Методические рекомендации для проведения практических работ по физике для специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
учебно-методическое пособие

Департамент внутренней и кадровой политики Белгородской области

Областное государственное автономное

профессиональное образовательное учреждение

«Старооскольский индустриально-технологический техникум»

Физика

Методические рекомендации

для проведения практических работ по физике

 Специальности:

13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

 (базовый уровень среднего профессионального образования)

Разработала преподаватель физики

Калашникова Л.В.

Старый Оскол

2021 г.

         Методические рекомендации для проведения практических занятий по физике: учебное пособие для студентов среднего профессионального образования по специальностям: 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям), г. Старый Оскол, 2018-39 с.

Автор: Л.В. Калашникова, преподаватель физики ОГАПОУ СИТТ.

Оглавление

Предисловие…………………………………………………………….. …….4

Рекомендации к выполнению практических занятий………………………..6        

МЕХАНИКА

1. Практическое занятие №1 «Механика».

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

1. Практическое занятие №2 «Молекулярная физика и термодинамик».

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

1. Практическое занятие №3 «Электромагнитные колебания и волны»

ОПТИКА

1.  Практическое занятие №4 «Элементы геометрической и волновой оптики».

СТРОЕНИЕ АТОМА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

1.  Практическое занятие №5 «Квантовая физика».

Библиографический список…………………………………………...................39

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое пособие входит в учебно-методический комплекс, разработанный автором к учебникам по физике:

1. Физика.10 класс: учеб.для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. М.: Просвещение, 2018.-416с
2. Физика.11 класс: учеб.для общеобразовательных учреждений: Базовый и профил. Уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. М.: Просвещение, 2018.-432с 
3. Фирсов, А.В., Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профиля: Учебник под редакцией проф. Т.И. Трофимовой / А.В. Фирсов. – изд. 3-е, стереотипное. – М,: Издательский центр «Академия». – 2012. – 432 с.
4. Физика. Задачник 10-11 классы: учебное пособие / А.П. Рымкевич М. Дрофа, 2014. -188,с

 по специальностям: 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям), составленное в соответствии с Федеральным компонентом государственного образовательного стандарта среднего общего образования, на основе примерной основной образовательной программы среднего общего образования. //Одобрена решением федерального учебно-методического объединения по общему образованию (протокол от 28 июня 2016 г. № 2/16-з)

Предлагаемые методические рекомендации к практическим занятиям представляют собой практикум для студентов по всему курсу общей физики и ориентированы на практическое применение полученных знаний и умений на уроках. Практическое занятие составляет неотъемлемую часть учебного процесса при изучении физики, и направлено на формирование умения решать физические задачи. В процессе  решения физических задач развиваются умственные способности, формируется состав умственных операций, развивается творческое мышление. Через упражнения в решении задач студенты глубже познают мир, понимают явления и закономерности ими управляющие.  Решение задач по физике используется для усвоения знаний, формирование умений и навыков, применения знаний на практике. Задача в учебном процессе по физике является особой формой предъявления информации, средством осуществления учебного процесса и развития студентов. 

Предлагаемые практические занятия имеют следующую структуру:

·        обобщение и систематизация знаний полученных на лекционных занятиях;

·        формирование умений решать  типовые задачи;

·        самостоятельная работа;

·        домашнее задание.

На первом этапе занятия обобщается и систематизируется материал, прочитанный на лекциях, поясняются новые понятия, термины, формулы и законы. Обобщение материала может быть в виде физического диктанта. В зависимости от сложности темы на этот этап занятия тратится 5-10 минут.

На втором этапе разбираются  и объясняются типовые задачи,  задачи повышенной сложности. Данная часть занятия проходит под руководством и  контролем преподавателя. В зависимости от сложности темы на этот этап занятия тратится 40-60 минут. Не исключено самостоятельное решение задач, как в тетради, так и на доске, в зависимости от уровня подготовки группы и сложности изучаемой темы.

В конце занятия (примерно за 25-30 минут до завершения занятия) студентам предлагается самостоятельная работа, состоящая из двух задач. Самостоятельная работа включает задания, связанные с рассмотренным на данном занятии материале. Цель данной работы состоит в том, чтобы студенты были внимательны и активны на протяжении всего практического занятия. Данная работа отражает степень усвоения нового материла, определяет слабо усвоенные понятия и дает возможность преподавателю корректировать учебный процесс. Так же сами студенты имеют возможность самостоятельно оценить насколько хорошо или плохо усвоен материал новой темы. Работа выполняется в тетради для практических работ и сдается преподавателю на проверку.

На заключительном этапе занятия  студентам выдается домашнее задание. В него могут быть включены разноуровневые задачи: элементарные задачи на использование и закрепление одной или нескольких формул, задачи повышенной сложности или задачи - "смекалки". Могут быть включены задачи, которые по тем или иным причинам не были рассмотрены в аудитории.

Чтобы правильно и осмысленно решать задачи по физике, необходимо следовать алгоритму, предлагаемому в данном пособии.

Практическое занятие №1

«Механика»

Цель занятия: повторить и систематизировать материал по теме «Механика» - основные законы, определения,  формулы; продолжить формировать умения применять теоретические знания для решения практических задач.

Теоретические сведения к практической работе

Кинематика механического движения

        Основные законы и формулы

1. Уравнения равномерного прямолинейного движения

Х     

x(t) – координата тела в любой момент времени t

 – начальная координата

 – проекция скорости на ось

2. Закон сложения скоростей

 - скорость относительно неподвижной системы отсчета

 - скорость того же тела относительно подвижной СО

 – скорость самой подвижной СО

3. Средняя скорость неравномерного прямолинейного движения

4. Уравнения равномерного прямолинейного движения

 – проекция начальной скорости на ось

 – проекция ускорения

5. Средняя скорость равномерного движения

6.Уравнение равномерного движения тела по окружности

Методические указания к решению задач по кинематике

1. Прочитав условие задачи, нужно выбрать систему отсчета, указать направление осей координат, установить начало отсчета времени.

2. Сделать схематический чертеж, на котором изобразить траекторию движения точки, вектора перемещения, скорости, ускорения.

3. Записать уравнения движения в векторном виде, найти проекции всех входящих в уравнение векторов на координатные оси и записать уравнения в проекциях на оси

4. Составить систему уравнений.

5. Решить систему уравнений в общем виде, относительно искомых величин

6. Получить ответ, подставив численные значения величин в единицах СИ

Задача. Первую половину своего пути автомобиль двигался со скоростью 80 км/ч, а вторую - со скоростью 40 км/ч. Какова средняя скорость на всём пути?

