Методические указания для обучающихся по выполнению лабораторных и практических работ по учебной дисциплине ОУД.08 Физика по специальности 09.02.05 Прикладная информатика

4.Вычислите длину ультразвукового генератора в алюминии, если частота ультразвука равна 3 М Гц, а скорость в алюминии 5,1 10³ м/с

5. Вычислите частоту колебания иглы швейной машинки, совершавшей 30 полных колебаний за 60 с.

6.Игла швейной машинки совершает гармонические колебания по закону Χ= 100 ѕіn 2πt . Определите амплитуду, период колебания и частоту.

7.Вычислите период свободных колебаний тела на пружине, если тело массой 500 г. совершает колебания на пружине , жесткость которой 5 кН/м.

8.Вычислите длину инфразвука в воздухе, если скорость звука в воздухе равна 340 м/с

Практическое занятие №5. Решение задач.

Цели занятия и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – усвоить основные законы молекулярно-кинетической теории газов и научиться применять их при решении задач;

воспитательная и формируемые ОК –формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1) Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.

2) Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа? Как эта величина зависит от числа степеней свободы?

3) Как определить среднюю полную кинетическую энергию молекул идеального газа?

4) Функция распределения молекул газа по модулям их скоростей. Физический смысл функции распределения.

5) Как определить среднюю, среднеквадратичную и наиболее вероятную скорости молекул идеального газа?

6) Внутренняя энергия тела.

7) От каких параметров зависят внутренняя энергия идеального газа и внутренняя энергия реальных газов?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения задач.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача1. Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200кПа и температуре 240К его объем равен 40л?

Дано СИ Решение

Р=200кПа Воспользуемся уравнением состояния идеального газа,

Т=240К поскольку в задаче идет речь о состоянии газа.

V=40л Зная, что количество вещества определяется

, подставим в исходную формулу:

-? , выразим и получим:

Ответ: 4 моль

Задача 2. Газ при давлении 0,2МПа и температуре 15⁰С имеет объем 5л. Чему равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

Д ано СИ Решение

Р =0,2МПа Для решения воспользуемся уравнением

Клапейрона, поскольку в задаче речь идет

о изменении макропараметров без изменении

массы газа.

Выразим из уравнения Клапейрона:

Ответ: 9,5л

Задача 3.Как изменился объем газа, если его температура увеличилась в 2 раза, давление возросло на ¼. Первоначальное давление 0,2МПа.

Дано СИ Решение

Р=0,2Мпа Для решения воспользуемся уравнением Клапейрона, поскольку

в задаче речь идет о изменении макропараметров без

изменения массы газа.

m=const Учитывая, что давление возросло, то и

подставим в (*), получим:

Ответ: увеличилось в 1,6 раза

Задача 4. Газ был изотермически сжат с 8 л до 5л. При этом давление возросло на 60кПа. Найти первоначальное давление газа.

Дано СИ Решение

Воспользуемся законом Бойля-Мариотта, так как в задаче

идет речь о изотермическом процессе без изменения массы

газа. .

Так как то имеем .

Выразим из предыдущего выражения, получим: .

Задача 5. Какой объем займет газ при 77⁰С, если при 27⁰С его объем был 6л?

Дано СИ Решение

V₁=6л В данной задаче переводить литры в м³ нет необходимости, так как

t₁=27⁰C воспользуемся законом Гей-Люссака (давление постоянно).

t₂= 77⁰C

T₁=300K

T₂=350K

V₂ - ? Выразим из этого выраженияV₂. Вычислим:

Ответ: 7·10^-3м³

Задача 6. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140К давление возросло в 1,5 раза?

Дано СИ Решение

Так как сосуд закрыт, следовательно, масса газа не изменятся и объем

газа не изменен. Значит, воспользуемся законом Шарля.

Т₀-? , но и

Следовательно, , на Р₀ можно сократить и преобразовать выражение:

Перенесем в левую часть все Т₀ , а в правую все остальное.

Ответ: 280К

Задачи

1.В батарею водяного отопления поступает вода объемом 6•10^-6 м³ в 1 с при температуре 80°С, а выходит из батареи при температуре 25°С. Какое количество теплоты получает отапливаемое помещение в течение суток?

2.Стальной резец массой 200 г нагрели до температуры 800°С и погрузили для закалки в воду, взятую при 20°С. Через некоторое время температура воды поднялась до 60°С. Какое количество теплоты было передано резцом воде?

3.Какое количество теплоты требуется для нагревания и расплавления 10⁴ кг стального лома в мартеновской печи, если начальная его температура 20°С? Температура плавления стали 1500°С. Удельная теплота плавления стали 2,7•10⁵ Дж/кг.

4.В плавильной печи за одну плавку получили 250 кг алюминия при температуре 660°С. Определите, на сколько изменилась внутренняя энергия алюминия, если его начальная температура была 20°С. Удельная теплота плавления алюминия 3,9•10⁵ Дж/кг.

5.В электроплавильную печь загрузили 3 т стального лома при температуре 20°С. Какое количество электроэнергии требуется для расплавления стали, если КПД печи 95%?

6.Тепловоз массой 3000 т, двигавшийся со скоростью 72 км/ч, остановлен тормозами. Какое количество теплоты выделилось при торможении?

7.Газ, занимавший объем V₁ = 11 л при давлении 10⁵ Па, был изобарно нагрет от 20 до 100°С. Определите работу расширения газа.

8.1 м³ воздуха при температуре 0°С находится в цилиндре при давлении 2•10⁵ Па. Какая будет совершена работа при его изобарном нагревании на 10°С?

9.Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при нагревании от температуры T1 = 250 K до температуры Т2 = 680 К газ произвел работу А = 400 Дж?

Практическое занятие №6. Решение задач.

Цели занятия и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – усвоить основные законы термодинамики и научиться применять их при решении задач;

воспитательная и формируемые ОК –формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1) Что называют термодинамической системой?

2) Что понимают под термодинамическим равновесием?

3) Нулевое начало термодинамики.

4) Геометрический смысл понятия «работа» в термодинамике.

5) Приведите две формулировки первого закона термодинамики.

6) Адиабатный процесс.

7) Второй закон термодинамики.

8) Чему равна КПД теплового двигателя?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач, периодическая система Менделеева Д. И.

Ход работы:

1. Выполнение заданий.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Выполните следующие задания:

Задание 1.

Вычислить:

Задание 2.

Определить:

Задание 3.

Установите, что происходит с внутренней энергией газа при процессе указанном в варианте:

А. Останется неизменной; Б. Возрастает; В. Уменьшается; Г. Среди ответов нет правильного.

Задание 4.

Определите количество теплоты, передано газу и работу газа при его расширении, если:

Определить изменение внутренней энергии

Задание 5.

Определите температуру холодильника, если температура нагревателя

Определить температуру нагревателя, если температура холодильника

Практическое занятие №7. Решение задач.

учебная и формируемые ПК – усвоить основные агрегатные состояния и фазовые переходы.и научиться применять их при решении задач;

воспитательная и формируемые ОК –формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

Из чего состоит вещество?

