

Амплитудный ток в цепи переменного тока составляет 10 А. Найдите активную мощность на резисторе с сопротивлением 20 Ом (в Вт).

В цепи без активного сопротивления действующее значения силы тока равно 5 А, а действующее значение напряжения - 200 В. Найдите среднюю мощность цепи (в Вт).

Тема: Расчет работы и мощности переменного электрического тока

Цель: закрепить навыки расчета работы и мощности переменного электрического тока

Прочитайте задание. Выполните задание для своего варианта карточки по образцу (см. теоретическая часть)

Вывод: ________________________________________________________________________________

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

За исходное состояние принимаем то, что обмотки всех трех стержней совершенно одинаковые и намотанные в одном и том же направлении (на рисунке 1, если наблюдать сверху, они намотаны по часовой стрелке). Верхние концы обмоток соединяем в нейтраль, а нижние подключаем к трем клеммам трехфазной сети.

Изменяющиеся токи в обмотках трансформатора вызовут изменяющиеся во времени магнитные потоки в стержнях трансформатора, каждый из которых будет замыкаться в собственной магнитной цепи. Причем в центральном составном стержне все три магнитных потока складываются и в сумме образуют нуль. Это происходит потому, что все эти магнитные потоки образуются симметричными трехфазными токами. А как известно из электротехники, сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю.

Предположив, что через обмотку АХ протекает наибольший ток I1 в направлении, показанном на рисунке 1. Создаваемый им магнитный поток Ф, обладая наибольшим значением, протекал бы по центральному составному стержню сверху вниз. В остальных двух обмотках, обозначенных на рисунке как BY и CZ, протекающие в тот момент токи I2 и I3 были бы по величине равны половине величины тока I1 и направлены в противоположную ему сторону. Это обусловлено специфическими свойствами трехфазных токов. Из этого вытекает, что и величины магнитных потоков, создаваемых токами I2 и I3 в стержнях обмоток BY и CZ, будут равны половине величины потока в стержне АХ и направлены будут в противоположную сторону. Общая сумма всех магнитных потоков в любой момент времени, опять таки, равняется нулю.

Теперь посмотрим, что произойдет, если мы уберем, единый центральный стержень всех трех трансформаторов, и соединим их ярма в верхней и нижней частях, как показано на рисунке 2. Теперь магнитному потоку из стержня АХ придется прокладывать себе путь через стержни BY и CZ, складывая свою магнитодвижущую силу воедино с их собственными МДС. Таким образом, мы получаем трехфазный трансформатор, имеющий единую магнитную цепь для всех его трех фаз.

В связи с тем, что токовые фазы в трансформаторе смещены на треть периода, то и образуемые ими магнитные потоки аналогично смещены по времени на 1/3. Из этого понятно, что самые максимальные значения магнитных потоков в трансформаторе следуют один за другим через 1/3 периода.

Сдвиг на треть периода магнитных потоков вызывает аналогичный сдвиг электродвижущих сил, которые возникают как в первичных, так и во вторичных обмотках стержней трансформатора.

ЭДС первичных обмоток практически уравновешивают приложенное к ним трехфазное напряжение. А электрические движущие силы вторичных обмоток, если правильно соединить концы обмоток, дадут на выходе вторичное трехфазное напряжение, подающееся во вторичную цепь.

Конструктивно трехфазные трансформаторы делятся на стержневые и броневые.

Тема: Производство и использование электрической энергии

Цель: Изучить основные принципы производства и передачи электрической энергии на большие расстояния

Практическое задание. Используя теоретические сведения ответить на вопросы теста.

Производство и использование электрической энергии

С какой целью для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжение значительно повышают?

1) чтобы уменьшить потери на нагревание проводов

4) так как электрические провода "работают" только при высоких напряжениях

На какой тип электростанций приходится более 50% мирового производства электроэнергии?

Какой прибор позволяет повышать или понижать напряжение переменного тока практически без потерь?

Какие виды топлива сжигают на тепловых электростанциях?

Какой вид энергии преобразуется в электрическую энергию на гидроэлектростанциях?

Какие отрицательные последствия присущи атомным электростанциям?

1) загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива

4) выбросы радиоактивных веществ в случае аварии

Какое напряжение используется в бытовой электропроводке в России?

Какой из альтернативных видов энергетики еще не используется в современном мире?

Какой тип трансформаторов используется непосредственно на электростанциях?

Какой вид электрического тока вырабатывают электрогенераторы на электростанциях?

1) постоянный 2) синхронный 3) переменный 4) синфазный

- при выполнении тестовой части работы без ошибок;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Тема: Решение задач по теме: «Отражение и преломление света»

Цель: Применить законы отражения и преломления для построения изображений предметов

Корпускулярная теория очень просто объясняла явления геометрической оптики, описываемые в терминах распространения световых лучей. С точки зрения волновой теории, лучи — это нормали к фронту волны. Принцип Гюйгенса также позволяет объяснить законы геометрической оптики на основе волновых представлений о природе света.

Когда световые волны достигают границы раздела двух сред, направление их распространения изменяется. Если они остаются в той же среде, то происходит отражение света.

Если световые волны достигают границы раздела двух сред и проникают в другую среду, то направление их распространения также изменяется — происходит преломление света.

Направление распространения падающей и преломленной волны показано на рис. 3.5.

Рис. 2. Преломление света на плоской границе раздела двух прозрачных сред

Тема: Определение длины световой монохроматической волны

Цель: Определить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

2. Практическая часть. По образцу выполните задания по вариантам на карточках.

Контрольные вопросы для вывода

2. В чем состоит принцип Гюйгенса и принцип Гюйгенса-Френеля?

3.Объясните картину дифракционных максимумов и минимумов.

4. Почему дифракционная решетка может служить дифракционным прибором?

5. Объясните схему экспериментальной установки.

6. Опишите способ определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

Цель: Познакомиться с явлением фотоэффекта и его практическим применением

Задание (выдается индивидуально по вариантам):

Из какого условия определяется красная граница фотоэффекта?

1) v = Авых * h 2) v = 2Авых / h 3) v = Авых / 2h 4) v = Авых / h

Исходя из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта, можно сделать вывод о том, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1) линейно убывает при увеличении частоты падающего света

2) линейно возрастает при увеличении частоты падающего света

4) квадратично возрастает при увеличении частоты падающего света

1) вырывание нейтронов из вещества под действием света.

2) вырывание электронов из вещества под действием нагревания

3) вырывание электронов из вещества под действием света.

4) вырывание протонов из вещества под действием света.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид

1) hv = Aвых + mv2/2 2) hv = Aвых + mv/2 3) hv = Aвых + mv2 4) hv = Aвых - mv2/2

Кто из ученых установил три закона фотоэффекта?

На рисунке изображена схема установки для исследования явления фотоэффекта. Какой газ находится в баллоне?

Из каких предположений удалось объяснить явление фотоэффекта?

Согласно одному из законов фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом ежесекундно с поверхности металла

2) свет с поверхности металла электронов не вырывает

3) пропорционально поглощенной энергии света

4) обратно пропорционально поглощенной энергии света

Согласно одному из законов фотоэффекта: фотоэффект не происходит, если

1) фотоэффект происходит всегда и не зависит от частоты падающего света

2) частота падающего света меньше красной границы фотоэффекта

3) частота падающего света больше красной границы фотоэффекта

4) такого утверждения среди законов фотоэффекта нет

Тема: Решение задач по теме «Квантовые постулаты Бора. Энергия связи

Цель: Рассчитать энергию связи нуклонов в ядре. Радиус орбиты электрона.

Атомное ядро — тело малых размеров, в котором

В случае с атомом , расчеты, основанные на классической механике Ньютона говорят о том, что атомы очень неустойчивы поэтому

к явлениям, происходящим внутри атомов, необходимо применять квантовую механику.