Дано:        Решение

                  S – весь путь

Ответ:

Анализ решения графических задач

1. Установить, как изменяется скорость со временем: если возрастает, то движение  – ускоренное, уменьшается  – замедленное, остается постоянной  – равномерное.

2. Определить, как изменяются ускорение :

если график скорости – прямая линия, наклоненная к оси времени, то для любой точки ускорение – величина постоянная и движение равноускоренное

Записать формулу скорости в виде  или перемещения            

 .

4. По графику определить постоянные величины (коэффициенты уравнения): по оси -  и рассчитывают

.

Значения подставить в первую формулу

Динамика

1. Первый закон Ньютона

Всякое тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения до тех пор, пока в результате действия других тел это состояние не изменяется.

2. Второй закон Ньютона

 – ускорение

m – масса

 – равнодействующая всех сил

3. Третий закон Ньютона

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

4. Закон всемирного тяготения

r – расстояние между точками

5.Сила тяжести, вес тела

m – масса

g – ускорение свободного падения –

                                      Численно равен

 если тело находиться на горизонтальной опоре, движется равномерно, прямолинейно.

6.Сила упругости закон Гука

k – коэффициент упругости (жесткость)

 - удаление (деформация)

     –механическое напряжение  

E – модуль Юнга

7. Сила трения

N – сила реакции опоры

Методические указания к решению задач по динамике

1. В соответствии с условием задачи сделать схематический чертеж, указать все силы, действующие на тела в данной задаче, вектора ускорения.

2. Записать уравнения движения тел (второй закон Ньютона)

3. Выбрать направление осей координат и записать второй закон Ньютона в проекциях на этой оси.

4. Решить полученную систему уравнений в общем виде, получив ответ в буквальном выражении.

5. Проверить правильность размерности полученного ответа, произвести численные расчеты.

Типовые задачи

23. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: х1 = 5t, х2 = 150 – 10t. Построить графики зависимости x(t). Найти время и место встречи.

53. Велосипедист движется под уклон с ускорением 0,3 м/с2. Какую скорость приобретет велосипедист через 20 с, если его начальная скорость равна 4 м/с?

103. Каково центростремительное ускорение поезда, движущегося по закруглению радиусом 800 м со скоростью 20 м/с?

140. Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с2. Какая сила сообщит этому телу ускорение 2 м/с2?

160. Какие силы надо приложить к концам проволоки, жесткость которой 100 кН/м, чтобы растянуть ее на 1 мм?

184. Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально с ускорением 20 м/с2. Найти вес летчика-космонавта массой 80 кг в кабине при старте ракеты.

261. Мальчик массой 50 кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20 м за 10 с. Найти силу трения и коэффициент трения.

Законы сохранения механической энергии и импульса

Основные законы и формулы

1. Импульс тела

2. Закон сохранения импульса

Закон сохранения импульса можно использовать:

1. В замкнутых системах;
2. Если система не замкнута, но геометрическая сила внешних сил равна нулю;
3. Сумма проекций внешних сил на какое-либо направление равна нулю;

3. Закон сохранения механической энергии

Справедлив для консервативной системы тел

(в отсутствии сил трения)

Методические указания к решению задач

На закон сохранения импульса

1. Убедиться, что система замкнута.
2. Записать в векторном виде начальный и конечный импульс системы.
3. Установить, изменяется сила или нет. И соответствующее значение подставить в формулу.
4. Выбрать направление координатных осей и записать закон сохранения импульса в векторном и скалярном виде.

На закон сохранения энергии

1. Убедиться, что система консервативна.
2. Записать значение механической энергии в начальном и конечном состоянии.
3. Применить закон сохранения механической энергии.

        При упругих ударах механическая энергия сохраняется, а          

        при неупругих ударах часть переходит во внутреннюю энергию.

        Если система не консервативна, то 

Задача. Человек массой 60 кг бежит со скоростью 7,2 км/ч, догоняет тележку массой 80 кг, движущуюся со скоростью 1,8 км/ч и вскакивает на неё. Найти: а) с какой скоростью будет двигаться тележка; б)  с какой скоростью будет двигаться тележка, если человек бежит навстречу.

Дано:        Решение

                                 Сделаем рисунок до и после взаимодействия

                        1 случай

Запишем закон сохранения импульса для системы человек-тележка

Выберем направление координатной оси OX

2 случай

Минус показывает, что после прыжка, тележка будет двигаться в противоположную сторону.

Ответ:

Статика и гидростатика

Основные законы и формулы

I. Статика твердого тела

1.Равнодействующая сил – векторная сумма всех сил

 2.Модуль равнодействующих сил

3. Условие равновесия тела, не имеющего оси вращения

4. Момент силы относительно неподвижной оси вращения

F – модуль силы

d – плечо силы- кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы

5. Условие равновесия тела, имеющего неподвижную ось вращения

M < 0, если вращение по часовой стрелке

М > 0, если вращение против часовой стрелке

6. Центр масс – точка, через которую проходят направления действия всех сил, заставляющих тело двигаться поступательно.

7. Центр тяжести – точка, в которой приложена равнодействующая сил тяжести частиц этого тела при любом расположении тела. Центр тяжести совпадает с центром масс в однородном поле силы тяжести

II. Гидростатика

1. Давление  

 – сила нормального давления

 – угол между силой действующей на площадь S и перпендикулярам к ней

2. Давление жидкости (гидростатическое давление)

P – плотность

g – ускорение свободного падения

h – глубина

3. Полное давление внутри жидкости

– внешнее давление

4. Средняя сила давления на стенки сосуда с площадью S

5. Закон сообщающихся сосудов

6. Закон сообщающихся сосудов для однообразной жидкости

7. Закон сообщающихся сосудов для разнообразной жидкости

8. Гидравлический пресс

9. Закон Архимеда

10. Условия плавления однородного сплошного тела в жидкости

11. Уравнение неразрывности

 – скорости течения жидкости в трубах (руслах) с площадью поперечного сечения

Методические указания к решению задач

При решении задач по статике

1. Выполнить рисунок в соответствии с условием задачи и показать все силы, действующие на тело (или тела), находящиеся в положении равновесия
2. Выбрать систему координат и определить направление координатных осей.
3. Для тела, не имеющего оси вращения записать условие равновесия  в векторной, а затем в скалярной форме.
4. Для тела, имеющего неподвижную ось вращения, записать условие равновесия , соблюдая при этом правило знаков моментов сил.
5. Для тела, имеющего не закрепленную ось вращения, следует использовать оба уравнения равновесия.
6. При определении положении центра тяжести тела или системы тел записать правило моментов относительно оси, проходящей через предполагаемый центр тяжести.
7. Составить систему уравнений и определить неизвестные величины.