Дайте понятие «внутренняя энергия»

От чего зависит внутренняя энергия?

В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач, периодическая система Менделеева Д. И.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Первая задача

Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты необ­хо­ди­мо со­об­щить двум ки­ло­грам­мам воды, взя­тым при тем­пе­ра­ту­ре 50 ⁰С, чтобы пол­но­стью эту воду пре­вра­тить в пар?

За­пи­шем крат­кое со­дер­жа­ние за­да­чи и для про­сто­ты ре­ше­ния на­ри­су­ем гра­фик, на ко­то­ром  по­ка­жем все про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие с водой, – на­гре­ва­ние и па­ро­об­ра­зо­ва­ние (рис. 2).

Рис. 2. Гра­фик про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с водой при на­гре­ва­нии и ки­пе­нии

На гра­фи­ке Рис. 2 две оси: вер­ти­каль­ная ось тем­пе­ра­ту­ры и го­ри­зон­таль­ная вре­ме­ни.

Точка А – это на­чаль­ная точка воды при 50 ⁰С, линия АВ – это про­цесс на­гре­ва­ния воды до ки­пе­ния в точке В, ко­то­рая по­ка­зы­ва­ет, что два ки­ло­грам­ма воды на­чи­на­ют ки­петь, то есть вода при­сту­пи­ла к па­ро­об­ра­зо­ва­нию. ВС – это про­цесс когда вода пре­вра­ща­ет­ся в пар.

Из таб­ли­цы Рис. 1 вы­бе­рем удель­ную теп­ло­ем­кость воды и удель­ную теп­ло­ту  па­ро­об­ра­зо­ва­ния воды.

В этих двух ве­ли­чи­нах есть осо­бен­ность: вто­рая ве­ли­чи­на вы­ра­же­на 10⁶, по­это­му при ре­ше­нии необ­хо­ди­мо учи­ты­вать все нули, ко­то­рые спря­та­ны в ше­стой сте­пе­ни.

Нач­нем вы­чис­лять ко­ли­че­ство теп­ло­ты, необ­хо­ди­мое для на­гре­ва­ния воды от 50 ⁰С до тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния:

Вто­рое ко­ли­че­ство теп­ло­ты мы опре­де­лим как про­из­ве­де­ние удель­ной теп­ло­ты па­ро­об­ра­зо­ва­ния,  умно­жен­ное на массу воды.

За­вер­ша­ю­щий этап – это сло­же­ние пер­во­го и вто­ро­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты для по­лу­че­ния пол­но­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты: 

Ответ – это ре­зуль­тат, ко­то­рый нам необ­хо­ди­мо было по­лу­чить, и за­пи­сы­ва­ет­ся он обя­за­тель­но после ре­ше­ния за­да­чи. Таким об­ра­зом, мы вы­яс­ни­ли, что для на­гре­ва и па­ро­об­ра­зо­ва­ния воды нам необ­хо­ди­мо ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 5,02 • 10⁶ Дж.

Вторая задача

Вто­рая за­да­ча будет об­рат­ной преды­ду­щей.

200 грамм во­дя­но­го пара, взя­то­го при тем­пе­ра­ту­ре 100 ⁰С, пе­ре­ве­ли в воду, взя­тую при тем­пе­ра­ту­ре 20 ⁰С. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты при этих про­цес­сах вода и пар пе­ре­да­ли окру­жа­ю­щей среде?

За­пи­шем крат­кое усло­вие за­да­чи и рас­смот­рим гра­фик про­цес­сов (рис. 3):

Рис. 3. Гра­фик пе­ре­хо­да пара в воду

Гра­фик у нас со­сто­ит из двух ча­стей, сна­ча­ла будет про­ис­хо­дить об­рат­ный про­цесс па­ро­об­ра­зо­ва­ния, то есть кон­ден­са­ция, когда пар пре­вра­ща­ет­ся в воду – АВ, и осты­ва­ние воды, ко­то­рая по­лу­чи­лась в ре­зуль­та­те кон­ден­са­ции – ВС.

Точка А со­от­вет­ству­ет тем­пе­ра­ту­ре 100 ⁰С, это на­ча­ло кон­ден­са­ции пара, пря­мая АВ – про­цесс, когда пар пе­ре­хо­дит из га­зо­об­раз­но­го со­сто­я­ния в жид­кость, в точке В – это уже вода при тем­пе­ра­ту­ре 100 ⁰С, и ВС – это линия, ко­то­рая ха­рак­те­ри­зу­ет осты­ва­ние воды. Точка С – ко­неч­ная тем­пе­ра­ту­ра, ко­то­рая со­от­вет­ству­ет 20 ⁰С.

Ре­ше­ние за­да­чи будет свя­за­но с теми же по­сто­ян­ны­ми ве­ли­чи­на­ми, ко­то­рые мы ис­поль­зо­ва­ли в ре­ше­нии преды­ду­щей за­да­чи: удель­ной теп­ло­ем­ко­стью воды и удель­ной теп­ло­той па­ро­об­ра­зо­ва­ния.

Сна­ча­ла мы опре­де­лим ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое окру­жа­ю­щая среда по­лу­чит в мо­мент кон­ден­са­ции пара, и ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое окру­жа­ю­щая среда по­лу­чит в ре­зуль­та­те осты­ва­ния воды.

В этом слу­чае удель­ная теп­ло­та па­ро­об­ра­зо­ва­ния бе­рет­ся со зна­ком «- », это озна­ча­ет, что ве­ще­ство не по­лу­ча­ет тепло, а, на­о­бо­рот, от­да­ет.

Знак «-» в от­ве­те го­во­рит о том, что ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­ли­лось при осты­ва­нии и кон­ден­са­ции жид­ко­сти и пара, со­от­вет­ствен­но, будет пе­ре­да­но окру­жа­ю­щей среде.

Задачи

На рис. 1 представлен график изменений агрегатных состояний вещества. 

Анализируя график, дайте ответы на следующие вопросы:

Что происходило с температурой вещества на участке AB? С внутренней энергией вещества?

Что происходило с температурой вещества на участке BC? С внутренней энергией вещества?

Что происходило с температурой вещества на участке CD? С внутренней энергией вещества?

Что происходило с температурой вещества на участке DE? С внутренней энергией вещества?

Что происходило с температурой вещества на участке EF? С внутренней энергией вещества?

На каких участках вещество претерпевало агрегатные превращения?

Что происходило с веществом на участке BC? При какой температуре?

Что происходило с веществом на участке DE? При какой температуре?

Можно ли определить вещество, график изменения агрегатных состояний которого демонстрируется на графике?

Также на основе данного графика можно создавать целый ряд расчетных задач.

Сколько времени (примерно) длился процесс кипения?

Считая массу вещества, изменение агрегатных состояний которого показано на графике, равной 3 кг, определите, сколько энергии было затрачено на участке CE (любой участок по выбору).

Считая, что на участке CD было затрачено 0,63 МДж энергии, определите массу вещества, график изменения агрегатных состояний которого изображен на рис. 1.

