план -конспект урока
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Урок решения задач в 8 классе на тему работа и мощность тока.

Цель урока:рассмотреть методику решение задач, посвященных работе и мощности электрического тока.

Необходимые формулы для решения задач

Работа – произведение силы тока, напряжения и времени, в течение которого протекает электрический ток.

Мощность – отношение работы ко времени, в течение которого протекает электрический ток.

Из закона Ома получили эквивалентные формулы.

Задача №1

Условие задачи:

«В течение 10 мин по некоторому участку протекает электрический ток, значение которого – 250 мА. Напряжение на этом участке – 4 В. Необходимо определить мощность электрического тока, который выделяется на этом участке, и работу электрического тока, произведенную за это время».

Краткое условие задачи и решение

Комментарий к решению:

10 минут – это время протекания электрического тока. Напряжение на концах участка цепи – 4 В. Сила тока определяется как 250 мА (миллиамперметры). 1 мА = 0,001 А.

Переведем все значение в интернациональную систему (СИ):

t = 10 мин = 10∙60 с = 600 с;

І = 250 мА = 250∙0,001 А = 0,25 А.

U = 4 В (так как вольт (в системе СИ) – международная единица)

 Первое уравнение – это вычисление работы.

Получаем ответ: А=600 Дж.

Существует 2 варианта определения мощности:

1.     Зная, что работа равна 600 Дж, а время протекания тока – 600 с, определяем мощность по формуле, или

2.  

Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт

Задача №2

Условие задачи:

 « Две лампы мощностью 25 Вт и 100 Вт включаем в электрическую цепь под напряжением 220 В. Насколько отличается сила тока в этих лампах?»

Краткое условие и решение задачи:

І означает, что мы должны найти разность сил тока в одной лампе и в другой. Из формулы для вычисления мощности выражаем силу тока в первой лампе и во второй. Получаем, что в лампе мощностью 100 Вт протекает электрический ток в 0,45 А, в лампе с мощностью 25 Вт сила тока будет 0,11 А. Следовательно, І=0,45-0,11=0,34 А.

Лампа, которая обладает большей мощностью, будет гораздо ярче светить. Это значит, что чем больше электрический ток протекает в цепи, тем ярче будет гореть лампа. Можно заметить, что мощность первой лампы в 4 раза больше второй, тем самым в 4 раза больше и сила тока. Мощность, работа, сила тока, напряжение – величины, которые между собой связаны и характеризуют действие электрического тока.

 Список литературы

1. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

Домашнее задание

1. П. 50–52, вопросы 1–6 стр. 121, 1–3 стр. 122, задание 26 (1). Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2013.
2. Определите мощность электрического камина, спираль которого имеет сопротивление 500 Ом и потребляет ток 2 А.
3. С помощью каких формул можно определить работу и мощность электрического тока?

Физика 7 класс

Тема: Давление твердых тел, жидкостей и газов

Урок: Барометр-анероид. Манометр

В ходе этого урока вы узнаете, как можно измерить атмосферное давление, не прибегая к использованию токсичной ртути, а также как это давление зависит от высоты над уровнем моря. Кроме того, вы познакомитесь с приборами, позволяющими непосредственно измерять, насколько давление газа в сосуде отличается от атмосферного давления.

1. Почему мы так говорим?

О длине или массе принято говорить, что они большие или маленькие, увеличиваются или уменьшаются. А об атмосферном давлении говорят, что оно высокое или низкое, повышается или понижается. Эта традиция установилась еще со времен Эванджелиста Торричелли в 17 веке. Тогда атмосферное давление измеряли с помощью жидкостного барометра, где основную роль играл столб ртути, который, соответственно, повышался или понижался (см. рис. 1).

Рис. 1. Ртутный барометр

Сегодня атмосферное давление принято измерять с помощью барометров-анероидов   – безжидкостных барометров (см. рис. 2).

Рис. 2. Барометр-анероид

2. Устройство барометра-анероида

Основу барометра-анероида составляет гофрированная (волнистая) металлическая коробка А (см. рис. 3). Внутри коробки воздуха нет, его откачивают при изготовлении барометра. Чтобы коробку не расплющило атмосферным давлением, ее удерживает упругая металлическая пластина, один конец которой соединен с основанием барометра. Второй конец упругой пластины специальным механизмом соединен со стрелкой барометра В.