При решении задач на гидростатику

1. Выполнить рисунок, показать на нем границы раздела жидкостей.
2. Выбрать нулевой уровень; рекомендуется проводить его по самой нижней границе раздела сред.
3. Записать условие равновесия жидкостей.
4. При решении задач, в которых рассматривается выталкивающие действие жидкости на тела, погруженные в эту жидкость следует придерживаться схемы решения задач, принятый в статике с учетом силы Архимеда.

Задача. С какой  минимальной силой следует прижать брусок массой 1 кг к вертикальной стенке, чтобы он не скользил? Коэффициент трения бруска о стенку равен 0,2.

Дано:        Решение

m = 1 кг

Подставив численные значения, получим

Ответ:

Типовые задачи

53. Велосипедист движется под уклон с ускорением 0,3 м/с2. Какую скорость приобретет велосипедист через 20 с, если его начальная скорость равна 4 м/с?

76. Уравнение движения материальной точки имеет вид х = -0,212. Какое это движение? Найти координату точки через 5 с и путь, пройденный ею за это время.

139. Трактор, сила тяги которого на крюке 15 кН, сообщает прицепу ускорение 0,5 м/с2. Какое ускорение сообщит тому же прицепу трактор, развивающий тяговое усилие 60 кН?

250. Упряжка собак при движении саней по снегу может действовать с максимальной силой 0,5 кН. Какой массы сани с грузом может перемещать упряжка, если коэффициент трения равен 0,1?

325. Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий?

305.  На шнуре, перекинутом через неподвижный блок, подвешены грузы массами 0,3 и 0,2 кг. С каким ускорением движутся грузы? Какова сила натяжения шнура во время движения?

Полый шар, отлитый из чугуна, плавает в воде, погрузившись ровно наполовину. Найти объем внутренней полости, если масса шара 5 кг, плотность чугуна 7800 кг\м 3. (9350 см 3)

Работа. Мощность. Энергия.

Основные законы и формулы

1. Механическая работа

F – модуль силы

S – модуль перемещения

 угол между силой и перемещением

Если на тело действует переменная сила, то берётся её среднее значение.

2. Мощность

если тело движется под действием силы

3. Коэффициент полезного действия (КПД)

где   – полезная работа (мощность)

        – затраченная работа (мощность)

4. Кинетическая энергия

5. Потенциальная энергия

а)

  h – высота относительно нулевого уровня

б)

k – жесткость      - удлинение

6. Механическая энергия

Методические указания к решению задач

1. Сделать схематический чертеж, указав на нём все силы, действующие на тело.
2. Определить угол между направлением силы и направлением перемещения (скорости).
3. Установить, изменяется сила или нет, и соответствующее значение подставить в формулу.
4. Если в задаче речь идет о потенциальной энергии, то надо выбрать нулевой уровень произвольно.
5. Использование теоремы о кинетической энергии позволяет упростить решение задачи.

Типовые задачи

Задача. При вертикальном подъёме груза массой 2 кг на высоту 1 м постоянной силой была совершена работа 78,5 Дж. С каким ускорением поднимали груз?

Дано:        Решение:

m = 2 кг          y                

h = 1 м

А = 78,5 Дж

а - ?        

Уравнение движения груза имеет вид

В скалярном виде

Силу F найдём из значения работы

        S = h

Ответ:  

Воздействие на тела сил, приводящие к изменению модуля их скорости, характеризуется величиной зависящей как от сил, так и от перемещений тел. Эту величину в механике называют работа силы

Энергия характеризует способность тела (или системы тел) совершать работу.

Кинетическая энергия- это энергия, которой обладает движущееся тело.

Кинетическая энергия материальной точки – это величина, равная половине произведения массы материальной точки на квадрат её сторон

Ek=  Теорема об изменении кинетической энергии.  A =Ek2-Ek1=

№343 Скорость свободно падающего тела массой 4кг на некотором пути увеличилась с2 до 8м/с. Найти работу силы тяжести на этом пути.

Дано:

m=4кг                А==120Дж

V1=2м/с

V2=8м/с__        Ответ: 120Дж

А=?

Величину, равную произведению массы тела на ускорение свободного падения q  на высоту  h тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией тела в поле силы тяжести и обозначают Eп

Eп= mqh

Величину, равную половине произведения коэффициента упругости k тела на квадрат  удлинения или сжатия х называют потенциальной энергией упругого деформированного тела

Потенциальная энергия –это энергия взаимодействия тел, обусловленная их взаимным расположением или взаимным расположением частей тела

Типовые задачи

№ 331. Какую работу совершает сила тяжести, действующая на дождевую каплю массой 20 мг, при ее падении с высоты 2 км?

№ 333. Сплавщик передвигает багром плот, прилагая к багру силу 200 Н. Какую работу совершает сплавщик, переместив плот на 10 м, если угол между направлением силы и направлением перемещения 45°?

№ 338. Мальчик бросил мяч массой 100 г вертикально вверх и поймал его в точке бросания. Мяч достиг высоты 5 м. Найти работу силы тяжести при движении мяча: а) вверх; б) вниз; в) на всем пути.

 №343. Скорость свободно падающего тела массой 4 кг на некотором пути увеличилась с 2 до 8 м/с. Найти работу силы тяжести на этом пути.

№ 345. Импульс тела равен 8 кг ⋅ м/с, кинетическая энергия 16 Дж. Найти массу и скорость тела.

№ 347. На какой высоте потенциальная энергия груза массой 2 т равна 10 кДж?  Считать, что на поверхности земли потенциальная энергия равна нулю.

№ 351. Какую работу надо совершить, чтобы растянуть пружину жесткостью 40 кН/м на 0,5 см?

Самостоятельная работа

Вариант 1

№ 333. Какую работу совершает человек при поднятии груза массой 2 кг на высоту 1 м с ускорением 3 м/с2?

№ 343. Скорость свободно падающего тела массой 4 кг на некотором пути увеличилась с 2 до 8 м/с. Найти работу силы тяжести на этом пути.