№2. «Читаем график» 

По графику определить вещество.

Охарактеризуйте первоначальное состояние вещества.

Какие превращения происходят с веществом?

Какие участки графика соответствуют росту температуры вещества? уменьшению?

Практическое занятие №9. Решение задач.

Цель занятия - научиться рассчитывать напряженность электрического поля, созданного системой точечных электрических зарядов и объемными заряженными телами; приобрести практические навыки расчета потенциала и разности потенциалов электростатических полей, созданных зарядами, заряженными проводниками; следить за поведением проводников в электрическом поле. Выяснить, как размещаются электрические заряды на поверхности заряженного проводника, какое явление носит название электростатической индукции, а также какое значение принимает напряженность электростатического поля внутри проводника. Выяснить, что такое электроемкость и научиться рассчитывать емкости простых систем и энергию электрического поля.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1. Сформулируйте закон Кулона.

2. Для каких зарядов можно применить закон Кулона?

3. Какой заряд называется точечным, пробным?

4. Физический смысл напряженности электростатического поля.

5. Какие свойства имеет электростатическое поле?

6. Как определяется напряженность электростатического поля точечного заряда?

7. Дайте определение линий напряженности электрического поля.

8. Сформулируйте принцип суперпозиции электрических полей

9. Что такое циркуляция вектора напряженности электростатического поля и чему она равна?

10. Как распределяются электрические заряды на заряженном проводнике.

11. Чему равны напряженность и потенциал электростатического поля внутри и на поверхности проводника?

12. Как возникают индуцированные заряды?

13. Что такое электроемкость уединенного проводника, от чего она зависит?

14.Чему равны электроемкость конденсатора, емкость плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов?

15.Как рассчитать электроемкость батареи при параллельном и последовательном сочетаниях конденсаторов?

16. Чему равна энергия отдельного проводника и энергия заряженного конденсатора?

17. Как определить электрическую энергию системы заряженных тел (проводников и полупроводников)? Где локализована эта энергия?

18. Выведите формулу для объемной плотности энергии электрического поля.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача 1. Два шарика массой по 1 г каждый подвешены на нитях, верхние концы которых соединены вместе. Длина каждой нити 10 см. Какие одинаковые заряды надо сообщить шарикам, чтобы нити разошлись на угол 60⁰?

Дано:

Найти:

Решение

У словие равновесия шариков имеет вид (рис. 4.1): где кулоновская сила, сила натяжения нити. В проекциях на оси Оx и Оy это условие примет вид:

откудаили

где .

Искомый заряд Подставляя числовые данные, получим

О твет:.

Задача 2. Два точечных электрических заряда и находятся в воздухе на расстоянии друг от друга. Определить напряженность и потенциал поля, создаваемого этими зарядами в точке А (рис. 4.2), если и .

Дано: ;;;;;.

Найти:

Решение

Напряженность результирующего поля в точке А равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых зарядами и, т.е.

Н а рисунке вектор направлен от заряда , так как этот заряд положительный, вектор направлен в сторону заряда , так как этот заряд отрицательный. Вектор напряженности результирующего поля определяется как геометрическая сумма и .

Модуль этого вектора найдем по теореме косинусов , где

Подставляя исходные числовые данные в указанные формулы, получим .

П отенциал результирующего поля, созданного двумя зарядами и , равен алгебраической сумме потенциалов:

где

Потенциал является положительным, так как поле создано положительным зарядом ; потенциал является отрицательным, так как поле создано отрицательным зарядом . Подставляя числовые данные, получим:

Ответ:

Задача 3. На металлической сфере радиусом 15 см находится заряд 2 нКл. Определить напряженность электростатического поля: 1) на расстоянии10 см от центра сферы; 2) на поверхности сферы; 3) на расстоянии 20 см от центра сферы. Построить график зависимости напряженности от расстояния.

Дано:

Н айти:

Решение

Согласно теореме Гаусса . Тогда: а) при

б) при откуда

в) приоткуда

Подставляя числовые данные, получим График приведен на рис. 4.3.

Ответ:

Задача 4. Определить эквивалентную емкость в цепи, изображенной на рис. 4.4.

Дано:

Найти:

Решение

Взадачах подобного типа можно использовать метод, связанный с определением точек цепи, в которых потенциалы равны. Тогда схему можно упростить, соединив эти точки (рис. 4.5, а) или исключив конденсаторы, присоединенные к этим точкам (рис. 4.5, б), так как они не могут накапливать заряды и, следовательно, не играют роли при их распределении.

В заданной схеме вследствие симметрии и равенства емкостей пар конденсаторов поэтому

Найдем эквивалентную емкость цепи двумя способами:

а) согласно схеме на рис. 4.5, а

откуда

б) согласно схеме на рис. 4.5, б

Ответ:

Задачи

1. Расстояние между зарядами и равно 10 см. Определить силу, действующую на заряд , отстоящий на 12 см от заряда и на 10 см от заряда . (Ответ: 51 мН).

2. Расстояние между зарядами и равно 55 см. Определить напряженность поля в точке, потенциал в которой равен нулю, если точка лежит на прямой, проходящей через заряды. (Ответ:3960 В/м и 2170 В/м).

3. Электрический диполь образован двумя равными по величине и противоположными по знаку зарядами и , находящимися на расстоянии 0,5 см друг от друга. Определить напряженность электрического поля в точке, лежащей на перпендикуляре к середине оси диполя на расстоянии 1 м от него. (Ответ:0,45 В/м).

4. Определить модуль и направление силыF взаимодействия положительного заряда Q и диполя с плечом d. Заряд Q находится в точке, расположенной на одинаковом расстоянии r от каждого из зарядов диполя. (Ответ: ).

5. В трех вершинах квадрата со сторонойа находятся одинаковые положительные заряды q. Найти напряженность электрического поля в четвертой вершине. (Ответ: ).

6. Два одинаковых одноименно заряженных шарика, подвешенные на нитях одинаковой длины, опускают в жидкий диэлектрик, плотность которого и диэлектрическая проницаемость . Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы углы расхождения нитей в воздухе и в диэлектрике были одинаковыми? (Ответ: ).

7. Сосуд с маслом, диэлектрическая проницаемость которого , помещен в вертикальное однородное электростатическое поле. В масле находится во взвешенном состоянии алюминиевый шарик диаметром , имеющий заряд Определить напряженность внешнего электрического поля Е, если плотность алюминия , плотность масла . (Ответ: ).

8. В плоском горизонтально расположенном конденсаторе находится в равновесии заряженная капелька ртути при напряженности поля 600 В/м. Заряд капли равен . Определить радиус капли. Плотность ртути 13600 кг/м³. (Ответ:0,44 мкм).

9. Поверхностная плотность заряда бесконечно протяженной вертикальной плоскости равна К плоскости на нити подвешен одноименно заряженный шарик массой 1 г и зарядом 1 нКл. Какой угол с плоскостью образует нить, на которой висит шарик? (Ответ: 13^о).