Рис. 3. Устройство барометра-анероида

Если атмосферное давление будет изменяться, соответственно, будет изменяться и сила, сдавливающая металлическую коробку. Тогда через пластину и механизм даже небольшое изменение толщины коробки вызовет заметное перемещение конца стрелки на фоне шкалы С.

3. Зависимость атмосферного давления от высоты

Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Его показания изменяются в зависимости от высоты над уровнем моря. Измерения показали, что если высота небольшая (до 1 км), то увеличение высоты на 12 м приводит к уменьшению атмосферного давления на 1 мм рт. ст. Чем выше мы будем подниматься над уровнем моря, тем ниже будет атмосферное давление. Даже если с барометром в руках подняться на лифте с первого этажа на последний этаж многоэтажного дома, барометр-анероид зафиксирует уменьшение атмосферного давления.

Измеряя атмосферное давление, можно определить высоту, на которой находится барометр (см. рис. 4). Приборы, работающие на этом принципе, называются альтиметрами. Они широко используются в авиации.

Рис. 4. Определение высоты по атмосферному давлению

В ясную погоду на уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 760∙133,3 Па = 101,3 кПа. Это так называемое нормальное атмосферное давление.

4. Манометры

Часто бывает необходимо знать не атмосферное давление, а так называемое относительное давление. Это разница между атмосферным давлением и давлением в каком-либо сосуде. Для этого применяют приборы, которые называются манометрами.

Рассмотрим устройство жидкостного манометра. Его основу составляет стеклянная U-образная трубка, заполненная жидкостью (обычно водой). Правое колено сообщается с атмосферой. При помощи шланга к манометру присоединен сосуд, который в начале опыта тоже сообщается с атмосферой. При этом уровни воды в манометре находятся у отметки 0 см. Затем, откачивая насосом воздух, мы уменьшаем его давление в сосуде. При этом вода в манометре смещается влево, и по разнице уровней воды в коленах манометра можно судить о том, насколько давление в левом колене (давление воздуха в сосуде) меньше, чем атмосферное. Например, на рис. 5 разница уровней воды в коленах составляет 40 см. Можно сказать, что давление в сосуде меньше атмосферного на 40 сантиметров водяного столба (см вод. ст.)

Рис. 5. Жидкостный манометр

Переведем 40 см вод. ст. в паскали с помощью известной формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда:

Применение жидкостных манометров не всегда удобно. Для получения давления необходимо переводить сантиметры водного столба в паскали, жидкостные манометры не могут работать в условиях тряски (например, на транспорте). Поэтому на практике широкое применение получили так называемыедеформационные металлические манометры, на шкале которых сразу показаны значения давления в паскалях (точнее, строго говоря, превышение давления над атмосферным).

В основе работы металлического деформационного манометра лежит, как следует из названия, деформация металлической дугообразной трубки. Внутри трубки содержится газ, давление которого необходимо измерить. При помощи двух тяг движение трубки передается стрелке (см. рис. 6), которая вращается на оси. Конец стрелки передвигается по шкале. Трубка, стрелка, шкала помещены внутрь корпуса, закрытого стеклом.

При увеличении давления газа внутри трубки она немного распрямляется, ее концы удаляются друг от друга, и это движение тягами передается стрелке, конец которой смещается вправо по шкале. При уменьшении давления стрелка сместится в обратном направлении под действием сил упругости в трубке.

Рис. 6. Металлический манометр

5. Заключение

В заключение необходимо еще раз обратить внимание на то, что атмосферное давление измеряют с помощью барометров-анероидов. А давление, которое больше или меньше атмосферного, измеряют с помощью манометров той или иной конструкции.

Список литературы

1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. М.: Дрофа, 2014.
2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.:  М: Издательство «Экзамен», 2013.
3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 2010.

 Домашнее задание

1. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов №570, 572, 574, 576, 577, 599, 600, 601.

Урок физики в 9 классе на тему электромагнитное поле

Тема: Электромагнитное поле

Цель:Данный урок предназначается для  изучения темы «Электромагнитное поле». Здесь говорится  о том, что именно переменное магнитное поле создает индукционный ток. Но, вместе с тем, из курса прошлого года известно, что электрический ток создается только под действием электрического поля. Далее предлагается совместить эти знания при помощи нового материала.