№ 352. К концу сжатия пружины детского пружинного пистолета на 3 см приложенная к ней сила была равна 20 Н. Найти потенциальную энергию сжатой пружины.

Вариант 2

№ 336. Автомобиль массой 10т движется под уклон по дороге, составляющей с горизонтом угол, равный 4°. Найти работу силы тяжести на пути 100 м.

№ 342. Какова кинетическая энергия космического корабля «Союз» массой 6,6 т, движущегося по орбите со скоростью 7,8 км/с?

№ 350. Какую работу надо совершить, чтобы лежащий, на земле однородный стержень длиной 2 м и массой 100 кг поставить вертикально?

Вариант 3

69. При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 5 с. Найти тормозной путь.

144. С каким ускорением двигался при разбеге реактивный самолет массой 60 т, если сила тяги двигателей 90 кН?

219. Тело брошено горизонтально с некоторой высоты с начальной скоростью 10 м/ с. Через какое время вектор скорости будет направлен под углом 45° к горизонту?

Вариант 4

 76. Уравнение движения материальной точки имеет вид х = -0,212. Какое это движение? Найти координату точки через 5 с и путь, пройденный ею за это время.

169. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найти силу их взаимного притяжения.

217. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Написать уравнение движения у = y(t). Найти, через какой промежуток времени тело будет на высоте: а) 15 м; 

Вариант 5

140.    Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с2. Какая сила сообщит этому телу ускорение 2 м/с2?

317. Поезд массой 2000 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость от 36 до 72 км/ч. Найти изменение импульса поезда.

261.    Мальчик массой 50 кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20 м за 10 с. Найти силу трения и коэффициент трения.

Вариант 6

262.    Через какое время после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения при аварийном торможении равен 0,4?

141.    Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?

345. Импульс тела равен 8 кг • м/с,  кинетическая энергия 16 Дж. Найти массу и скорость тела.

Практическое занятие №7

«Первое начало термодинамики»

Цель занятия: сформулировать первый закон термодинамики; рассмотреть следствия,  вытекающие из него; изучить практическую значимость закона.

Теоретические сведения к практической работе

1. Первый закон термодинамики

изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа.

(при изобарном процессе)

При изотермическом процессе

При изохорном процессе

При изобарном процессе

При адиабатном процессе

Объяснение невозможности создания вечного двигателя.

Если Q = 0; то ΔU = — A или — ΔU = A. То есть двигатель перестанет работать, если будет исчерпан весь запас внутренней энергии. Первый закон термодинамики объясняет теоретическую невозможность создания вечного двигателя. Но еще до открытия этого закона многовековая практика привела ученых к выводу: нельзя совершать работу без затраты внешней энергии.

Так еще Леонардо да Винчи писал: «О, искатели постоянного двигателя, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках».

В 1775 году Французская академия наук заявила: « Построение вечного двигателя абсолютно невозможно», — и перестала рассматривать любые проекты вечных двигателей.

Типовые задачи

1. На сколько единиц Си увеличится внутренняя энергия одного моля одноатомного газа при его нагревании на 200К? (2493Дж)

2. Газ расширился изобарически при давлении 300кПа, увеличив свой объем в три раза и совершив работу 150кДж. Определите в Си первоначальный объем газа.(0,25м3)

3. В процессе изобарического расширения идеального газа на 0,5м3 при давлении 200Па его внутренняя энергия изменилась на 150 Дж. Определить количество теплоты полученное газом.(250Дж)

4. Какую работу совершил газ при адиабатном расширении, если в этом процессе его температура понизилась на 15К, а внутренняя энергия уменьшилась на 322 Дж? Ответ дать в СИ.(-322Дж)

5. При адиабатическом сжатии 4 киломолей одноатомного газа была совершена работа 1,8 кДж. Определить в СИ изменение внутренней энергии.(1800Дж)

Самостоятельная работа.

1. Какое соотношение справедливо для изобарного процесса в газе?

А) ∆U = А Б) ∆U = - А В) ∆U = р·А Г) А = р·∆V

2. Как изменяется внутренняя энергия газа при его изотермическом расширении?

А) Увеличивается. Б) Уменьшается. В) Изменение внутренней энергии равно нулю. Г) Изменение внутренней энергии может принимать любые значения.

3. В каком тепловом процессе изменение состояния системы происходит без теплообмена?

А) Изобарном. Б) Изохорном. В) Изотермическом. Г) Адиабатном.

4. В процессе адиабатного расширения газ совершает работу, равную 3·1010Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?

А) ∆U = 3·1010Дж. Б) ∆U = - 3·1010Дж. В) ∆U = 0. Г) ∆U может принимать любое значение.

5. Если в некотором процессе подведённая к газу теплота равна работе, совершённой газом, то такой процесс является:

А) Изобарным. Б) Адиабатным. В) Изотермическим. Г) Изохорным.

6. При передаче газу количества теплоты 300 Дж его внутренняя энергия уменьшилась на 100 Дж. Какую работу совершил газ?

А) 100 Дж. Б) 400 Дж. В) 200 Дж. Г) - 100 Дж.

7.Какая из приведённых ниже формул является математическим выражением первого закона термодинамики?

А) ∆U = А+Q Б) η = А/Q1 В) U = (3/2)·(m/µ)·R·T Г) А = р·∆V

8. Внутренняя энергия газа при его изотермическом сжатии:

А) ∆U может принимать любое значение. Б) ∆U = 0 В) ∆U > 0 Г) ∆U < 0

9. В каком тепловом процессе внутренняя энергия системы не изменяется при переходе её из одного состояния в другое?

А) В изобарном. Б) В изохорном. В) В изотермическом. Г) В адиабатном

10. В процессе изохорного нагревания газ получил 15 МДж теплоты. Чему равно изменение внутренней энергии газа?

А) ∆U = 0 Б) ∆U = - 15 МДж В) ∆U = 15 МДж Г) ∆U = 1 Дж

11. Если в некотором процессе подведённая к газу теплота равна изменению его внутренней энергии, т.е. Q = ∆U, то такой процесс является:

А) Адиабатным. Б) Изотермическим. В) Изохорным. Г) Изобарным.

12. При передаче газу 20 кДж теплоты он совершил работу, равную 53 кДж. Как изменилась внутренняя энергия газа?

А) Увеличилась на 73 кДж. Б) Уменьшилась на 73 кДж. В) Увеличилась на 33 кДж. Г) Уменьшилась на 33 кДж.

(Взаимоконтроль: на доске варианты ответов.)