10. Электростатическое поле создается сферой радиусом 5 см, равномерно заряженной с поверхностной плотностью1 нКл/м². Определить разность потенциалов между двумя точками поля, лежащими на расстояниях и от центра сферы. (Ответ: ).

11. Радиус центральной жилы коаксиального кабеля 1,5 см, радиус оболочки3,5 см. Между центральной жилой и оболочкой приложена разность потенциалов2,3 кВ. Определить напряженность электрического поля на расстоянии 2см от оси кабеля. (Ответ: 136кВ/м).

1 2. Два конденсатора емкостью соответственно и соединены последовательно. Разность потенциалов на зажимах этой батареи 9В. Определить заряды и разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора.

(Ответ: ).

13. Определить емкость батареи конденсаторов, изображенной на рисунке. Емкость каждого конденсатора 1 мкФ. (Ответ:0,286 мкФ).

14. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов 500 В. Площадь пластин200 см², расстояние между ними . Пластины раздвинули до расстояния . Найти энергию конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: 1) отключался; 2) не отключался.

(Ответ:1) ; 2) ).

Практическое занятие №10. Решение задач.

Цель занятия

Образовательные:

организовать деятельность учащихся по комплексному применению знаний (законов последовательного и параллельного соединения, формул работы и мощности тока, закона Ома для участка цепи) и способов деятельности (расчета электрических цепей);

совершенствовать навык решения задач на расчет работы, мощности тока, геометрических размеров проводника, силы тока и напряжения в электрической цепи, на расчет электрических цепей;

совершенствовать вычислительные навыки, навык перевода единиц физических величин в СИ, навык преобразования формул, навык решения задач в общем виде.

Развивающие:

создать условия для развития умений анализировать, выдвигать предположения, наблюдать и экспериментировать;

способствовать развитию, навыков самостоятельной работы  (умение работать во времени, анализировать условие, самоконтроль);

воспитывать культуру умственного труда.

Воспитательные:

содействовать пробуждению интереса к предмету;

развитию у детей умению общаться.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

Электрический ток.

Сила тока. 

Условия, необходимые для существования электрического тока.

Закон Ома для участка цепи.

Сопротивление.

Электрические цепи.

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Работа и мощность постоянного тока.

Электродвижущая сила.

Закон Ома для полной цепи.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

№1. Батарейка карманного фонаря, замкнутая на проводник сопротивлением 17,5 Ом создает ток 0,2А. Если ее замкнуть проводником сопротивлением 0,3 Ом то будет ток 1А. Чему равны ЭДС и внутреннее сопротивление этой батарейки.

Д ано: Решение:

J₁=0,2 А J₁=E/R₁+r ; E=J₁(R+r)=J₁R₁+J₁r

R₁=17,5 Ом J₂=E/R₂+r; E=J₂(R₂+r)=J₂R₂+J₂r

J₂=1А J₁R₁+J₁r=J₂R₂+J₂r

R₂=0,3 Ом J₁R₁-J₂R₂=J₂r-J₁r

r-? E-? J₁R₁-J₂R₂=r(J₂-J₁)

r=J₁R₁-J₂R₂/J₂-J₁;

r=(0,2A*17,5Ом-1A*0,3Ом)/1А-0,2A=4Ом

E=0,2А*17,5Ом+0,2А*4Ом=4,3B

Ответ:r=4 Ом, E=4,3 В.

№2. При подключении лампочки к батарейки элементов с ЭДС 4,5В вольтметр показал направление на лампочке 4В, а амперметр силу тока 0,25А. Какого внутреннее сопротивление батарейки?

Дано:

E =4,5В J=; R= ; R==16 Ом

U=4B

J=0,25А R+r=

r -? r= – R ; r= - 16 Ом=2 Ом

Ответ:r=2 Ом.

№3. Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом рассчитанную на напряжение 120 В, надо питать от сети с напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник надо включить последовательно?

R₁=240 Oм U=U₁+U₂; U₂=U-U_{1 ;} U₂=220B-120B=100B

U₁=120 B

U=220 B J₁=U₁/R₁ ; J₁=

p=110*10^-2Ом*мм²/м

S=0,55мм²J₁=J₂=J , R₂=U²/J==200Ом

ℓ -?

R₂=p ; ℓ=R₂S/p ; ℓ==100м

Ответ: ℓ=100м

№4. В электрической плитке рассчитанной на напряжение 202 В, имеются две спирали на 120 Ом каждая. С помощью переключателя можно включить в сеть одну спираль, две спирали последовательно или параллельно. Найдите мощность в каждом случае.

Д ано:

U=220B P₁=U²/R₁ ; P₁=(220B)²/80,7 Ом=600 Вт

R₁=R₂=80,7 Ом Rпосл.=R₁+R₂, Rпосл.=80,7 Ом+80,7 Ом=161,4 Ом

P₁-?Pпосл.-?Pпар.-? Pпосл.=U²/Rпосл. =(220В)²/161,4 Ом=300Вт

Rпар.=U²/Rпар; Pпар.=(220В)²/40,35 Ом=1200 Вт

Ответ: Рпосл.=300Вт, Рпар=1200Вт.

№5. При прохождении 20 Кл электричества по проводнику сопротивлением 0,5 Ом совершается работа 100 Дж. Найдите время существования тока в проводнике.

Д ано:

gр=20Кл A=J²R˰t

R=0,50Ом J=

A=100Дж

A=g²/t*R; t=g²R/A;

t-?

t=(20Кл)²*0,5 Ом/100Дж =400Кл²*0,5Ом/100Дж=2с

Ответ:t=2c

№6. Начертить график изменения тока в цепи, если сопротивление в цепи равно 20 Ом, а напряжение меняется от 30 до 60В.

Дано: J,A

U₁=30B J₁=U₁/R; J₁==1,5А

U₂=60B 3

R =20 Oм J₂=U₂/R; J₂==3А 1,5

J₁,J₂-? 30 60 U,B

Разноуровневые задачи.

Первый уровень.

1.Сила тока в проводнике составляет 0,5А. За какое время через поперечное сечение проводника проходит заряд 15Кл?

2.Какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 5 мин, если сила тока в нем равна 0.2А?

3.Через проводник площадью поперечного сечения 0.5мм² за 20 с проходит 60Кл электричества. Какова плотность тока в проводнике?

4.Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 5с, если по этому проводнику проходит 6*10¹⁸ электронов?

5.По проводнику сечением 2мм² течет ток 0.5 А. Считая концентрацию свободных электронов в веществе равной 10²⁸м^-3, определите среднюю скорость упорядоченного движения электронов.

6.Разность потенциалов на концах участка цепи равна 4В, а сопротивление этого участка равна 8 Ом.. Какова сила тока, протекающего по этому участку цепи?

7.Определите плотность тока, если за 0.4 с через проводник сечением 1.2мм² прошел6*10¹⁸ электронов.

8.Постройте график изменения силы тока на участке цепи сопротивлением 100Ом, если приложенное напряжение меняется, принимая значение 10,20,40,60,80,100В

9. Постройте график изменения силы тока на участке цепи напряжением 120В, если сопротивление цепи меняется, принимая значение 10,20,40,60,80,100 Ом.