Существуют особые, стационарные состояния атома, находясь в которых, атом не излучает энергию, при этом, электроны в атоме движутся с ускорением.

Третий постулат Бора

Стационарные электронные орбиты можно найти из следующего условия:

m_{e} υ_{n} l_{n} = nh

2 π m_{e} υ_{n} R_{n} = nh

m_{e} υ_{n} R_{n} = n ℏ

ℏ

— квантовая постоянная Планка,

υ_{n}

— скорость электрона на данной орбите,

R_{n}

— радиус данной орбиты,

n

— номер орбиты.

Правило квантования орбит

m_{e} υ_{n} R_{n} = n ℏ

Из классической физики:

F_{э} = k \frac{Ze ∙ e}{{R_{n}}^{2}}

F_{ц} = m a_{ц}

Расчет радиуса орбиты электрона теория Бора

, где

Для водорода:

Энергия электрона в атоме водорода

,где , ,

2.Практическая работа

Задание. Прочитайте внимательно условие задачи и решите ее, пользуясь подсказками. Полученный ответ сравните с эталоном.

Задача 1. Определите частоту волны света, испускаемого атомом водорода при его переходе с пятого энергетического уровня на третий энергетический уровень.

Для решения воспользуемся вторым постулатом Бора и формулой энергии электрона на n-ом уровне.

Ответ:

Задача 2. Найдите силу тока, который вызывает электрон, двигаясь в атоме водорода, находящемся в основном состоянии.

Для решения задачи:

2.1. Напиши формулу силы тока по определению ________;

2.2. Нужно учесть, что заряд q является зарядом электрона q=е;

2.3. Период обращения электрона по круговой орбите: ;

Ответ:

Проверь себя.

Строение атома. Энергия связи атомных ядер

Задание 1

Определить число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопа бора B-9.

Запишите число:

Число нейтронов ___________________________

Число протонов ___________________________

Задание 2

Определить массу нейтрального атома хрома Cr - 52.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 13,610-24 кг

2) 8,710-26 а. е. м

3) 2,8710-23 кг

4) 8,710-26 кг

Задание 3

Ядро урана

испытывает радиоактивные превращения и после семи - и четырех -распадов превращается в ядро стабильного изотопа свинца. В этом изотопе свинца содержится нейтронов:

Запишите число:

___________________________

Задание 4

Определить какую долю кинетической энергии теряет нейтрон при упругом столкновении с покоящимся ядром углерода C - 12, если после столкновения частицы движутся вдоль одной прямой. Массу нейтрального атома углерода принять равной 19,927210-27 кг.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 0,32

2) 0,288

3) 1

4) 0,85

Задание 5

Определить энергию связи ядра атома He - 4. Масса нейтрального атома гелия равна 6,645310-27 кг. (Ответ округлить до десятых)

Запишите число:

Энергия связи, МэВ ___________________________

Задание 6

Определить, что больше - масса атомного ядра или масса свободных нуклонов, входящих в его состав.

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) масса свободных нуклонов

2) масса атомного ядра

3) их массы одинаковы

Задание 7

Определить массу изотопа N - 15, если изменение массы при образовании ядра составляет 0,250810-27 кг.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 7,0610-25 кг

2) 2,4810-26 кг

3) 4,3 а.е.м.

4) 2,8 а.е.м

Задание 8

При отрыве нейтрона от ядра гелия He - 4 образуется ядро He - 3. Определите энергию связи, которую необходимо на это затратить. Массы нейтральных атомов соответственно равны 6,646710-27 кг и 5,008410-27 кг. (Ответ округлить до целого числа)

Запишите число:

Энергия связи, МэВ ___________________________

Задание 9

Определить плотность ядерного вещества, выражаемую числом нуклонов в 1 см3, если в ядре с массовым числом A все нуклоны плотно упакованы в пределах его радиуса.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 8,71037

2) 2,5610-26

3) 5,9710-15

4) 13,91026

Задание 10

Энергия связи ядра, состоящего из трех протонов и четырех нейтронов, равна 39,3 МэВ. Определите массу нейтрального атома, обладающего этим ядром.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 2,003510-26 кг

2) 1,1210-26 кг

3) 1,7510-26 кг

4) 1,16510-26 кг

Вывод:

Критерии оценки:

Оценка «5» ставится:

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

Оценка «3» ставится:

- при неточных расчетах;

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

- при отсутствии вывода.

Оценка «2» ставится:

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при отсутствии расчетной части;

-при небрежном оформлении и отсутствия части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

Ответы к тесту:

1) (1 б.): Верный ответ: 4.; Верный ответ: 5.;

2) (1 б.) Верные ответы: 4;

3) (1 б.): Верный ответ: 125.;

4) (1 б.) Верные ответы: 2;

5) (1 б.): Верный ответ: 28,4.;

6) (1 б.) Верные ответы: 1;

7) (1 б.) Верные ответы: 2;

8) (1 б.): Верный ответ: 21.;

9) (1 б.) Верные ответы: 1;

10) (1 б.) Верные ответы: 4.

Практическая работа №37

Тема: Способы наблюдения и регистрации заряженных частиц

Цель: Изучить способы наблюдения и регистрации заряженных частиц

Ход работы.

1. Теоретическая часть

МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Счетчик Гейгера
- служит для подсчета количества радиоактивных частиц ( в основном электронов).
Это стеклянная трубка, заполненная газом (аргоном), с двумя электродами внутри (катод и анод).
При пролете частицы возникает ударная ионизация газа и возникает импульс электрического тока.

- регистрация радиоактивных загрязнений на местности, в помещениях, одежды, продуктов и т.д.

- на объектах хранения радиоактивных материалов или с работающими ядерными реакторами

- при поиске залежей радиоактивной руды (U, Th)

Камера Вильсона

- служит для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).

Внутренний объем камеры заполнен парами спирта или воды в перенасыщенном состоянии:
при опускании поршня уменьшается давление внутри камеры и понижается температура, в результате адиабатного процесса образуется перенасыщенный пар.

По следу пролета частицы конденсируются капельки влаги и образуется трек – видимый след.
При помещении камеры в магнитное поле по треку можно определить энергию, скорость, массу и заряд частицы.

По длине и толщине трека, по его искривлению в магнитном поле определяют характеристики пролетевшей радиоактивной частицы. Например, альфа-частица дает сплошной толстый трек, протон - тонкий трек, электрон - пунктирный трек.

Пузырьковая камера
- вариант камеры Вильсона

При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давление, переходит в перегретое состояние. При быстром движении частицы по следу образуются пузырьки пара , т.е. жидкость закипает, виден трек.
Преимущества перед камерой Вильсона:
- большая плотность среды, следовательно короткие треки
- частицы застревают в камере и можно проводить дальнейшее наблюдение частиц
- большее быстродействие.

Метод толстослойных фотоэмульсий
- служит для регистрации частиц
- позволяет регистрировать редкие явления из-за большого время экспозиции.
Фотоэмульсия содержит большое количество микрокристаллов бромида серебра.
Влетающие частицы ионизируют поверхность фотоэмульсий. Кристаллики AgВr распадаются под действием заряженных частиц и при проявлении выявляется след от пролета частицы - трек.
По длине и толщине трека можно определить энергию и массу частиц.

2. Практическая часть. Прочитайте внимательно задание и заполните таблицу.

Задание (выдается по вариантам индивидуально):

Критерии оценки:

Оценка «5» ставится:

- при выполнении расчетной части работы в соответствии с исходными данными и без ошибок;

- при правильном выполнении контрольных заданий;

Оценка «4» ставится: при неполном выполнении контрольных заданий или неполном, но в целом верном выводе.