1Г 2В 3Г 4Б 5В 6Б 7А 8В 9В 10В 11А 12Г)

Практическое занятие №8

«Молекулярная физика и термодинамика»

Цель занятия: повторить и систематизировать материал по теме «Молекулярная физика и термодинамика» - основные законы, определения,  формулы; продолжить формировать умения применять теоретические знания для решения практических задач

Теоретические сведения к практической работе

Теоретические сведения к практической работе

Молекулярно-кинетическая теория. Основы МКТ.

Газовые законы

Основные законы и формулы

1. Количество вещества

V – количество вещества

 – масса молекулы (атома)

N – число молекул (атомов)

2. Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа

2=

R – универсальная газовая постоянная

 – постоянная Больцмана

T – абсолютная температура газа

, t – температура по шкале Цельсия

3. Основное управление молекулярно-кинетической теории идеального газа

2

P – давление газа (Па)

  - концентрация молекул

 – средняя кинетическая энергия теплового движения одной молекулы

4. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)

5. Объединённый газовый закон (для газа неизменяемой массы)

1. Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс)

   P        V        P

        V                                                                       T                                               T

7. Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)

 P        V        P

        V          T        T

8. Закон Шарля (изохорный процесс) 

 P        V        P        

        V        T        T

9. Закон Дальтона (давление смеси химических не невзаимодействующих газов)

N – количество газов в смеси

Методические указания к решению задач

Особенности решения задач

Задачи, в которых требуется определить параметры, характеризующие состояние газа условно можно разделить на три группы.

I. Группа

Задачи, в которых идеальный газ переходит из одного состояния в другое, причем масса газа не дана. Меняется один из трёх параметров, характеризующих состояние газа (давление, объём, температура). Такие задачи удобно решать с помощью уравнения состояния идеального газа (объединенный газовый закон).

или частые случаи

II. Группа

Состояние газа не меняется. Но изменятся масса, плотность или количество вещества.

В этом случае удобно применять уравнение Менделеева-Клапейрона

III. Группа

Изменяется состояние газа и его масса (газ расходуется и его подкачивают). Такие задачи требует индивидуального подхода. При решении таких задач рекомендуется:

1. Внимательно проанализировать условие задачи и исходные данные.

2. Установить какой газ участвует в процессе, какие параметры газа изменяются, а какие остаются постоянными.

3. По возможности сделать чертёж, на котором указать параметры, характеризующие каждое состояние газа.

4.Обратить внимание на параметры, которые заданы неявно. Например, для нахождения давления использовать закон Паскаля; для нахождения объёма  – геометрические формулы

5. Для каждого состояния газа записать ненужные соотношения и решить полученную систему уравнений

Задача. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4 кг?

Дано:        Решение

Al        

m = 5,4 кг        (из таблицы Менделеева)

Ответ: 200 моль

Типовые задачи

1. Определите молярную массу воды и затем массу одной воды.

2. Определите количество вещества и число молекул, содержащихся в углекислом газе массой 1 кг.

3. Из блюдца испаряется вода массой 50 г за 4 сут. Определите среднюю скорость испарения - число молекул в воде, вылетающих из блюдца за 1 с.

4. Определите среднюю квадратичную скорость молекулы газа при 00 C.Молярная масса газа M=0,019 кг/моль.

5. Воздух состоит из смеси газов( азота, кислорода и т.д.).Плотность воздуха ρ0 при нормальных условиях( температура t0 = 0 0C и атмосферное движение p0 = 101 325 Па) равна 1,29 кг/м3.Определите среднюю( эффективную) молярную массу M воздуха.

6. Определите температуру кислорода массой 64 г, находящегося в сосуде объемом 1 л при давлении 5106 Па. Молярная масса кислорода М=0,032 кг/моль.

7. По графику, приведенному на рисунке, определить, как изменяется давление газа при переходе из состояния 1 в состояние 2.

2. Первый закон термодинамики

изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа.

(при изобарном процессе)

При изотермическом процессе

При изохорном процессе

При изобарном процессе

При адиабатном процессе

Объяснение невозможности создания вечного двигателя.

Если Q = 0; то ΔU = — A или — ΔU = A. То есть двигатель перестанет работать, если будет исчерпан весь запас внутренней энергии. Первый закон термодинамики объясняет теоретическую невозможность создания вечного двигателя. Но еще до открытия этого закона многовековая практика привела ученых к выводу: нельзя совершать работу без затраты внешней энергии.

Так еще Леонардо да Винчи писал: «О, искатели постоянного двигателя, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках».

В 1775 году Французская академия наук заявила: « Построение вечного двигателя абсолютно невозможно», — и перестала рассматривать любые проекты вечных двигателей.

Типовые задачи

1. На сколько единиц Си увеличится внутренняя энергия одного моля одноатомного газа при его нагревании на 200К? (2493Дж)

2. Газ расширился изобарически при давлении 300кПа, увеличив свой объем в три раза и совершив работу 150кДж. Определите в Си первоначальный объем газа.(0,25м3)

3. В процессе изобарического расширения идеального газа на 0,5м3 при давлении 200Па его внутренняя энергия изменилась на 150 Дж. Определить количество теплоты полученное газом.(250Дж)

4. Какую работу совершил газ при адиабатном расширении, если в этом процессе его температура понизилась на 15К, а внутренняя энергия уменьшилась на 322 Дж? Ответ дать в СИ.(-322Дж)

5. При адиабатическом сжатии 4 киломолей одноатомного газа была совершена работа 1,8 кДж. Определить в СИ изменение внутренней энергии.(1800Дж)

Влажность воздуха. Поверхностное натяжение.

Капиллярные явления

Основные формулы

1. Относительная влажность воздуха

P – парциальное давление водяного пара при данной температуре

 – парциальное давление насыщенного пара при той же температуре

2. Сила поверхностного натяжения жидкости

3. Высота поднятия (опускания) жидкости в капилляре при полном смачивании (не смачивании)

p – плотность жидкости

R – радиус капилляра

Термодинамика

Основные законы формулы

3. Теплоёмкость тела

4. Молярная теплоёмкость

5. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела

6. Количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела (или выделяющееся при его кристаллизации)

7. Количество теплоты, необходимое для испарения жидкости массой m, нагретой до температуры кипения (выделяющегося при конденсации)

8. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива

9. Уравнение теплового баланса

Справедливо для изолированной системы тел.