10.Через проводник, обладающий сопротивлением 4 Ом, за 1.5мин прошла 36Кл электричества. Определите напряжение, приложенное к концам проводника.

11.Определите величину заряда, протекающего по нагревательному элементу камина за 30 мин, при токе 4.5А. Каким сопротивлением обладает нагревательный элемент в рабочем состоянии, если камин подключен к сети напряжением 220В?

12.Падение напряжения на реостате равно 60В. Определите сопротивление реостата, если сила тока протекающего через него равна 4А.

13.Реостат изготовлен из константановой проволоки длиной 20м и сечением 0.5мм². Определите падение напряжения на реостате, если сила тока равна 2.4А.

14.По телеграфной линии из стальной проволоки сечением 5мм² и длиной 150 км течет ток 15мА при напряжении в начале линии 150В. Каково напряжение на другом конце линии?

15.Каково должно быть сечение железной проволоки, взятой для изготовления реостата сопротивлением 20 Ом, если длина проволоки равна 200м.

16.Во сколько раз сопротивление 1 м нихромовой проволоки больше сопротивления 1 м свинцовой проволоки того же сечения?

17.Провод длиной 1770м площадью поперечного сечения 5,0мм² имеет сопротивление 6 Ом. Определите удельное сопротивление провода.

18.Никелиновая проволока длиной 50м имеет сопротивление 1650 Ом. Определите диаметр проволоки.

19.сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при температуре 0⁰С равна 20 Ом. Сопротивление нити при свечении лампы равна 204 Ом. Определите температуру накала нити.

Второй уровень.

1.Электрический нагревательный элемент включается в сеть напряжением 120В. Какой ток проходит по спирали нагревательного элемента в момент его включения , если спираль никелиновая, ее длина 5м, площадь поперечного сечения 0.1 мм².

2.Определите падение напряжения на полностью включенном реостате, изготовленном из никелиновой проволоки длиной 7.5м при плотности тока 1.5М/мм².

3.Катушка из константановой проволоки включена в цепь постоянного тока напряжением 135В. По ней протекает ток 0.27А. Рассчитайте длину проволоки, если известно, что ее диаметр равен 0.6мм

4.Рассчитайте диаметр медного провода длиной 8,5мм, если при токе 1500А падение напряжения на нем составляет 0.6В.

5.Определите удельное сопротивление провода, если при напряжении 18В а нем устанавливается ток 2,25А. Диаметр 1.5мм, длина 14,2 м.

6. в катушке использована медная проволока площадью поперечного сечения 0.1 мм² и массой 0.3 кг.. Определите сопротивление катушки.

7.Сколько весит медный провод, имеющий сопротивление 2.9 Ом и длиной 1,0 км?

8.Определите площадь поперечного сечения и длину алюиениевой проволоки массой 540кг и сопротивлением 0.58 Ом.

Практическое занятие №11. Решение задач.

Цель занятия - научить обучающихся самостоятельно применять основные положения электронной теории к объяснению механизма проводимости и расплавов электролитов, газов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1. Чем ионизация газов отличается от ионизации жидких растворов?

2. Почему количество ионов в газе при действии постоянного ионизатора увеличивается только до определенного предела, а затем становится постоянным?

3. Что происходит с горящей электрической дугой, если сильно охладить отрицательный уголь?

4. Сравнить проводимость металлов и полупроводников; металлов и вакуума.

5. Как зависит сила тока от величин, характеризующих носители заряда в данной среде?

6. Что называется электролизом? Записать закон Фарадея.

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

1. Деталь покрывают слоем хрома толщиной 50 мкм. Какое время потребуется для покрытия, если норма плотности тока при хромировании 2 кА/м2? Известно, что плотность хрома 7200 кг/м3.

Дано: h= 50мкм m = ρ V = ρ S h; J= I/S; m = k I t; k I t = ρ S h; t = ρ S h/k I;

J = 2 kA/м2

Ρ = 7200 кг/м3 t = ρ S h/ k S J = ρ h/ k J; t = 1000c ≈ 16,7 мин

k= 0,18·10-6кг/Кл

t — ?

2. Электролиз ведется при напряжении 5 В. Для получения 2,5 л водорода при температуре 25˚С и давлении 100 кПа, расходуется электроэнергия. КПД установки 75%. Сколько электроэнергии было израсходовано?

установки 75%?

Дано: СИ P V = m R T/M; m = P V M/R T; WПОЛ= I U τ — из закона

М = 2·10-3кг/моль Фарадея

V = 2,5 л 2,5·10-3м3 m = k I τ; I τ = m/k;

t= 25˚C Т =298 К Wпол= U m/k; Wзат= Wпол/η = U m/ k η = U P V M / η k R T

P = 100kПа 105Па

U = 5 B

k= 0,0104кг/Кл Wзат= 0,13 МДж

η =75%

Wзат-?

3. Найти среднюю скорость направленного движения одновалентных ионов в ионизационной камере, если их концентрация 103см-3, а плотность тока насыщения 10-12А/м2.

Дано: V = L/t; Jн= 2 e ni= e n t; L = Jнt/en; V= Jнt/ e n t

n= 103cм-3= 109м-3

Jн= 10-12А/м2 V = 6,2·10-3м/с

V — ?

4. Сила тока в молнии 30 кА, длительность молнии 1 мс. Определите заряд переносимый молнией.

Дано: q= I·t; q= 30000·1·10-3 = 30 Кл

I = 30 kA

T=1 мс

q-?

5. Провода осветительной сети помещены в надежную изоляцию. Провода линии высокого напряжения — голые, т.е. без изоляции. Почему?

Ответ: при нормальных условиях воздух надежный изолятор проводов линии высокого напряжения.

6. Каждый провод высоковольтной линии электропередач (ЛЭП) изготавливают тройным?

Ответ: чтобы не было условий для возникновения коронного разряда.

Задачи

I группа(задачи высокого уровня)

В чистый полупроводник (кремний) добавили 0,00001% атомов примеси (фосфор). Какой тип проводимости будет иметь полупроводник? Какой станет концентрация свободных носителей? Плотность кремня равна 2400кг/

Аэростат объёмом 250 нужно заполнить водородом при температуреи давлении 100кПа.Какой заряд необходимо пропустить при электролизе через слабый раствор серной кислоты, чтобы получить необходимое количество водорода?

II группа(задачи высокого и достаточного уровней)

Средняя скорость упорядоченного движения электронов в медном проводнике с площадью поперечного сечения 1 равна 7,4см/с. Определите силу тока в проводнике… Считайте, что каждый атом меди даёт один свободный электрон.

При какой напряжённости поля начинается самостоятельный разряд в воздухе, если энергия ионизации молекул равна 2,4Дж, а средняя длина свободного пробега электронов 5мкм?

III группа(задачи достаточного уровня)

Определите массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе нитрата серебра, если электролиз проводится при напряжении 2В, а сопротивление раствора 5 Ом.