Оценка «3» ставится:

- при неточных расчетах;

- при отсутствии контрольных заданий, при полностью отвечающей требованиям работе;

- при отсутствии вывода.

Оценка «2» ставится:

-при невыполнении вывода и отсутствии части расчетов;

-при отсутствии расчетной части;

-при небрежном оформлении и отсутствия схем, графиков и части расчетов;

-при невыполненных нескольких пунктов указанных выше.

ОТВЕТЫ:

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №38

ТЕМА: Определение горизонтальных и экваториальных координат небесных тел

ЦЕЛЬ: 1.Освоить ориентирование на местности по горизонтальным координатам небесных тел ;

2.Освоить систему экваториальных координат

Время работы: 2 часа

ХОД РАБОТЫ

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Что можно сказать об объекте на небе (Солнце, например)? Можно сказать, что солнце восходит на востоке и заходит на западе. То есть можно определить в какую сторону горизонта нужно посмотреть, чтобы увидеть его.

Направление на объект задают в виде угла, на который нужно повернуться от Юга по часовой стрелке (направо), величина этого угла называется азимутом и обозначается “А”. Например, азимут Юга равен 0°, азимут Запада равен 90°, азимут Севера – 180°, Востока – 270°. Из опыта догадываемся, что нужно еще одну координату. Светило может быть над самым горизонтом повыше и, наконец, так высоко, что приходится задирать голову и наблюдать становится очень неудобно. Эти варианты математически определяются высотой “h” углом между плоскостью горизонта и направлением на светило. Например, если светило “касается” горизонта, то его высота 0°, если же светило находится прямо над нами, то его высота – 90°. Точка, которая у нас над головой, называется зенит и обозначается “Z”.

Таким образом, чтобы, зная азимут и высоту, определить местонахождение светила на небе, нужно:

1.встать лицом к югу
2.повернутся на угол А (азимут) по часовой стрелке (направо).
3.поднять свой взор на угол h (высота) и мы увидим, то что хотели.

Теперь можно в числах выразить местонахождение небесного объекта, но давайте посмотрим, что происходит на небе. Как мы говорили ранее, небесная сфера вращается, то есть горизонтальные координаты звезд постоянно меняются, они то восходят над горизонтом на востоке, то очертив дугу, заходят на западе. Другие звезды не восходят и не заходят, а вращаются вокруг точки, которая называется полюсом мира , это единственная неподвижная точка небесной сферы, а значит ее горизонтальные координаты не меняются и их можно зафиксировать. Давайте попробуем применить наши знания горизонтальной (от слова «горизонт») системы координат на практике, определим координаты полюса в котором по счастливой случайности оказалась полярная звезда. Во-первых, мы знаем, что эта звезда находится на севере, азимут которого равен 180° (он противоположен югу, от которого ведется отсчет азимута). С высотой посложнее, но немного повоображаем. Полярная звезда находится прямо над северным полюсом, и находясь там ее видно прямо над головой (в зените), а значит она имеет максимально возможную высоту 90°. Если мы немного передвинемся поближе к экватору, то полярная звезда будет видна чуть пониже (высота ее будет меньше 90°). Чем ближе мы будем двигаться к экватору (географическая широта будет уменьшаться), тем ниже над горизонтом будет видна и полярная звезда. Находясь на экваторе, полярная звезда видна прямо на линии горизонта, то есть имеет высоту 0°.

Но географическая широта экватора тоже 0°. Это не простое совпадение, это закономерность.

Высота полюса равна широте местности с которой ведется наблюдение.

Казалось бы, зная горизонтальную систему координат можно немногое, определить координаты полюса мира, но по ним можно узнать, во-первых, где север, во-вторых, определив высоту, узнаем широту местности, где мы находимся, а это уже немало. Все же проблема осталась, горизонтальная система удобна для наблюдения небесных объектов, но неудобна для анализа того, что происходит на небе. Важны изменения в картине неба.

Звезды движутся вместе с небесной сферой, но взаиморасположение их не меняется. Созвездия неизменны вот уже многие столетия. Нужна такая система координат, которая бы определяла место каждой звезды на небесной сфере, своеобразный адрес, по которому можно было бы безошибочно найти звезду, да и любое другое небесное тело. Подобно тому, как на глобусе отмечены все земные объекты, нужно отметить небесные объекты на небесном глобусе. Ось этого глобуса проходит через полюсы мира, северный и южный (обозначаются P). Вокруг этой оси все и вращается. Есть у этого глобуса экватор (небесный, конечно), который проходит там же где и земной, но не под ногами на земле, а над головой на небе. Вообще, земной шар находится внутри небесного глобуса, и система координат, которой пользуются астрономы, похожа на систему географических координат.

Есть у звезд своя широта и долгота, только немного по-другому определяются. Аналогом широты на земле является склонение δ на небе, которое равно 0° на небесном экваторе и 90° в полюсе мира. Если объект находится ближе к северному полюсу мира от небесного экватора, то склонение положδительно, если же объект от экватора ближе к южному полюсу мира, то склонение приобретает минус (отрицательно), то есть склонение меняется от -90° до 90°.

-90°<δ<90°

Другая координата отсчитывается от точки на небесном

но эту величину принято измерять в часах, минутах и секундах. Если представить себе экватор часовым циферблатом, то время покажет прямое восхождение объекта, находящегося на часовой стрелке (смотреть нужно со стороны южного полюса мира). 90°= 3ч (3h), 180° = 6ч (6h), 270° = 9ч (9h), 0° = 12ч(12h).

Такая система координат называется экваториальной. Подобно тому, как в основании горизонтальной системы лежит горизонт, в основании экваториальной системы лежит небесный экватор.

2.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

По карте звездного неба найдите экваториальные координаты или название звезды.

Название звезды	α-Лебедя	α-Ориона	α-Волопаса	α-Льва	?	?
Прямое восхождение,α	20ч 40мин	5ч 50мин	?	?	16ч 25мин	18ч 35мин
Склонение,δ	+45 º	?	+20	?	-26 º	+35 º

Чтобы закрепить знания и проверить себя пройдите этот тренинг. Нужно щелкнуть по предложению, которое кажется вам наиболее правильным. При точном попадании вы перейдете к следующему пункту. При неточном останетесь там, где были.

ВЫВОД:

Критерии оценки:

Оценка «5» - при выполнении двух заданий, и вывода;

Оценка «4» - при выполнении всех заданий с 1 или 2 ошибками, или небрежно заполнен отчет;

Оценка «3» - при выполнении одного задания; при расплывчатых ответах; при неумении выразить четко свою мысль; или при плохом оформлении отчета.

Оценка «2» - при выполнении работы не соответствующем указанным выше требованиям.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №39

ТЕМА: Расчёт линейных и угловых размеров небесных тел (по известному параллаксу)

ЦЕЛЬ: Определять расстояния в Солнечной системе с помощью горизонтального параллакса

Время работы: 2 часа

ХОД РАБОТЫ

3.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
1. a.Определить географическую широту двух пунктов оказывается гораздо проще, чем измерить расстояние между ними. Зачастую непосредственное измерение кратчайшего расстояния между этими пунктами оказывается невозможным из-за различных естественных препятствий (гор, рек и т. п.). Поэтому применяется способ, основанный на явлении параллактического смещения

Рис. 3.9. Параллактическое смещение

Явление параллактического смещения предусматривает вычисление расстояния на основе измерений длины одной из сторон (базиса — BC) и двух углов B и C в треугольнике ABC (рис. 3.9).

Параллактическим смещением называется изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя.

Чем дальше расположен предмет, тем меньше его параллактическое смещение, и чем больше перемещение наблюдателя (базис измерения), тем больше параллактическое смещение.