10. Уравнение адиабаты

11. Коэффициент полезного действия (КПД)

A – полезная работа

 – количество теплоты, полученное от нагревателя

 – количество теплоты, отданное холодильнику (окружающей среде)

12.  Максимальный КПД идеальной тепловой машины (цикл Карно)

 – температура нагревателя

 – температура холодильника

Методические указания к решению задач

Все задачи термодинамики можно разделить на пять групп:

I. Группа

Задачи на управление теплового баланса. Задачи, в которых рассматривается теплообмен в изолированной системе тел.

Используются формулы:

Рекомендуется следующий порядок решения задач:

1. Установить какие тела нагреваются, какие – охлаждаются, происходят ли агрегатные превращения тел.

2. Составить уравнение теплового баланса в виде

II. Группа

Задачи, в которых рассматриваются процессы, связанные с превращением одного вида энергии в другой. В отсутствие теплообмена внутренняя энергия изменяется вследствие совершённой работы над теплом или самим телом

Используется уравнение:

Рекомендуется следующий порядок решения задач:

1.Убедиться, что теплообмен отсутствует, Q=0

2.Выяснить: само тело совершает работу или над телом совершается работа (это влияет на знак  ).

3.Учесть значение КПД, если оно задаётся.

       -Если тело совершает работу, то

      -Если над телом совершается работа, то

4.Для нахождения неизвестной величины использовать формулы работы и внутренней энергии.

 III. Группа

Задачи, в которых за счёт передачи количества теплоты совершается работа и изменяется внутренняя энергия.

Используется первый закон термодинамики

где

IV. Группа

Это комбинированные задачи, при решении которых добавляются необходимые формулы из механики, молекулярной физики.

V. Группа

Задачи на процессы, происходящие в тепловых машинах.

Используются формулы:

Задача температура воздуха в комнате объёмом 70 м3 была 280 К. После того как протопили печь, температура стала 296 К. Найти работу при расширении, если давление постоянно и равно 105 Па.

Дано:        Решение

A -?           

Ответ: А = 400 кДж

Типовые задачи

1.Чему равно отношение произведения давления газа на его объем к числу молекул при температуре t=300 ?

2. Современные вакуумные насосы позволяют понижать давление до 1,310-10 Па (10-12 мм рт. ст.). Сколько молекул газа содержится в 1 см3 при указанном давлении и температуре 27 ?

3. Некоторое количество водорода находится при температуре T1 = 200 K и давлении p1 = 400 Па. Газ нагревают до температуры T2 = 10 000 K, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Определите значение давления p2 газа при температуре  T2, если его объем и масса остались без изменения.

4. Баллон вместимостью V1=0,02 м3, содержащий  воздух под давлением p1 = 4105 Па, соединяют  с баллоном вместимостью  V2=0,06 м3, их которого воздух выкачан. Определите p, которое установится в сосудах. Температура постоянна.

5. В запаянной пробирке находится воздух при атмосферном давлении и температуре 300 К. При нагревании пробирки на 100 К она лопнула. Определите, какое максимальное давление выдерживает пробирка.

6. При нагревании газа при постоянном объёме на 1 К давление увеличилось на 0,2 %. Чему равна начальная температура газа?

7. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достижения значения КПД тепловой машины 80 %, если температура холодильника 27?

Самостоятельная работа

Вариант 1

455. Какова масса 500 моль углекислого газа?

478. При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 6,21 • 10-21 Дж?

507. Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 °С имеет объем 5 л. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?

Вариант2

460. Сколько молекул содержится в углекислом газе (С02) массой 1 г?

481. Определить среднюю кинетическую энергию и концентрацию молекул одноатомного газа при температуре 290 К и давлении 0,8 МПа.

536. При температуре 27 °С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -13 °С?

Вариант 3

507. Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 °С имеет объем 5 л. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?

604. К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 10 кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

651. В сосуд, содержащий 1,5 кг воды при 15 °С, впускают 200 г водяного пара при 100 °С. Какая общая температура установится в сосуде после конденсации пара?

Вариант 4

527. Какой объем займет газ при температуре 77 °С, если при температуре 27 °С его объем был 6 л?

593. В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м.

677. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280 К.

Практическое занятие №3

«Электромагнитные колебания и волны»

Цель занятия: повторить и систематизировать материал по теме «Электромагнитные колебания и волны» - основные законы, определения,  формулы; продолжить формирование умения применять теоретические знания для решения практических задач

Теоретические сведения к практической работе

Основные законы и формулы

Методические указания к решению задач

1. Записать заданное в задаче уравнение  и уравнение гармонических колебаний в общем виде.
2. Сопоставить эти уравнения и определить основные характеристики (смещение, амплитуду. Частоту, фазу).
3. Скорость и ускорение материальной точки, а также их максимальные значения определить из соответствующих уравнений и соотношений

При решении задач на тему «Электромагнитные колебания и волны»

1. Использовать закон сохранения и превращения энергии в колебательном контуре.
2. Использовать теже указания, что и при решении задач на гармонические механические колебания (учитывая аналогию с электромагнитными)
3. Учитывать, что переменный ток- вынужденные электрические колебания, для которых применимы те же характеристики, что и для механических колебаний.
4. Помнить, что в среде распространения электромагнитных колебаний в вакууме равна скорости света с=3*108 м/с, а среде, со скоростью  v=

Типовые задачи

1. Максимальный  заряд на обкладках конденсатора колебательного контура  qm = 10-6 Кл. Амплитудное  значение силы тока в контуре Im = 10-3 A. Определите период колебаний. (Потерями на нагревание проводников можно пренебречь.)
2. В колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивностью L= 2 Гн и конденсатора ёмкостью C = 4,5 мкФ, максимальное значение заряда на пластинах конденсатора q0 = 2 10-6 Кл. Определите максимальную силу тока, а также силу тока в тот момент, когда заряд на пластинах равен половине максимального.
3. Проволочная рамка площадью S = 3000 см2 имеет N = 200 витков и вращается в однородном магнитном поле с индукцией В = 1,5 10-2 Тл. Максимальное ЭДС в рамке ɛm = 1,5 В. Определите период вращения рамки.
4. В цепь переменного тока с частотой V = 500 Гц включена катушка индуктивностью L = 10 мГн. Определите ёмкость конденсатора, который надо включить в эту цепь, чтобы наступил резонанс.
5. Первичная обмотка трансформатора в радиоприёмнике имеет N1 = 2000 витков, напряжение на первичной обмотке( напряжение от сети) U1 = 220 В. Определите число витков N2 во вторичной обмотке, необходимое для нормального нагревания спирали лампы, рассчитанной на напряжение Uл = 10 В и силу тока Iл = 0,5 А. Сопротивление вторичной обмотки R = 2л Ом.
6. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть с напряжением U1=380 В, напряжение на зажимах вторичной обмотки, сопротивление которой равно R2 = 2 Ом, U2 = 25 В, а сила тока, идущего через неё, I2 = 1,5 А.
7. Имеются ли существенные различия между условиями распространения радиоволн на Луне и на Земле?