Расстояние между катодом и анодом вакуумного диода равно 1см. Сколько времени движется электрон от катода к аноду при анодном напряжении 440В? Начальной скоростью электрона можно пренебречь.

IV группа(задачи достаточного и среднего уровней)

К концам стального проводника сопротивлением 3 Омс площадью поперечного сечения 1 приложили напряжение 4В. Определите среднюю скорость упорядоченного движения электронов в проводнике, если их концентрация 4.

При серебрении изделия за 2ч на катоде выделилось 4г серебра. Определите силу тока при серебрении.

V группа(задачи среднего уровня)

Найти скорость упорядоченного движения электронов в проводе сечением при силе тока , если концентрация электронов проводимости 5·10²⁸м^-3

При проведении опыта по электролизу были получены данные: время прохождения тока 20мин; сила тока 0,5; масса катода до опыта 70,4г; масса после опыта 70,58г., Каково значение электрохимического эквивалента меди по этим данным?

Практическое занятие №12. Решение задач.

Цель занятия - ознакомиться со свойствами магнитного поля. Научиться рассчитывать индукцию магнитного поля, созданного проводником с током; силы, с которой взаимодействуют токи; овладеть элементарными навыками расчета траекторий заряженных частиц, движущихся в однородных электрических и магнитных полях.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1. Что представляет собой магнитное поле? Каковы его свойства?

2. Какую величину называют вектором магнитной индукции? Как определить ее направление?

3. Какие поля называют вихревыми?

4. Сформулируйте закон Био - Савара - Лапласа.

5. Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Закон Ампера.

6. Рассчитайте силу взаимодействия двух проводников с токами.

7. Что называют магнитным потоком? В каких единицах его измеряют?

8. Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле?

9. Закон полного тока.

10. Магнитное поле и энергия поля внутри соленоида.

11. Действие магнитного поля на контур с током.

12. Какая сила действует на заряженную частицу в электрическом поле?

13. Как определяется работа, выполняемая электрическим полем над заряженной частицей?

14. Какая сила действует на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле?

15. Чему равна работа, выполняемая магнитным полем над заряженной частицей, которая движется в этом поле?

16. Запишите в векторной форме результирующую силу, которая действует на заряженную частицу в электромагнитном поле.

17. Как определяют направление силы Лоренца, действующую на негативные и позитивные частицы, движущиеся в магнитном поле?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача 1. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл равномерно вращается рамка, содержащая 1000 витков. Площадь рамки 150 см². Рамка делает 10 об/с. Определить мгновенное значение ЭДС индукции, соответствующее углу поворота рамки в 30⁰ (рис. 5.1).

Дано:

Найти:

Решение

Мгновенное значение ЭДС индукции определяется законом электромагнитной индукции Фарадея

г

Рис. 5.1

При вращении рамки магнитный поток, пронизывающий контур, изменяется со временем по гармоническому закону

где - циклическая частота.

Таким образом,

Подставляя в эту формулу исходные данные, получим:

Ответ:

Задача 2. В однородном магнитном поле с индукцией0,3Тл помещена прямоугольная рамка с подвижной стороной, длина которой 15см. Определить ЭДС индукции, возникающую в рамке, если ее подвижная сторона перемещается перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 10м/с (рис. 5.1).

Дано:

Найти:

Решение

Согласно закону электромагнитной индукции

где

Ответ:

Задачи

1. В однородном магнитном поле с индукцией перпендикулярно полю движется проводник длиной . Какая ЭДС наводится в проводнике к моменту, когда он переместится на ? Начальная скорость проводника , ускорение . (Ответ:).

2. Самолет летит горизонтально со скоростью . Определить ЭДС индукции, возникающей на крыльях самолета, если их размах составляет , а модуль вертикальной составляющей магнитного поля Земли . (Ответ:).

3

b

го поля . Сторона рамки bc длиной может скользить без нарушения контакта

спостоянной скоростью по сторонам ab и dc (рис.) Между точками aи d включена лампочка сопротивлением . Какую силу нужно приложить к сторонеbc для осуществления такого движения? Сопротивлением остальной части рамки пренебречь. (Ответ:).

4. В однородном магнитном поле с индукцией расположены вертикально на расстоянии два металлических прута, замкнутых наверху. Плоскость, в которой расположены прутья, перпендикулярна к направлению индукции магнитного поля (рис.). По прутьям без трения и без нарушения контакта скользит вниз с постоянной скоростью перемычка ab массой . Определить сопротивление перемычки. Сопротивлением остальной части пренебречь. (Ответ:).

5 . Прямоугольная проволочная рамка со стороной l находится в магнитном поле с индукцией

В, линии которой перпендикулярны к плоскости рамки. По рамке без нарушения контакта скользит с постоянной скоростью v перемычка ab сопротивлением R (рис.). Определить ток через перемычку. Сопротивлением остальных частей рамки пренебречь. (Ответ:).

6 . Проводящий стержень длиной и сопротивлением

может скользить по горизонтально расположенным шинам, которые соединены с источником постоянного тока с ЭДС и внутренним сопротивлением . К середине стержня прикреплена невесомая пружина с коэффициентом жесткости , расположенная в горизонтальной плоскости. Перпендикулярно плоскости проводников действует однородное магнитное поле с индукцией (рис.). Пренебрегая сопротивлением шин и проводов, определить энергию деформации пружины. (Ответ:).

7 . По горизонтальным параллельным рельсам, расстояние между которыми равно , может скользить без трения перемычка массой . Рельсы соединены резистором сопротивлением и помещены в вертикальное однородное магнитное поле индукцией . Перемычке сообщают скорость (рис.). Найти путь , пройденный перемычкой до остановки. (Ответ:).

8. Магнитная индукция поля между полюсами двухполюсного генератора равна 1 Тл. Ротор имеет 140 витков (площадь каждого витка S=500 см²). Определить частоту вращения ротора, если максимальное значение ЭДС индукции равно 220 В. (Ответ: 5 с^-1).

9. Трансформатор с коэффициентом трансформации 0,15 понижает напряжение с 220 В до 6 В. При этом сила тока во вторичной обмотке равна 6 А. Пренебрегая потерями энергии в первичной обмотке, определить сопротивление вторичной обмотки трансформатора. (Ответ:4,5 Ом).

10. Трансформатор, понижающий напряжение с 220 В до 12 В, содержит в первичной обмотке 2000 витков. Сопротивление вторичной обмотки0,15 Ом. Пренебрегая сопротивлением первичной обмотки, определить число витков во вторичной обмотке, если в сеть пониженного напряжения передается мощность Р = 20 Вт. (Ответ:111).

Практическое занятие №13. Решение задач.

Цель занятия - учебная и формируемые ПК – совершенствовать умения решать задачи на применение теории эектромагнитных колебаний и волн.

воспитательная и формируемые ОК –формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

Как должна двигаться частица, чтобы она излучала электромагнитные волны?

Почему закрытый колебательный контур плохо излучает энергию?

Что представляет собой электромагнитная волна?