Изложение темы

Мы уже обсудили вопрос, связанный с электромагнитной индукцией, с вопросом о производстве переменного электрического тока, поговорили о том, что такое генератор, теперь пришла пора обсудитьэлектромагнитное поле.

Ранее  говорилось, что электрический ток в замкнутом проводнике образуется за счет действия переменного магнитного поля. Но вот вопрос: мы знаем, что электрический ток создается только под действием электрического поля, в 8 классе  говорили о том, что заряды в проводнике будут двигаться только тогда, когда на них действует электрическое поле. Как же происходит этот переход магнитного поля к электрическому току? Логично предположить, что каким-то образом переменное магнитное поле порождает электрическое поле.

Теория Максвелла. Вихревое электрическое поле

В 1857 году знаменитый британский физик Джеймс Клерк Максвелл опубликовал работу, в которой математически доказал, что электрическое и магнитное поля связаны между собой. Идея заключается в том, что переменное магнитное поле создает внутри проводника электрическое поле, но это электрическое поле некоторым образом отличается от электрического, которое создается источником тока. Новое для нас электрическое поле является вихревым. Что это такое – вихревое электрическое поле? Вихревым электрическим полем называется такое поле, силовые линии которого являются замкнутыми. Линии электрического поля являются такими же замкнутыми, как и у магнитного поля.

Итак, переменное магнитное поле создает вихревое электрическое, а уже это вихревое электрическое поле заставляет двигаться заряды – мы получаем индукционный электрический ток.

Еще один важный вывод, который был сделан из работы Максвелла: электрическое и магнитное поле существуют вместе.

Стало понятным следующее: чтобы существовало магнитное поле, нужен движущийся электрический заряд. А электрическое поле создается покоящимся электрическим зарядом, т.е. здесь взаимосвязь достаточно прозрачная. Тогда можно говорить о том, что в разных системах отсчета мы можем наблюдать различные виды полей.

Мысленный эксперимент

Как это можно понять?

Оказывается, все зависит от того, какую рассматривать систему отсчета: относительно движущегося или покоящегося заряда? На одном рисунке тележка, которая движется с некоторой скоростью, на тележке располагается положительный заряд. Как мы видим, относительно нас эта тележка движется, с ней вместе движется указанный положительный заряд. Значит, вокруг этого заряда мы увидим магнитное поле. Движущийся заряд создает вокруг себя магнитное поле. Если мы посмотрим на второй рисунок, там, где тележка покоится, то тот же самый заряд вокруг себя будет создавать только электрическое поле.

Следовательно, то, какое поле мы будем регистрировать, зависит от системы отсчета. Представляете себе, два человека следят за одним и тем же зарядом, но будут наблюдать разные поля. Один человек, который движется, видит движущуюся тележку, будет понимать, что вокруг заряда есть и электрическое, и магнитное поля. А человек, который покоится, будет наблюдать только электрическое поле.

Рис. 1. Об относительности электрического и магнитного полей

Следовательно, можно сделать вывод о том, что в общем случае разделить отдельно на электрическое и магнитное поле нельзя. Вокруг одного и того же заряда одновременно существует и электрическое, и магнитное поля. Поэтому оно получило название – электромагнитное поле.

Список дополнительной литературы:

физика-9. Перышкин изд. Дрофа 2013

Урок физики в 10 классе на тему: Основы электродинамики
Что такое электродинамика. Электрон. Строение атома

Цель урока:на этом уроке приступаем к изучению новой темы – электродинамики, или же изучения электрических явлений. На этом уроке будут даны понятия о самой электродинамике, об электрическом заряде, об электроне и строении атома на основе различных опытов

Изложение новой темы.                                                                                                                                         1. История изучения электричества

Начиная с этого урока, мы приступаем к изучению новой темы –электродинамики, одной из самых важных тем в физике.

Термин электродинамика происходит от греческих слов «электрон» –янтарь и «динамо» –сила. Подобная терминология происходит от самого первого опыта, проведённого и задокументированного человеком на пути познания электричества. Опыт заключался в  натирании куска янтаря мехом, после которого янтарь приобретал способность притягивать кусочки папируса, пылинки и т.д. (Рис. 1-2).