1. b. Определение расстояний в Солнечной системе. Горизонтальный параллакс

Измерить расстояние от Земли до Солнца удалось лишь во второй половине XVIII в., когда был впервые определён горизонтальный параллакс Солнца. По сути дела, при этом измеряется параллактическое смещение объекта, находящегося за пределами Земли, а базисом является её радиус.

Рис. 3.11. Горизонтальный параллакс светила

Из треугольника OAS можно выразить величину — расстояние OS = D:

D =

где R — радиус Земли. По этой формуле можно вычислить расстояние в радиусах Земли, а зная его величину, — выразить расстояние в километрах.

Очевидно, что чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны, который меняется в связи с тем, что Луна обращается по эллиптической орбите, и в среднем составляет 57ʹ. Параллаксы планет и Солнца значительно меньше. Так, параллакс Солнца равен 8,8ʺ. значению параллакса соответствует расстояние до Солнца, примерно равное 150 млн км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1 а. е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.

Известно, что для малых углов sin p ≈ p, если угол p выражен в радианах!!!! В одном радиане содержится 206 265ʺ. Тогда, заменяя sin p на p и выражая этот угол в радианной мере, получаем формулу в виде, удобном для вычислений:

D =

или (с достаточной точностью)

D =

1.3. Определение размеров светил

Рис. 3.12. Угловые размеры светила

Зная расстояние до светила, можно определить его линейные размеры, если измерить его угловой радиус ρ (рис. 3.12). Формула, связывающая эти величины, аналогична формуле для определения параллакса:

D =

Учитывая, что угловые диаметры даже Солнца и Луны составляют примерно 30ʹ, а все планеты видны невооружённым глазом как точки, можно воспользоваться соотношением: sin ρ ≈ ρ. Тогда:

D =

и D =

Следовательно,

r =

Если расстояние D известно, то

r = Dρ,

где величина ρ выражена в радианах.

4.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1. Чему равен горизонтальный параллакс Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостоянии, если Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля?

2. Расстояние Луны от Земли в ближайшей к Земле точке орбиты (перигее) 363 000 км, а в наиболее удалённой (апогее) — 405 000 км. Определите горизонтальный параллакс Луны в этих положениях.

3. Во сколько раз Солнце больше, чем Луна, если их угловые диаметры одинаковы, а горизонтальные параллаксы равны 8,8ʺ и 57ʹ соответственно?

4. Чему равен угловой диаметр Солнца, видимого с Нептуна?

ВЫВОД:__________________________________________________________

__________________________________________________________________

Критерии оценки:

Оценка «5» - при выполнении двух заданий, и вывода;

Оценка «4» - при выполнении всех заданий с 1 или 2 ошибками, или небрежно заполнен отчет;

Оценка «2» - при выполнении работы не соответствующем указанным выше требованиям.

Приложение к практической работе 5.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его горизонтальный параллакс равен 0,9ʺ?

Дано:

p1 = 0,9ʺ

D☉ = 1 а. е.

p☉ = 8,8ʺ

Решение:

Известно, что параллакс Солнца на расстоянии в 1 а. е. равен 8,8ʺ.

Тогда, написав формулы для расстояния до Солнца и до Сатурна и поделив их одна на другую, получим:

D1 — ?

Откуда

D1 =

= 9,8 а. е.

Ответ: D1 = 9,8 а. е.

Чему равен линейный диаметр Луны, если она видна с расстояния 400 000 км под углом примерно 30ʹ?

Дано:

D = 400 000 км

ρ = 30ʹ

Решение:

Если ρ выразить в радианах, то

d = Dρ.

Следовательно,

d — ?

d =

= 3490 км.

Ответ: d = 3490 км.

Практическая работа №41

Тема: Определение понятий 1-ой, 2-ой, 3-ей космической скорости и изображение формы движения орбит относительно Земли

Цель: Определить 1-ую, 2-ую и 3-ью космические скорости .

Ход работы.

3.Теоретическая часть.

На спутник, движущийся по круговой орбите радиусом

(рис. 5.9), действует сила притяжения Земли, сообщающая ему нормальное ускорение

Рис. 5.9. Движение искусственного спутника Земли по круговой орбите

По второму закону Ньютона имеем

Если спутник движется недалеко от поверхности Земли, то

Поэтому для

на Земле получаем

Видно ,что

действительно определяется параметрами планеты:её радиусом и массой.

Период обращения спутника вокруг Земли равен

где

— радиус орбиты спутника, а

— его орбитальная скорость.

Минимальное значение периода обращения достигается при движении по орбите, радиус которой равен радиусу планеты:

так что первую космическую скорость можно определить и так: скорость спутника на круговой орбите с минимальным периодом обращения вокруг планеты.

Период обращения растет с увеличением радиуса орбиты.

Если период обращения спутника равен периоду обращения Земли вокруг своей оси и их направления вращения совпадают, а орбита расположена в экваториальной плоскости, то такой спутник называется геостационарным.

Геостационарный спутник постоянно висит над одной и той же точкой поверхности Земли (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Движение геостационарного спутника

Для того чтобы тело могло выйти из сферы земного притяжения, то есть могло удалиться на такое расстояние, где притяжение к Земле перестает играть существенную роль, необходима вторая космическая скорость (рис. 5.11).

Второй космической скоростью

называют наименьшую скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы его орбита в поле тяготения Земли стала параболической, то есть чтобы тело могло превратиться в спутник Солнца.

Рис. 5.11. Вторая космическая скорость

Для того чтобы тело (при отсутствии сопротивления среды) могло преодолеть земное притяжение и уйти в космическое пространство, необходимо, чтобы кинетическая энергия тела на поверхности планеты была равна (или превосходила) работу, совершаемую против сил земного притяжения. Напишем закон сохранения механической энергии Е такого тела. На поверхности планеты, конкретно — Земли

Скорость

получится минимальной,если на бесконечном удалении от планеты тело будет покоиться

Приравнивая эти два выражения,получаем

откуда для второй космической скорости имеем

Для сообщения запускаемому объекту необходимой скорости (первой или второй космической) выгодно использовать линейную скорость вращения Земли, то есть запускать его как можно ближе к экватору, где эта скорость составляет, как мы видели, 463 м/с (точнее 465,10 м/с). При этом направление запуска должно совпадать с направлением вращения Земли — с запада на восток. Легко подсчитать, что таким способом можно выиграть несколько процентов в энергетических затратах.

В зависимости от начальной скорости

, сообщаемой телу в точке бросания А на поверхности Земли, возможны следующие виды движения (рис. 5.8 и 5.12):

если
, то тело упадет на Землю.
, то тело упадет на Землю.
если
, то тело будет двигаться по эллиптической траектории.
, то тело будет двигаться по эллиптической траектории.
если
, то тело «уйдет на бесконечность» по парабалической траектории
, то тело «уйдет на бесконечность» по парабалической траектории
если
, то тело «уйдет на бесконечность» по гиперболической траектории.
, то тело «уйдет на бесконечность» по гиперболической траектории.

Рис. 5.12. Формы траектории частицы в зависимости от скорости бросания

Совершенно аналогично рассчитывается движение в гравитационном поле любого другого космического тела,например, Солнца. Чтобы преодолеть силу притяжения светила и покинуть Солнечную систему,объекту,покоящемусю относительно Солнца и находящемуся от него на расстоянии, равном радиусу земной орбиты

(см. выше), необходимо сообщить минимальную скорость

, определяемую из равенства

где

, напомним, это радиус земной орбиты, а

— масса Солнца.

Отсюда следует формула, аналогичная выражению для второй космической скорости, где надо заменить массу Земли на массу Солнца и радиус Земли на радиус земной орбиты:

Подчеркнем, что

— это минимальная скорость, которую надо придать неподвижному телу, находящемуся на земной орбите, чтобы оно преодолело притяжение Солнца.