Самостоятельная работа

Вариант 1

945. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 400 пФ и катушки индуктивностью L = 10 мГн. Найти амплитуду колебаний силы тока Imax, если амплитуда колебаний напряжения Umax = 500 В.

986. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220 до 660 В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков во вторичной обмотке? В какой обмотке провод имеет большую площадь поперечного сечения?

1004. Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется в зависимости от времени по закону: i = = 0,1 cos 6 • 105 πt. Найти длину излучаемой волны.

Вариант 2

957. Катушку какой индуктивности надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости конденсатора 50 пФ получить частоту свободных колебаний 10 МГц?

982. В цепь переменного тока с частотой 400 Гц включена катушка индуктивностью 0,1 Гн. Конденсатор какой емкости надо включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс?

997. Радиостанция ведет передачу на частоте 75 МГц (УКВ). Найти длину волны

Практическое занятие №4

«Элементы геометрической и волновой оптики»

Цель занятия: повторить и систематизировать материал по теме «Элементы геометрической и волновой оптики» - основные законы, определения,  формулы; продолжить формировать умения применять теоретические знания для решения практических задач

Теоретические сведения к практической работе        

Оптика

Основные законы и формулы

1. Законы отражения света

Угол отражения равен углу падения

2. Закон преломления света

3. Относительный показатель преломления

 – абсолютный показатель преломления сред;

 – скорость света в средах.

4. Полное внутреннее отражение

;  

5. Формула тонкой линзы

«+» - если изображение действительное

«-» - если изображение минимальное

F – фокусное расстояние линзы

f – расстояние от линзы до изображения

d – расстояние от линзы до предмета

6. Оптическая сила линзы

7. Линейное увеличение линзы

8. Оптическая длинна светового луча

 - геометрическая длина пути

L – Оптическая длинна пути.

9. Оптическая разность хода двух световых лучей

10. Условие интерференционного максимума

11. Условие интерференционного минимума

12. Дифракционная решетка

d – период решетки

d =a+b

a – ширина шели

b – ширина не прозрачного участка

 – угол отклонение луча от вертикали

 – длина волны падающего света

 порядок максимума

13. Число изображений в 2-х плоских зеркалах

Методические указания к решению задачи

При решении задач по геометрической оптике

1. Изобразить ход лучей в оптической системе. Сплошными линиями показать лучи дающие действительное изображение, а пунктирными линиями – продолжение лучей, которые образуют мнимые изображения
2. Записать формулы, выражающие законы геометрической оптики и при необходимости соотношения, которые вытекают из геометрических построений.
3. Составить уравнение для нахождения неизвестной величины. Решить уравнения относительно искомой величины

При решении задач по волновой оптике

1. Найти оптическую разность хода между лучами при интерференции. Записать условия максимума и минимума. Определить искомую величину.
2. Записать условие максимума для дифракции на дифракционной решётке. При необходимости использовать соотношения, вытекающие из геометрических построений.
3. Решить относительно искомые величины.

Задача. Скорость света в первой среде , а во второй . Луч света падает под углом 300 и переходит в другую среду. Определить относительный показатель преломления сред и угол преломления.

Дано:        Решение:

               По определению:

Типовые задачи

1. Определите диаметр Солнца, если известно, что диаметр Луны 3,48108 м. расстояние от Земли до  Луны 3,8108 м, а до Солнца 1,5108 км.
2. Определите, на какой угол γ отклонится световой луч от первоначального направления при переходе из воздуха в воду, если угол падения α=750
3. Определите, во сколько раз истинная глубина водоёма больше кажущейся, если смотреть по вертикали вниз. Показатель преломления воды n=1,3
4. Предмет имеет высоту h=2 м. Какое фокусное расстояние F должна иметь линза, расположенная на расстоянии f=4 м от экрана, чтобы изображение данного предмета на экране имело высоту H=1 м?
5. Определите углы, соответствующие дифракционным максимумам первого и второго порядков для зеленого света (λ=0,55 мкм), если дифракционная решётка содержит 103 штрихов на 1 см.
6. Период  дифракционной решётки 3 мкм. Определите наибольший порядок спектра для желтого света (λ=0,58 мкм)

Линзы. Оптическая сила линзы

Линза - прозрачное тело, ограниченное обычно двумя сферическими поверхностями, каждая из которых может быть выпуклой или вогнутой. Прямая, проходящая через центры этих сфер, называется главной оптической осью линзы (слово главная обычно опускают).

Виды линз:    

Собирающие:

1 — двояковыпуклая

2 — плоско-выпуклая

3 — вогнуто-выпуклая (положительный (выпуклый) мениск)

Рассеивающие:

4 — двояковогнутая

5 — плоско-вогнутая

Линза, максимальная толщина которой значительно меньше радиусов обеих сферических поверхностей, называется тонкой.

Проходя через линзу, световой луч изменяет направление - отклоняется. Если отклонение происходит в сторону оптической оси, то линза называется собирающей, в противном случае линза называется рассеивающей.

Любой луч, падающий на собирающую линзу параллельно оптической оси, после преломления проходит через точку оптической оси (F), называемую главным фокусом (рис.  1а). Для рассеивающей линзы через фокус проходит продолжение преломленного луча (рис. 1б).

У каждой линзы имеются два фокуса, расположенные по обе ее стороны. Расстояние от фокуса до центра линзы называется главным фокусным расстоянием (F).

В расчетных формулах F берется со знаком «+» для собирающей линзы и со знаком «-» для рассеивающей линзы.

Рис1. Фокус собирающей (а) и рассеивающей (б) линз

Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы: D = 1/F. Единица оптической силы - диоптрия (дптр). 1 дптр - это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Линзы используются для получения изображений. Рассмотрим предмет, расположенный перпендикулярно оптической оси собирающей линзы, и построим изображение его верхней точки А. Изображение всего предмета также будет перпендикулярно оси линзы. В зависимости от положения предмета относительно линзы возможны два случая преломления лучей, показанные на рис. 2

1. Если расстояние от предмета до линзы превышает фокусное расстояние f, то лучи, испущенные точкой А, после прохождения линзы пересекаются в точке А', которая называется действительным изображением. Действительное изображение получается перевернутым.