Рис. 1. Янтарь и мех – первые приборы по электрическим опытам

Рис. 2. Результат натирания янтаря

Впервые этот опыт описал древнегреческий учёный Фалес Милетский (рис. 3) в шестом веке до нашей эры. Дальнейшие исследования этого вопроса возобновили лишь спустя очень длительное время – в восемнадцатом веке. Натиранием различных веществ друг другом занимался английский врач Уильям Гильберт (рис. 3). В результате своих опытов он обнаружил, что не обязательно янтарь и мех могут давать полученный Фалесом результат, но абсолютно точно это должны быть разнородные тела.

Рис. 3. Фалес Милетский и Уильям Гильберт (Источник), (Источник)

Раз в природе существует особый вид взаимодействия тел, необходимо задать свойство тел, количественно описывающее это взаимодействие.

2. Электрический заряд, электрон

Определение.Электрический заряд– элементарное свойство природы, которое определяет способность тела к особому виду взаимодействия

Величина электрического заряда(чаще простозаряд) – физическая величина, характеризующая взаимодействия заряженных тел. Обозначение –. Единица измерения – Кл – «Кулон». Заряд может быть как положительным, так и отрицательным.

Вследствие проведения дополнительных наблюдений, было определено, что любой заряд создаёт в пространстве электрическое поле.

Определение.Электродинамика– наука, которая изучает взаимодействие заряженных тел, а также изучает действие электромагнитного поля на эти заряды.

Подобное понимание термина «электрический заряд» было не всегда. На ранних стадиях изучения этой науки считалось, что заряд – это некая эфирная жидкость, наличие или отсутствие которой в теле определяет способность или неспособность тела к электрическому взаимодействию. Однако это, конечно же, не так.

Своего рода точку в споре поставили два англичанина: Джозеф Томсон и Эрнест Резерфорд (рис. 5). Первый в 1897 году открыл электрон.

Определение.Электрон– мельчайшая частица, способная обладать зарядом, или элементарный носитель заряда (отрицательного).

Было определенно, что электрический заряд – это не материя, а лишь свойство тел, то есть заряд не может существовать отдельно от тела и, конечно же, не может «перетекать» от тела к телу. И вот электрон – наименьшая частица, способная обладать этим свойством.

3. Строение атома

Каким же образом могут получать различные тела заряд? Ответом на этот вопрос послужило открытие Резерфордом так называемой планетарной модели атома. Было выяснено, что атом состоит из положительно заряженного ядра (положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны) и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов (рис. 4).

Рис. 4. Планетарная модель атома (Источник)

Атом сам по себе – нейтральное тело, то есть сумма зарядов всех электронов равна сумме зарядов всех протонов с противоположным знаком (протонов и электронов в атоме одинаковое количество). Однако при натирании разнородных тел часть электронов одного тела переходит на второе. Таким образом, у атомов одного тела протонов становится больше, чем электронов, а у второго наоборот. Значит, когда мы заряжаем какое-то тело, на него переходит не заряд, а электроны, которые являются носителями заряда (или же покидают его, если речь идёт о зарядке положительным знаком). А из-за чрезвычайно маленькой массы электронов нельзя увидеть, что на самом деле одно тело «стёрло» частички другого.

Рис. 5. Джозеф Томсон и Эрнест Резерфорд (Источник), (Источник)

4. Демонстрация опыта по электрическому взаимодействию

Как уже было сказано, масса и собственно заряд электрона очень малы:

Заряд протона по модулю равен заряду электрона, но противоположен по знаку:

На следующем уроке мы продолжим рассмотрение электрических зарядов.

Список литературы

1. Мякишев,Сотский Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2013.

Домашнее задание

1. Стр. 264: № 1–3.  Мякишев,Сотский. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2013.
2. Как определить, сколько электронов имеет атом некоего вещества?
3. Почему электроны могут переходить от одного тела к другому при трении?
4. *Почему не возникает одинаковых эффектов при трении разнородных и однородных тел?

Урок физики в 11 классе на тему:

Квантовая физика

рок: Квантовая гипотеза Планка

Цель урока:эволюция в физике, которая произошла в конце XIX века.

1. Введение

На уроке излогается  эволюция в физике, которая произошла в конце XIX века. В тот момент, когда ученые считали, что построение научной картины мира закончено, была создана квантовая гипотеза Планка.

Революция физики совпала с началом XX века. К концу XIX века ученые считали, что построение физической картины мира практически закончено и следующим поколениям ученых останется только уточнять цифры после запятых в физических константах.