Отметим также связь

с орбитальной скоростью Земли

. Эта связь, как и должно быть — Земля спутник Солнца, такая же, как и между первой и второй космическими скоростями

На практике мы запускаем ракету с Земли, так что она заведомо участвует в орбитальном движении вокруг Солнца. Как было показано выше, Земля движется вокруг Солнца с линейной скоростью

Ракету целесообразно запускать в направлении движения Земли вокруг Солнца.

Скорость, которую необходимо сообщить телу на Земле, чтобы оно навсегда покинуло пределы Солнечной системы, называется третьей космической скоростью

Скорость

зависит от того, в каком направлении космический корабль выходит из зоны действия земного притяжения. При оптимальном запуске эта скорость составляет приблизительно

= 6,6 км/с.

Понять происхождение этого числа можно также из энергетических соображений. Казалось бы, достаточно ракете сообщить относительно Земли скорость

в направлении движения Земли вокруг Солнца, и она покинет пределы Солнечной системы. Но это было бы правильно, если бы Земля не имела собственного поля тяготения. Такую скорость тело должно иметь, уже удалившись из сферы земного притяжения. Поэтому подсчет третьей космической скорости очень похож на вычисление второй космической скорости, но с дополнительным условием — тело на большом расстоянии от Земли должно все еще иметь скорость

В этом уравнении мы можем выразить потенциальную энергию тела на поверхности Земли (второе слагаемое в левой части уравнения) через вторую космическую скорость

в соответствии с полученной ранее формулой для второй космической скорости

Отсюда находим

4.Практическая часть.

2.1. Составьте алгоритм определения космических скоростей .

1. 2.2.Каковы должны быть условия движения спутника?
2. 2.3.Чему равна центростремителная сила?
3. 2.4.Напишите вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №42

ТЕМА: Изучение устройства и назначения телескопа

ЦЕЛЬ: Произвести расчёт простейшего телескопа-рефрактора для требуемого увеличения.

Время работы: 1 час

ХОД РАБОТЫ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) практическое применение основных понятий и законов геометрической оптики в изучаемых приборах;

2) принцип действия микроскопа, телескопа, фотоаппарата и проектора;

3) применение оптических приборов на практике.

Глоссарий по теме:

Оптические приборы – устройства, в которых электромагнитное излучение преобразуется для нормального восприятия его человеческим глазом.

Угловое увеличение – отношение угла зрения при наблюдении предмета через оптический прибор к углу зрения при наблюдении простым глазом.

Угол зрения – угол, образованный прямыми, проведенными от краев предмета в оптический центр глаза.

Лупа – собирающая короткофокусная линза (или система линз), вставленная в оправу, позволяющая получить увеличенное изображение мелких предметов.

Микроскоп – увеличительный прибор для рассматривания предметов, неразличимых простым глазом.

Увеличение микроскопа – отношение угла зрения, при котором предмет виден при наблюдении через микроскоп, к углу зрения при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения

Телескоп (от греч. теле – вдаль и скопео – смотрю) – астрономический инструмент для наблюдения удаленных объектов путем сбора электромагнитного излучения.

Фотоаппарат (фотографический аппарат) – устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи электромагнитного излучения.

Дагертопия – ранний фотографический процесс, основанный на светочувствительности йодистого серебра.

Кинокамера – устройство, предназначенное для записи движущегося изображения на киноплёнку.

Кинопроектор (кинопроекционный аппарат) – аппарат, предназначенный для воспроизведения движущегося изображения и звука, записанных на киноплёнке.

Проектор – оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране.

Диапроектор (слайд-проектор) – разновидность проекционного аппарата для демонстрации диапозитивов, и других прозрачных носителей неподвижного изображения.

Диапозитив – позитивное фотографическое изображение на прозрачном материале, предназначенное для демонстрации на экране с помощью проектора.

Оверхед-проектор (кодоскоп) – оптический прибор, предназначенный для проекции прозрачных оригиналов с изображением на большой экран.

Разрешающая способность оптических приборов – величина, характеризующая способность эти приборов давать раздельное изображение двух близких друг к другу объектов.

Список обязательной и дополнительной литературы:

Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 172 -202.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Практическое применение электромагнитного излучения, разумное использование законов геометрической оптики привело человечество к изобретению оптических приборов, вооружающих глаз. Первым оптическим прибором были очки. Вслед за очками появилась лупа для рассмотрения мелких предметов. Люди стали получать изображения, используя систему нескольких линз и зеркал. Так стали получаться более сложные оптические приборы.

Оптические приборы разделены на две большие группы:1) визуальные приборы, которые действуют только совместно с человеческим органом зрения и не образуют изображений на экране. К ним относятся лупа, микроскоп, телескоп и др. 2) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране. К этой группе относятся фотоаппараты, проекционные аппараты и др.

Принцип действия лупы основан на использовании свойства собирающей линзы создавать мнимое, прямое, увеличенное изображение.

Увеличение лупы Г равно:

где d0 - расстояния наилучшего зрения (около 25 см), равное расстоянию f от линзы до изображения; F – фокусное расстояние.

Расстояние d от предмета до линзы приблизительно равно фокусному расстоянию:

Наряду с увеличением размеров предмета, лупа дает угловое увеличение, что позволяет лучше рассмотреть предмет.

Оптические системы, как правило, состоят из набора линз или набора линз и зеркал, в которых последовательно получаются изображения предмета. Изображение, полученное в первой линзе, является предметом для второй линзы. Изображение, полученное во второй линзе, является предметом для третьей и т.д. Эта последовательность в получении изображения лежит в идее создания микроскопа и телескопа.

Полное увеличение микроскопа:

где Гоб - увеличение объектива;

Гок – увеличение окуляра.

Для нормального глаза при удалении от объекта на расстояние наилучшего видения минимальное разрешение составляет примерно 0,08 мм. Микроскоп дает возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.

В 1609 г. Галилео Галилей, на основании дошедших до него сведений об изобретённой в Голландии подзорной трубе (автор Иоанн Липперсгей), строит свой первый телескоп, дающий приблизительно трехкратное увеличение. Вскоре учёный построил телескоп с увеличением в 32 раза и с помощью него были обнаружены горы, кратеры на Луне и пятна на Солнце; открыты четыре спутника Юпитера - Ио, Европа, Ганимед, Каллиосто; фазы Венеры; выяснилось, что Млечный путь состоит из множества звезд.

В середине XVII века изготовление телескопов стало обычным делом, но техника создания телескопов совершенствуется и по сей день.

Телескопы для наблюдений в световых лучах называют оптическими, а для приема радиоволн – радиотелескопами.

У всех телескопов принципиальная схема устройства одинакова: любой оптический телескоп состоит из окуляра и объекта, треноги или фундамента, на который устанавливается труба, монтировки с осями наведения на объект.

По своей оптической схеме телескопы делятся на: линзовые (рефракторы или диоптрические); зеркальные (рефлекторы или катаптрические); зеркально-линзовые (катадиоптрические).

Основными параметрами телескопа являются светосила, видимое увеличение и разрешающая способность.

Светосилу телескопа определяют диаметр объектива и его фокусное расстояние:

A – светосила телескопа;

d – диаметр объектива;

F – фокусное расстояние объектива.

Увеличение телескопа:

W – увеличение телескопа;

Fоб – фокусное расстояние объектива;

Fок – фокусное расстояние окуляра.

Предельное разрешение (в секундах дуги) визуальных телескопов, рассчитанных на восприятие световых волн с длиной 550 нм (жёлто-зелёные лучи), которые наиболее эффективно воздействуют на человеческий глаз находится по формуле:

ϴ - минимальное угловое расстояние между двумя точками, которые можно четко различить в телескоп;

D – диаметр объектива (в мм).

Для получения значительного увеличения объективы в телескопах должны длиннофокусными (фокусное расстояние в несколько метров), а окуляры – короткофокусными (несколько миллиметров).