В каком колебательном контуре (закрытом или открытом) колебания быстрее затухают?

Во время каких природных явлений излучают электромагнитные волны?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача №1 

Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 800 пФ и катушку индуктивности индуктивностью 2 мкГн. Каков период собственных колебаний контура?

Задача № 2 

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С и катушки индуктивности индуктивностью L. Как изменится период свободных электромагнитных колебаний в этом контуре, если электроемкость конденсатора и индуктивность катушки увеличить в 3р.

Задача № 3 

Амплитуда силы тока при свободных колебаниях в колебательном контуре 100 мА. Какова амплитуда напряжения на конденсаторе колебательного контура, если емкость этого конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн? Активным сопротивлением пренебречь.

Задачи

От чего зависит период собственных незатухающих электромагнитных колебаний в контуре?

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 1 мкФ и катушки индуктивностью L = 0,01 Гн. Вычислить период колебаний в контуре. Можно ли возникшие колебания считать высокочастотными?

Колебательный контур состоит из лейденских банок общей электроемкостью С = б* 10~3 мкФ и катушки индуктивностью L = 11 мкГн. Вычислить частоту электромагнитных колебаний в контуре.

Катушку какой индуктивности надо включить в колебательный контур, чтобы с конденсатором емкостью С = 2 мкФ получить электромагнитные колебания частотой v = 1000 Гц?

Какой емкости конденсатор нужно включить в колебательный контур с катушкой индуктивности L — 0,76 Гн, чтобы получить в нем электрические колебания звуковой частоты v = 400 Гц?

Во сколько раз изменится период и частота свободных незатухающих колебаний в контуре, если его индуктивность увеличить в 2 раза, а емкость — в 4 раза?

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 2,5* 10~6 Гн и двух конденсаторов, соединенных между собой параллельно, емкостью С = 5* 10³ мкФ каждый. Определить период электрических колебаний в контуре.

В колебательном контуре частота собственных колебаний v1 = 30 кГц, при замене конденсатора частота стала v2 = 40 кГц. Какой будет частота колебаний в контуре: а) при параллельном соединении обоих конденсаторов; б) при последовательном соединении?

Колебательный контур состоит из воздушного конденсатора, площадь каждой пластины которого S = 100 см2, и катушки индуктивностью L = 10~5 Гн. Период колебаний в контуре Т = 107 с. Определить расстояние между пластинами конденсатора.

Найти частоту собственных колебаний в контуре, состоящем из соленоида длиной I = 3 см, площадью поперечного сечения = 1 см2 и плоского воздушного конденсатора, площадь пластин которого S2 — 30 см2 и расстояние между ними d = ОД см. Число витков соленоида N = 1000.

Начальный заряд, сообщенный конденсатору колебательного контура, уменьшили в 2 раза. Во сколько раз изменилась: а) амплитуда напряжения; б) амплитуда силы тока; в) суммарная энергия электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки?

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 0,5 Гн и конденсатора емкостью С = 0,5 мкФ. Конденсатору сообщили заряд Q = 2,5* 10_6 Кл. Найти зависимость напряжения и на обкладках конденсатора, силы тока i в цепи, энергии электрического поля W3 конденсатора и энергии магнитного поля катушки от времени. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.

Начертить графики двух гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами и одинаковыми периодами, но сдвинутыми по фазе на возможными графическими способами.

В колебательном контуре зависимость напряжения на обкладках конденсатора от времени представлена уравнением: и = 10cos (2 • 103 nt). Емкость конденсатора С = 2,6 • 10~8 Ф. Определить период электромагнитных колебаний, индуктивность контура, зависимость силы тока от времени, максимальную энергию электрического поля и магнитного поля в контуре.

В колебательном контуре сила тока с течением времени изменяется по закону i = 0,01cos 1000f. Емкость конденсатора в контуре С = 10 мкФ. Найти индуктивность контура и максимальное напряжение на обкладках конденсатора.

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 0,2 Гн и конденсатора емкостью С = 105 Ф. Конденсатор зарядили до напряжения U = 2 В, и он начал разряжаться. Какой будет сила тока в тот момент, когда энергия окажется поровну распределенной между электрическим и магнитным полем?

В колебательном контуре происходят свободные колебания. Злая, что максимальный заряд конденсатора qm = 10_6 Кл, а максимальная сила тока 1т = 10 А, найти частоту колебаний этого контура. 

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 400 пФ и катушки индуктивностью L = 10 мГн. Найти амплитуду колебаний напряжения, если амплитуда колебаний силы тока 1т = ОД А.

В контуре с индуктивностью L и емкостью С совершаются свободные незатухающие колебания. Зная, что максимальное напряжение на конденсаторе Uт, найти максимальную силу тока 1т в этом контуре.

Колебательный контур составлен из дросселя с индуктивностью L — 0,2 Гн и конденсатора емкостью С = 10~5 Ф. В момент, когда напряжение на конденсаторе и = 1 В, сила тока в контуре i = 0,01 А. Найти максимальную силу тока в этом контуре.

Амплитуда силы тока в контуре 1т = 1,4 А, а амплитуда напряжения U = 280 В. Найти силу тока и напряжение в тот момент времени, когда энергия магнитного поля катушки равна энергии электрического поля конденсатора.

Катушка индуктивностью L ~ 31 мГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью каждой пластины S ~ 20 см2 и расстоянием между ними d, = 1 см. Чему равна диэлектрическая проницаемость среды е, заполняющей пространство между пластинами, если амплитуда силы тока 1т = 0,2 мА, а амплитуда напряжения Uт = 10 В?

Конденсатору емкостью С = 108 Ф колебательного контура был сообщен заряд qm — 10 4 Кл. В контуре начались свободные затухающие колебания. Найти количество теплоты, которое выделится в контуре к моменту, когда колебания полностью прекратятся.

Колебательный контур, собственная частота колебаний в котором v = 1 МГц, имеет индуктивность L = 0,2 Гн и омическое сопротивление1 R = 2 Ом. На сколько процентов уменьшится энергия этого контура за время одного полного колебания? На протяжении одного колебания можно считать, что амплитуда силы тока меняется очень мало.

Контур состоит из катушки индуктивностью L = 24 мкГн, сопротивления R = 1 Ом и конденсатора емкостью С = 2222 пФ. Какую мощность Р должен потреблять контур, чтобы в нем поддерживались незатухающие колебания, при которых максимальное напряжение на конденсаторе Uт ~ 5 В?

Максимальное напряжение в колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивностью L = 5 мкГн и конденсатора емкостью С = 13 330 пФ, Uт = 1,2 В. Сопротивление контура ничтожно мало. Определить: а) действующее значение силы тока в контуре; б) максимальное значение магнитного потока, если число витков катушки N = 28.

Батарея из двух последовательно соединенных конденсаторов, емкостью С каждый, заряжена до напряжения Uт и в начальный момент времени (t0 = 0) подключена к катушке индуктивностью L так, что образовался колебательный контур (рис. 14.1). Спустя некоторое время At один из конденсаторов пробивается и сопротивление между его обкладками становится равным нулю. Найти амплитуду заряда на не пробитом конденсаторе.