Лорд Кельвин(Рис. 1): «Над физикой стоит ясное небо, все законы физики уже открыты, осталось только два облачка».

Рис. 1. Лорд Кельвин

Первым таким облачком Кельвин считал распространение электромагнитных волн в вакууме с постоянной скоростью без какой-либо среды. Через пять лет появилась теория относительности Эйнштейна. Эта теория заставила изменить представление о пространстве и времени, в котором мы живем.

Второе облачко, по словам Кельвина, – это спектр излучения нагретых тел. Если тело имеет высокую температуру, то оно может стать источником видимого излучения. Трудность состояла в том, что теоретическая физика не могла объяснить спектр излучения нагретого тела. В начале ХХ века эту трудность преодолели, тепловое излучение нагретых тел получило свое объяснение, из этого объяснения появилась новая область физики –квантовая механика.

Английские ученыеРелей и Джинспредприняли попытку объединить законы теплового излучения в один. Этот закон очень хорошо подтверждал экспериментальные данные, но он соответствовал только средней части спектра излучения для желтых и зеленых лучей. Когда происходило смещение в сторону синих, фиолетовых и ультрафиолетовых лучей, то этот закон нарушался.

Из закона Релея-Джинса, следовало, чточем короче длина волны, тем большей должна быть интенсивность теплового излучения(Рис. 2). Ничего подобного на опыте не наблюдалось. А при переходе к коротким волнам, интенсивность должна была расти и вовсе неограниченно, но этого не происходит.

Рис. 2. Закон Релея-Джинса

Нет, и не может быть никакого неограниченного роста интенсивности волн. Если какой-либо физический закон приводит к слову «неограниченно» – это его крах.

Физики это создавшееся положение назвалиультрафиолетовой катастрофой.

В конце XIX века физики не могли предположить, что это катастрофа не частного закона излучения, а катастрофа раздела классической физики.

С 1896 года Макс Планк (Рис. 3) заинтересовался проблемами теплового излучения тел. Любое тело, содержащее тепло, испускает электромагнитное излучение. Если тело достаточно горячее, то это излучение становится видимым.

Рис. 3. Макс Планк

При повышении температуры тело раскаляется докрасна, затем становится оранжево-желтым, и в конце концов – белым (Рис. 4–6).

Рис. 4. Цветность чернотельного излучения

Рис. 5. Цветность чернотельного излучения

Рис. 6. Цветность чернотельного излучения

Многократно проверенные законы электромагнетизма Максвелла не применимы к коротким волнам. Это удивительно, так как эти законы прекрасно описывают распространение радиоволн антенной.

Именно на основании этих законов было предсказано существование электромагнитных волн.

Электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному выводу:нагретое тело в результате постоянного излучения электромагнитных волн должно было охладиться до нуля.

С точки зрения классической физики теплового равновесия между веществом и излучением существовать не может. На опыте доказано, что нагретое тело не тратит всю свою энергию на излучение электромагнитных волн.

В 1900 году Макс Планк выдвинул квантовую гипотезу.

Гипотеза Планка:

Нагретое тело испускает и поглощает свет не непрерывно, а определенными конечными порциями энергии – квантами (квант (от лат. quantum) –количество).

Энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения.

универсальная Планка (h)– постоянная универсальная величина.

Энергия квантов разного цвета имеет разное значение (Рис. 7).

Например:

Рис. 7. Энергия квантов

Энергия светового потока определяется частотой излучения и количеством квантов в потоке.

Новая теория объясняла экспериментальные данные.

Формула Макса Планка позволяет определять различные характеристики квантов электромагнитного изучения.

Решим задачу (Рис. 8–10):

Рис. 8. Задача 1

Максимальная длина волны видимой части света соответствует красному цвету (760 нм).

Рис. 9. Решение задачи 1

подставив числа в формулу, получим результат:

Рис. 10. Решение задачи 1

Решим еще одну задачу (Рис. 11–12):

Рис. 11. Задача 2

Рис. 12. Решение задачи 2

Для определения вида, к которому следует отнести излучение, понадобится электромагнитная шкала (Рис. 13):

Рис. 13. Электромагнитная шкала

Ответ задачи: рентгеновское излучение.

После открытия Планка начала развиваться новая и самая современная физическая теория – квантовая теория. Ее развитие продолжается и сейчас.

Д/З §100,101

Используемая литература:

Физика 11. Мякишев,Буховцев