В больших телескопах в качестве объективов применяют не линзы, а сферические зеркала. Такие телескопы называют рефлекторами. Зеркала, в отличие от линз, не обладают хроматической аберрацией. Также чтобы уменьшить негативное влияние атмосферы на качество добываемой информации, телескопы устанавливают в высокогорных районах. Например, самым крупным телескопом в России считается Большой Телескоп Азимутальный Специальной астрофизической обсерватории РАН, установленный в горах Северного Кавказа.

Помимо наземных обсерваторий появились орбитальные обсерватории, которые значительно увеличивает возможности по работе в недоступном прежде угловом разрешении. Первым космическим телескопом является телескоп им. Эдвина Хаббла, созданный в США и запущенный в 1990 г. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7 – 10 раз больше, чем у аналогичных наземных телескопов.

С помощью современных телескопов учёные пытаются уточнить возраст Вселенной, объяснить механизмы и эволюцию звезд, галактик и планетных систем и т. д.

Визуально-оптическое наблюдение, проводимое человеческим глазом, не позволяет регистрировать изображение до последующего изучения или документирования результатов наблюдения. Для этих целей используют фотоаппараты, кинопроекционные аппараты, проекторы.

Большое значение имеют оптические измерительные приборы, в которых визирование (совмещение границ контролируемого размера предмета с визирной линией, перекрестием и т. п.) или определение размера осуществляется с помощью устройства с оптическим принципом действия

Разбор тренировочного задания.

1. Заполните пропуски в тексте:

«Основное назначение телескопов состоит не в достижении _________ увеличения, а в том, чтобы ________ как можно больше световой _________ от небесного тела и различить как можно ________ детали»

Варианты ответов: собрать; малого; большого; разложить; меньшие; энергии; большие.

Правильный вариант: большого; собрать; энергии; меньшие.

2. Объектив телескопа имеет фокусное расстояние 10 м, а окуляр 5 см. Определите увеличение, даваемое телескопом. Выберите неверные ответы.

Варианты ответов:

2000;

200;

24;

50.

Правильный вариант: 1); 3); 4).

Решение:

Увеличение телескопа:

Ответ: 200.

Устройство телескопа

Телескоп любого типа имеет объектив и окуляр.

Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется Объективом , а линза , к которой прикладывает свой глаз наблюдатель – Окуляр.

Может быть дополнительная лупа, которая позволяет приблизить глаз к фокальной плоскости и рассматривать изображение с меньшего расстояния, т. е. под большим углом зрения.

Таким образом, телескоп можно изготовить, расположив на одной оси одна за другой две линзы - объектив и окуляр. Для наблюдений близких земных предметов суммарное расстояние фокусов должно быть увеличено. Меняя окуляры, можно получить различные увеличения при одном и том же объективе.

Если линза толще посередине, чем на краях, она называется Собирающей или Положительной , в противном случае – Рассеивающей или Отрицательной.

Прямая, соединяющая центры этих поверхностей, называется Оптической осью линзы. Если на такую линзу попадают лучи, идущие параллельно оптической оси, они, преломляясь в линзе, собираются в точке оптической оси, называемой Фокусом линзы. Расстояние от центра линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием. Чем больше кривизна поверхностей собирающей линзы, тем меньше фокусное расстояние. В фокусе такой линзы всегда получается действительное изображение предмета.

Телескоп принято характеризовать угловым увеличением γ. В отличие от микроскопа, предметы, наблюдаемые в телескоп, всегда удалены от наблюдателя.

Назначение телескопа

Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения искусственных спутников Земли), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи.
Первая задача телескопа - создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.
Вторая задача телескопа – увеличивать угол, под которым наблюдатель видит объект. Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра

Принцип работа телескопа

Принцип работы телескопа заключается не в увеличении объектов, а в сборе света. Чем больше у него размер главного светособирающего элемента - линзы или зеркала, тем больше света он собирает. Важно, что именно общее количество собранного света в конечном счете определяет уровень детализации видимого - будь то удаленный ландшафт или кольца Сатурна. Хотя увеличение, или сила для телескопа тоже важно, оно не имеет решающего значения в достижении уровня детализации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Для того, чтобы построить простой телескоп-рефрактор, нужны всего две собирающие линзы - длиннофокусная (с малой оптической силой) – для объектива и короткофокусная (сильная лупа) для окуляра.

Первая линза - объектив телескопа, если навести ее без всего остального на какой-нибудь удаленный предмет, создаст его перевернутое изображение за собой, на расстоянии, примерно равном своему фокусному расстоянию. Вы увидите увеличенное перевернутое изображение удаленного предмета, при этом коэффициент увеличения будет равен фокусному расстоянию линзы в см, деленному на 25 - расстояние наилучшего зрения человеческого глаза. Если фокусное расстояние линзы будет меньше 25 см, то изображение получится уменьшенным. Простейший телескоп, в принципе, готов!

Теперь будем его усовершенствовать. Полученное первой линзой - объективом изображение рассматривают не невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения, а через окуляр с меньшего расстояния, примерно равного фокусному расстоянию окуляра. В этом случае увеличение телескопа будет равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра.

Задание. Для окуляра с фокусным расстоянием 4 см подберите линзу-объектив такую, чтобы увеличение простейшего телескопа составило 25, 50, 75 и 100 раз.

Объектив, см	Окуляр	Увеличение
	4 см	25
		50
		75
		100

Расчеты: 1) F1=4*25=100cм

2) F1=4*50=200cм

ВЫВОД:

Критерии оценки:

Оценка «5» - при выполнении всех четырех заданий, и написании вывода;

Оценка «4» - при выполнении всех заданий с 1 или 2 ошибками, или небрежно заполнен отчет;

Оценка «3» - при выполнении двух заданий из четырех; при непонятных ответах; при неумении выразить четко свою мысль; или при плохом оформлении отчета.

Оценка «2» - при выполнении работы не соответствующем указанным выше требованиям.

Приложение к практической работе

Типы телескопов

Все телескопы подразделяются на три оптических класса.

Преломляющие телескопы, или рефракторы , в качестве главного светособирающего элемента используют большую линзу-объектив.

Рефракторы всех моделей включают ахроматические (двухэлементные) объективные линзы - таким образом сокращается или практически устраняется ложный цвет, который влияет на получаемый образ, когда свет проходит через линзу. При создании и установке больших стеклянных линз возникает ряд трудностей; кроме того, толстые линзы поглощают слишком много света. Самый большой рефрактор в мире, имеющий объектив с линзой диаметром в 101 см, принадлежит Йеркской обсерватории.

Все большие астрономические телескопы представляют собой рефлекторы . Рефлекторные телескопы популярны и у любителей, поскольку они не так дороги, как рефракторы. Это отражающие телескопы, и для сбора света и формирования изображения в них используется вогнутое главное зеркало. В рефлекторах ньютоновского типа, маленькое плоское вторичное зеркало отражает свет на стенку главной трубы.

Зеркально-линзовые (катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала, за счет чего их оптическое устройство позволяет достичь великолепного качества изображения с высоким разрешением, при том, что вся конструкция состоит из очень коротких портативных оптических труб.

История телескопа

Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Телескоп имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение. Однако он позволил сделать целую серию замечательных открытий (фазы Венеры, горы на Луне, спутники Юпитера, пятна на Солнце, звезды в Млечном Пути).
Очень плохое качество изображения в первых телескопах заставило оптиков искать пути решения этой проблемы. Оказалось, что увеличение фокусного расстояния объектива значительно улучшает качество изображения.

В 1663 году Грегори создал новую схему телескопа-рефлектора. Грегори первым предложил использовать в телескопе вместо линзы зеркало.