2. Если расстояние от предмета до линзы меньше фокусного расстояния f, то лучи, испущенные точкой А, после прохождения линзы расходятся и в точке А' пересекаются их продолжения. Эта точка называется мнимым изображением. Мнимое изображение получается прямым. Рассеивающая линза дает мнимое изображение предмета при всех его положениях

Рис. 2. Действительное (а) и мнимое (б) изображения, даваемые собирающей линзой

Методические указания к решению задачи

При решении задач по геометрической оптике

4. Изобразить ход лучей в оптической системе. Сплошными линиями показать лучи дающие действительное изображение, а пунктирными линиями – продолжение лучей, которые образуют мнимые изображения
5. Записать формулы, выражающие законы геометрической оптики и при необходимости соотношения, которые вытекают из геометрических построений.
6. Составить уравнение для нахождения неизвестной величины. Решить уравнения относительно искомой величины

Типовые задачи

Средний уровень

1. Предмет находится на расстоянии 5см от собирающей линзы, а его мнимое – на расстоянии   7см. Определите фокусное расстояние линзы.

2. Определите фокусное расстояние линзы, если предмет находится на расстоянии 10см, а его мнимое изображение – на расстоянии 15см. (Ответ округлите до десятых)

3. Постройте изображение предмета, помещённого перед собирающей линзой, в следующих случаях 1) d 2) Fd

Высокий уровень

1. Высота предмета 2см, высота изображения 80см. Определите фокусное расстояние линзы, если расстояние от предмета до линзы 20,5см.

2. Расстояние от предмета до линзы 15,6см. Определите фокусное расстояние линзы, если она даёт пятикратное увеличение.

Самостоятельная работа

Физический диктант

Вариант 1

Постройте изображение предмета, помещённого перед собирающей линзой, в следующих случаях 1) d=2F

Вариант 2

Постройте изображение предмета, помещённого перед собирающей линзой, в следующих случаях 1) d2F

                                                        Вариант 3

1036. На какой угол отклонится луч света от первоначального направления, упав под углом 45° на поверхность стекла?

1087. Две когерентные световые волны приходят в некоторую точку пространства с разностью хода 2,25 мкм. Каков результат интерференции в этой точке, если свет: а) красный (λ = 750 нм); б) зеленый (λ = 500 нм)?

1078. Какие частоты колебаний соответствуют крайним красным (λ= 0,76 мкм) и крайним фиолетовым (λ = 0,4 мкм) лучам видимой части спектра?

Вариант 4

1036. На какой угол отклонится луч света от первоначального направления, упав под углом 45° на поверхность алмаза?

1064. Свеча находится на расстоянии 12,5 см от собирающей линзы, оптическая сила которой равна 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение и каким оно будет?

1079. Сколько длин волн монохроматического излучения с частотой 600 ТГц укладывается на отрезке 1 м?

Практическое занятие №5

«Квантовая физика»

Цель занятия: повторить и систематизировать материал по теме «Квантовая физика» - основные законы, определения,  формулы; продолжить формировать умения применять теоретические знания для решения практических задач

Теоретические сведения к практической работе

Квантовая физика

Основные законы и формулы

1. Энергия фотона монохроматического электромагнитного излучения

2. Импульс Фотона

3. Уравнение для фотоэффекта

 – работа выхода электрона

m – масса электрона

Vmax –максимальная скорость

4. Максимальная кинетическая энергия электрона

 – задерживающее напряжение

 – заряд электрона

5. Красная граница фотоэффекта

Методические указания к решению задач по квантовой физике

1. Установить связь между волновыми и квантовыми характеристиками частиц.
2. Применить законы сохранения энергии и импульса при взаимодействии фотонов с другими частицами.

Методические указания к решению задач по атомной физике

1. Учитывать квантовый характер энергии атома; энергии поглощенных и излученных квантов света (фотона)
2. При любых ядерных взаимодействиях учитывать законы сохранения энергии, импульса, зарядового и массового числа
3. При расчетах энергии, выделяющейся при ядерных взаимодействиях, применять закон взаимосвязи массы и энергии.

Задача. Вычислить энергию фотона, если в среде с показателем преломления 1,4 его длина волны 589 нм.

Дано:        Решение:

n = 1,4        Энергия фотона

E - ?        

В среде  значит

Ответ:

Типовые задачи

1. Определите массу фотона красного света, длина волны которого λ= 6,3  10 -5см
2. Покажите, что свободный электрон не поглощает фотон.
3. Известно, что на превращение одной молекулы углекислого газа в кислород и углеводород необходимо 9 фотонов. Хлорофилл лучше всего поглощает падающие на растение волны в диапазоне длин волн от 650 до 700 нм. Определите КПД фотосинтеза. При обратной химической реакции выделяется энергия, равная 4,9 эВ на одну молекулу.
4. Какие элементы имеются в виду под символом Х: ; ; ? Сколько протонов и нейтронов в ядре каждого из этих элементов?
5. Определите энергию связи и удельную энергию связи  в ядре атома ртути . Масса покоя ядра 200,028 а.е.м.
6. Фосфор испытал β-распад. Какой заряд и массовое число будет у нового элемента? Какой это элемент?
7. Период полураспада радия Т=1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 4 раза?

Самостоятельная работа

Вариант 1

1135. При облучении алюминиевой пластины фотоэффект начинается при наименьшей частоте 1,03 ПГц. Найти работу выхода электронов из алюминия (в эВ).

 1210. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке алюминия  а-частицами и сопровождающуюся выбиванием протона.

1208. Найти энергию связи ядра Есв и удельную энергию связи Есв/А для: 1); 

Вариант 2

1136. Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для меди 282 нм. Найти работу выхода электронов из меди (в эВ).

1211. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бора  а-частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.

1202. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 4 раза за 8 суток. Найти период полураспада.

Библиографический список

5. Физика.10 класс: учеб.для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. М.: Просвещение, 2018.-416с
6. Физика.11 класс: учеб.для общеобразовательных учреждений: Базовый и профил. Уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. М.: Просвещение, 2018.-432с 
7. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для студентов учреждений сред. проф. Образования / А.В. ФирсовА.П.
8. Физика. Задачник 10-11 кл. учебное пособие /А.П. Рымкевич- М.: Дрофа, 2014г.-188с