Какова средняя сила взаимодействия пластин конденсатора С сразу после замыкания ключа К (рис. 14.2)? после затухания колебаний? Расстояние между пластинами конденсатора d.

Контур образован двумя параллельными проводниками, замыкающим их соленоидом индуктивностью L и проводящим стержнем массой т, который может без трения скользить по проводникам. Проводники расположены в горизонтальной плоскости, в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В (рис. 14.3). Расстояние между проводниками — I. В начальный момент времени (t — 0) стержню сообщили скорость о0. Записать закон движения проводника x(t). Сопротивление контура пренебрежимо мало.

Циклическая частота переменного тока <о = 100я рад/с. Определить период и частоту переменного тока.

 Частоту вращения проволочной рамки в однородном магнитном поле увеличили в 3 раза. Во сколько раз изменится частота переменного тока в рамке и ЭДС индукции?

Практическое занятие №14. Решение задач.

Цель занятия - освоить методику расчета интерференционной и дифракционной картин для разных случаев: интерференция при появлении двух источников излучения; интерференция в тонких пленках, на клине; дифракция на щели, дифракция на решетке.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1) Какое явление называется интерференцией света и условия ее наблюдения?

2) Какие волны называются когерентными?

3) Что такое геометрическая и оптическая разность хода?

4) Какие условия минимума и максимума интенсивности при интерференции света?

5) Назовите способы получения когерентных источников света.

6) Что такое дифракция света Какие виды дифракции вы знаете?

7) Определите условия наблюдения дифракции света.

8) Каким образом возникают и чем характерны зоны Френеля?

9) Как определяется распределение интенсивности света в случае дифракции из параллельных лучах на одной щели и на дифракционной решетке?

10) Как выглядит дифракционный спектр видимого света? Чем он отличается от призматического спектра?

11) Что такое линейная дисперсия и распределительная сила дифракционной решетки?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача № 1.

Две когерентных световых волны фиолетового цвета длиной 400 нм достигают некоторой точки с разностью хода 2 мкм. Что произойдет в этой точке – усиление или ослабление волн?

Дано: СИ Решение

Л=400нм 400*10-9 м ∆d=кл

∆d= 2 мкм 2*10-6м к=

Найти к к=2*10-6 м/400*10-9 м=5 (целое число)

Ответ: усиление.

Задача № 2.

При нормальном падении на дифракционную решетку с периодом 1 мкм плоской монохроматической волны угол между максимумами первого порядка равен 60 градусов. Определите длину волны падающего света.

Дано: СИ Решение:

d = 1 мкм 1*10-6 м φ = 30о

к = 1 d = кл

α = 60о л=d

Найти л л=1*10-6 м*0,5/1 = 0,5*10-6 м

Ответ: л = 5*10-7 м

Задачи

Считая Солнце абсолютно черным излучателем с температурой поверхности 5800⁰К, найти величину солнечной постоянной, то есть количество лучистой энергии, посылаемой Солнцем ежеминутно через площадку в 1 см², перпендикулярную солнечным лучам и находящуюся на таком же расстоянии, что и Земля. Радиус Солнца принять равным , расстояние от Солнца до Земли .

Муфельная печь потребляет мощность 1 кВт. температура ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадью 25 см² равна 1200⁰ К. Считая, что отверстие излучает как АЧТ, определить, какая часть мощности рассеивается стенками.

Площадь, ограниченная графиком спектральной плотности энергетической светимости АЧТ при переходе от температуры Т₁ к температуре Т₂ увеличилась в 5 раз. Определить, как изменилась при этом длина волны , на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости.

На поверхность площадью 0,01 м² в единицу времени падает световая энергия, равная 1,05 Дж. Найти световое давление в случаях, когда поверхность полностью отражает и полностью поглощает падающее на нее излучение.

На идеально отражающую поверхность площадью 5 см² за 3 минуты нормально падает монохроматический свет, энергия которого равна 9 Дж. Определить энергетическую освещенность поверхности и световое давление, оказываемое на поверхность.

Определить давление света на стенки 150 ваттной электролампочки, принимая, что вся потребляемая мощность идет на излучение, и стенки лампочки отражают 15% падающего на них света. Считать лампочку сферическим сосудом радиуса 4 см.

Практическое занятие №15. Решение задач.

Цель занятия - учебная и формируемые ПК – усвоить основные методы решения задач по теме «Строение атома и квантовая физика»;

воспитательная и формируемые ОК –формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

В каком состоянии энергия электрона меньше: в основном или в возбужденном?

Определите наименьшую энергию, которую надо сообщить атому водорода, чтобы перевести его в ионизированное состояние.

Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если он находится в третьем энергетическом состоянии?

Какие новые закономерности микромира открыл Н. Бор? Почему они были сформулированы в виде постулатов? Чем они противоречат классическим представлениям?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.

Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

— в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача1. Красная граница фотоэффекта для никеля равна 0,257 мкм. Найти длину волны света, падающего на никелевый электрод и начальную скорость вырываемых этим светом фотоэлектронов, если фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов, равной 1,5 В.

Дано:; .

Найти:,.

Решение

Согласно уравнению Эйнштейна для внешнего фотоэффекта, энергия поглощенного кванта тратится на совершение фотоэлектроном работы выхода А и придание ему кинетической энергии Е: .

Если фотокатод освещать светом с длиной волны, равной красной границе, вся энергия поглощенного фотона идет на совершение работы выхода: .

Кинетическую энергию фотоэлектронов можно найти через задерживающую разность потенциалов: раз фотоэлектроны задерживаются разностью потенциалов , то их кинетическая энергия полностью расходуется на работу против сил тормозящего поля, следовательно, , где е – заряд электрона.

Тогда уравнение Эйнштейна можно переписать в виде .

Отсюда найдем длину волны падающего света: .

Подставив численные значения, получим:

.

Найдем начальную скорость фотоэлектронов: ,

откуда , где – масса покоя электрона.

Подставляя численные значения, получим:

.

Ответ: ,.

Задачи

Будет ли наблюдаться фотоэффект, если на поверхность серебра ( ) направить излучение с длиной волны 300 нм?

На поверхность лития падает монохроматический свет с длиной волны 310 нм. Чтобы прекратить фототок, надо приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определить работу выхода.

Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при приложении задерживающего потенциала в 3,7 В.

Определить энергию, импульс и массу фотона с длиной волны 0,5 мкм.

Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов в 9,8 В.

Определить максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии:

а) на свободных электронах;

б) на свободных протонах.

Фотон с энергией 0,25 МэВ рассеялся на свободном электроне. Энергия рассеянного фотона равна 0,20 МэВ. Определить угол рассеяния.

Фотон с длиной волны 1 пм рассеялся на свободном электроне под углом 90⁰. Какую долю своей энергии фотон передал электрону?

Приложение 1. Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

Приложение 2. Международная система единиц (СИ)

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/254968-metodicheskie-ukazanija-dlja-obuchajuschihsja