Первый телескоп-рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. Схема, по которой он был построен, получила название «схема Ньютона»..
Длина телескопа составляла 15 см.

В 1672 году Кассегрен предложил схему двухзеркальной системы, вскоре ставшую наиболее популярной. Первое зеркало было параболическим, второе имело форму выпуклого гиперболоида и располагалось перед фокусом первого.
В настоящее время практически все телескопы являются зеркальными.
Самый большой в мире зеркальный телескоп имени Кека имеет диаметр 10 м и находится на Гавайских островах. В России на Кавказе работает телескоп размером 6 м.

В двадцатом веке астрономы сделали много шагов в изучении вселенной.

Эти шаги были бы невозможны без использования больших и сложных телескопов, расположенных на высокогорных лабораториях и управляемых большим количеством квалифицированных специалистов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №43

ТЕМА: Знакомство с диаграммами «спектр–светимость» и «масса–светимость»

ЦЕЛЬ: Прочитать диаграмму «спектр–светимость» и определять по диаграмме характеристики звезд.

Время работы: 1 час

ХОД РАБОТЫ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Звезды

Характеристики звезд

Спектр звезды

Спектры звезд – это их паспорта с описанием всех звездных особенностей. Звезды состоят из тех же химических элементов, которые известны на Земле, но в процентном отношении в них преобладают легкие элементы: водород и гелий. По спектру звезды можно узнать ее светимость, расстояние до звезды, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость вращения вокруг оси, особенности движения вокруг общего центра тяжести. Спектральный аппарат, устанавливаемый на телескопе, раскладывает свет звезды по длинам волн в полоску спектра. По спектру можно узнать, какая энергия приходит от звезды на различных длинах волн и оценить очень точно ее температуру.

Цвет и спектр звезд связан с их температурой. В холодных звездах с температурой фотосферы 3 000 К преобладает излучение в красной области спектра. В спектрах таких звездах много линий металлов и молекул. В горячих голубых звездах с температурой свыше 10 000–15 000 К большая часть атомов ионизована. Полностью ионизованные атомы не дают спектральных линий, поэтому в спектрах таких звездах линий мало.

Согласно спектрам звезды делятся на спектральные классы:

Спектральный класс	Цвет	Температура, K	Особенности спектра	Типичные звезды
W	Голубой	80 000	Излучения в линиях гелия, азота, кислорода	Звезда Вольфа–Райе, ?2 Парусов
О	Голубой	40 000	Интенсивные линии ионизированного гелия, линий металлов нет	Минтака
В	Голубовато-белый	20 000	Линии нейтрального гелия. Слабые линии Н и К ионизованного кальция	Спика
А	Белый	10 000	Линии водорода достигают наибольшей интенсивности. Видны линии Н и К ионизованного кальция, слабые линии металлов	Сириус, Вега
F	Желтоватый	7 000	Ионизированные металлы. Линии водорода ослабевают	Процион, Канопус
G	Желтый	6 000	Нейтральные металлы, интенсивные линии ионизованного кальция Н и К	Солнце, Капелла
К	Оранжевый	4 500	Линий водорода почти нет. Присутствуют слабые полосы окиси титана. Многочисленные линии металлов.	Арктур, Альдебаран
М	Красный	3 000	Сильные полосы окиси титана и других молекулярных соединений	Антарес, Бетельгейзе
L	Темно-красный	2 000	Сильные полосы CrH, рубидия, цезия	Kelu-1
T	«Коричневый» карлик	1 500	Интенсивные полосы поглощения воды, метана, молекулярного водорода	Gliese 229B

Таблица 6.1.4.1

Более детальная классификация звезд называется гарвардской.

Рисунок 6.1.4.2.

Спектры различных звезд

Характерной особенностью звездных спектров также является наличие у них огромного количества линий поглощения, принадлежащих различным элементам. Тонкий анализ этих линий позволил получить особенно ценную информацию о природе наружных слоев звезд.

Химический состав наружных слоев звезд, откуда к нам непосредственно приходит их излучение, характеризуется полным преобладанием водорода. На втором месте находится гелий, а количество остальных элементов достаточно невелико. Приблизительно на каждые десять тысяч атомов водорода приходится тысяча атомов гелия, около 10 атомов кислорода, немного меньше углерода и азота и всего лишь один атом железа. Примеси остальных элементов совершенно ничтожны. Без преувеличения можно сказать, что звезды состоят из водорода и гелия с небольшой примесью более тяжелых элементов.

Хорошим индикатором температуры наружных слоев звезды является ее цвет. Горячие звезды спектральных классов О и В имеют голубой цвет; звезды, сходные с нашим Солнцем (спектральный класс которого G2), представляются желтыми, звезды же спектральных классов К и М – красные. В астрофизике имеется тщательно разработанная и вполне объективная система цветов. Она основана на сравнении наблюдаемых звездных величин, полученных через различные строго эталонированные светофильтры. Количественно цвет звезд характеризуется разностью двух величин, полученных через два фильтра, один из которых пропускает преимущественно синие лучи («В»), а другой имеет кривую спектральной чувствительности, сходную с человеческим глазом («V»). Техника измерений цвета звезд настолько высока, что по измеренному значению B-V можно определить спектральный класс звезды с точностью до подкласса. Для слабых звезд анализ цветов – единственная возможность их спектральной классификации.

1.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Вопрос: Какую главную закономерность ты заметил(ла) при изучении диаграмм «спектр–светимость» и «масса–светимость»?

ВЫВОД:

Критерии оценки:

Оценка «5» - при выполнении двух заданий, и вывода;

Оценка «4» - при выполнении всех заданий с 1 или 2 ошибками, или небрежно заполнен отчет;

Оценка «2» - при выполнении работы не соответствующем указанным выше требованиям.

Приложение

Классификация звезд

6.2.1. Диаграмма Герцшпрунга - Рассела

Звезды сильно различаются по размерам, светимости, температуре и другим характеристикам.

Благодаря огромной площади поверхности, гиганты излучают неизмеримо больше энергии, чем нормальные звезды вроде Солнца, несмотря на то, что температура их поверхности значительно ниже. Радиус красного сверхгиганта Бетельгейзе (? Ориона) во много раз превосходит радиус Солнца. Напротив, размер нормальной красной звезды, как правило, не превосходит одной десятой размера Солнца. По контрасту с гигантами их называют карликами. Например, две звезды, имеющие одинаковый спектральный класс М2, Бетельгейзе и Лаланд 21185, различаются по светимости в 600 000 раз. Светимость Бетельгейзе в 3 000 раз больше светимости Солнца, а Лаланд 21185 – в 200 раз меньше. Гигантами и карликами звезды бывают на разных стадиях своей эволюции, и гигант, достигнув «пожилого возраста», может превратиться в белый карлик.

Наряду с красными гигантами и сверхгигантами встречаются белые и голубые сверхгиганты: Регул (? Льва), Ригель (? Ориона).

Сопоставление светимостей звезд с их спектральными классами впервые было сделано в начале XX века Эйнаром Герцшпрунгом и Генри Расселом, поэтому диаграмму спектр-светимость часто называют диаграммой Герцшпрунга–Рассела. На этой диаграмме по оси абсцисс откладываются спектральные классы (или эффективные температуры), по оси ординат – светимости L (или абсолютные звездные величины M). Если бы между светимостями и их температурами не было никакой зависимости, то все звезды распределялись на такой диаграмме равномерно. Но на диаграмме обнаруживаются несколько закономерностей, которые называют последовательностями.

Рисунок 6.2.1.2. Диаграмма Герцшпрунга–Рассела

Большинство звезд (около 90 %), располагаются на диаграмме вдоль длинной узкой полосы, называемой главной последовательностью. Она протянулась из верхнего левого угла (от голубых сверхгигантов) в нижний правый угол (до красных карликов). К звездам главной последовательности относится Солнце, светимость которого принимают за единицу.

Точки, соответствующие гигантам и сверхгигантам, располагаются над главной последовательностью справа, а соответствующие белым карликам – в нижнем левом углу, под главной последовательностью.

По распределению звезд в соответствии с их светимостью и температурой на диаграмме Герцшпрунга–Рассела выделены следующие классы светимости:

сверхгиганты – I класс светимости;

гиганты – II класс светимости;

звезды главной последовательности – V класс светимости;

субкарлики – VI класс светимости;

белые карлики – VII класс светимости.

Принято указывать класс светимости после спектрального класса звезды. Солнце – звезда G2V.

В настоящее время выяснилось, что звезды главной последовательности – нормальные звезды, похожие на Солнце, в которых происходит сгорание водорода в термоядерных реакциях. Главная последовательность – это последовательность звезд разной массы. Самые большие по массе звезды располагаются в верхней части главной последовательности и являются голубыми гигантами. Самые маленькие по массе звезды – карлики. Они располагаются в нижней части главной последовательности. Параллельно главной последовательности, но несколько ниже ее располагаются субкарлики. Они отличаются от звезд главной последовательности меньшим содержанием металлов.

Классификация звезд

6.2.2. Эволюция звезды на диаграмме спектр–светимость

Выяснилось, что положение звезды на диаграмме Герцшпрунга–Рассела изменяется в

зависимости от возраста звезды.

Большую часть своей жизни звезда проводит на главной последовательности. В этот период ее цвет, температура, светимость и другие параметры почти не меняются. Но до того, как звезда достигнет этого устойчивого состояния, еще в состоянии протозвезды, она имеет красный цвет и в течение короткого времени большую светимость, чем будет иметь на главной последовательности.

Звезды большой массы (сверхгиганты) щедро расходуют свою энергию, и эволюция таких звезд продолжается всего сотни миллионов лет. Поэтому голубые сверхгиганты являются молодыми звездами.

Стадии эволюции звезды после главной последовательности также короткие. Типичные звезды становятся при этом красными гигантами, очень массивные звезды – красными сверхгигантами. Звезда быстро увеличивается в размере, и ее светимость возрастает. Именно эти фазы эволюции отражаются на диаграмме Герцшпрунга–Рассела.

Модель 6.2. Эволюция звезды

R, * 106 м	F, H	g , м/с2
6.38	700
6.38*2	120 в 4раза
6.38*3	В 9 раз
6.38*4	В 16 раз

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ.
Открыт Ньютоном в 1667 году на основе анализа движения планет (з-ны Кеплера) и, в частности, Луны. В этом же направлении работали Р.Гук (оспаривал приоритет) и Р.Боскович.
Все тела взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Закон справедлив для: 1.Однородных шаров. 2.Для материальных точек. 3.Для концентрических тел. Гравитационное взаимодействие существенно при больших массах.	Примеры: Притяжение электрона к протону в атоме водорода » 2×10-11 Н. Тяготение между Землей и Луной» 2×1020 Н. Тяготение между Солнцем и Землей » 3,5×1022 Н.
Применение: 1.Закономерности движения планет и их спутников. Уточнены законы Кеплера. 2.Космонавтика. Расчет движения спутников.
Внимание!: 1.Закон не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности. 2.В случае взаимодействия трех и более тел задачу о движении тел нельзя решить в общем виде. Требуется учитывать "возмущения", вызванные другими телами (открытие Нептуна Адамсом и Леверье в 1846 г. и Плутона в 1930). 3.В случае тел произвольной формы требуется суммировать взаимодействия между малыми частями каждого тела.
Анализ закона: 1.Сила направлена вдоль прямой, соединяющей тела. 2.G - постоянная всемирного тяготения (гравитационная постоянная). Числовое значение зависит от выбора системы единиц.
В Международной системе единиц (СИ) G=6,67.10-11 .	G=6,67.10-11
Впервые прямые измерения гравитационной постоянной провел Г. Кавендиш с помощью крутильных весов в 1798 г.
Пусть m1=m2=1 кг, R=1 м, тогда: G=F (численно). Физический смысл гравитационной постоянной: гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.
То, что гравитационная постоянная G очень мала показывает, что интенсивность гравитационного взаимодействия мала.
СИЛА ТЯЖЕСТИ
Сила тяжести - это сила притяжения тел к Земле (к планете).
- из закона Всемирного тяготения. (где M - масса планеты, m - масса тела, R - расстояние до центра планеты). - сила тяжести из второго закона Ньютона (где m - масса тела, g - ускорение силы тяжести).
- ускорение силы тяжести не зависит от массы тела (опыты Галилея).	g0=9,81 м/с2 - на поверхности Земли
Если обозначить R0 радиус планеты, а h - расстояние до тела от поверхности планеты, то:
Ускорение силы тяжести зависит от: 1.Массы планеты. 2.Радиуса планеты. 3.От высоты над поверхностью планеты. 4.От географической широты (на полюсах - 9,83 м/с2. на экваторе - 9,79 м/с2. 5.От залежей полезных ископаемых.

пружины	F, H	Х,м	К,Н/м
одна пружина	8
последовательное соединение пружин	8	?
параллельное соединение пружин	8	?

ΔƖ,м	Ɩ,м	ε,%	d,м	S,м2	F,H	σ,Па	Е,Па

tКОМН,◦С	tПЛАВ,◦С	с, Дж/кг*◦C	m, кг	QПОЛЕЗН, кДж	WЭЛ, кДж	QЗАТР, кДж	КПД, %
22	232	230	1,4		360	360

Раздел: Кинематика Равноускоренное движение

Раздел1. Тема 1.2 Основы динамики. Закон Всемирного тяготения

Практическая работа № 5

Раздел 1. Тема 1.2 Основы динамики.

Практическая работа №6

Коэффициент трансформации,K

Номинальная

Мощность,Вт

КПД,

%

Напряжение на вторичной обмотке,В

Ток на вторичной обмотке,А

Основные характеристики трансформатора. Как правильно выбрать, подобрать трансформатор.

Вопрос:: что нужно знать и учитывать при выборе силового трансформатора?

Контрольные вопросы для вывода

Устройство телескопа

Звезды

Характеристики звезд

Спектр звезды

Классификация звезд

6.2.1. Диаграмма Герцшпрунга - Рассела

1.	Упругая или пластическая деформация отражена в законе Гука?
2.	При каком условии возникает сила упругости в пружине?
3.	Как называется физическая величина характеризующая увеличение или уменьшение длины пружины?
4.	Как эта величина обозначена в эксперименте?
5.	Куда направлена сила упругости?
6.	Что происходит с силой упругости при увеличении деформации пружины?
7.	Что происходит с силой упругости при уменьшении деформации пружины?
8.	Постройте график зависимости силы упругости от деформации пружины.

Между катодом и анодом					На конденсаторе
Uразг,B	$m_{эл}^{❑}$ ,B	υэл по гор, м/с	Eкин,Дж	υэл по верт, м/с	d, cм	s, см	Uконд,B	tgα	α,град

металлы	полупроводники
1.Носители зарядов:_____________________	1.Носители зарядов:____________________
2.Проводимость (какая):__________________	2.Проводимость (какая):__________________
3.Сопротивление (постоянное или меняется, как зависит от температуры?):__________________ _________________________________________	3.Сопротивление (постоянное или меняется, как зависит от температуры?):__________________ _________________________________________
4.ВАХ (график с объяснениями):	4.ВАХ (график с объяснениями):
5. Устройство (рисунок с обозначениями):	5. Устройство(рисунок с обозначениями):

Проявляет себя как…
UД,B	0,10	0,17	0,21	0,30	0,35	0,40	0,50	0,51	0,52
I,мкA
R,Ом