Конспект уроков 10 класс

Конспект уроков 10 класс.

Урок 1

§1. Что изучает физика?

Физика-наука и наиболее общих и фундаментальных закономерностях, определяющих структуру и эволюцию материального мира.

§2. Органы чувств как источник информации об окружающем мире.

Самостоятельно чтение

§3. Эксперимент. Закон. Теория.

Физический закон - описание соотношений в природе, проявляющихся при определенных условиях в эксперименте.

Классическая механика справедлива для описания движения тел, скорость которых много меньше скорости света.

Урок 2

§4. Физические модели.

Модель в физике - упрощенная версия физической системы (процесса), сохраняющая ее главные черты.

§5. Симметрия и физические законы.

Инварианты- постоянные, не изменяющиеся в процессе эволюции системы, величины.

Система обладает симметрией, если в результате происходящих в ней изменений какая то характеристика системы остается постоянной.

Физическое пространство и время характеризуют три основных типа симметрии: однородность пространства, изотропность пространства и однородность времени.

Однородность пространства означает эквивалентность всех точек физического пространства, т. е. независимость свойств физ системы от ее параллельного сдвига.

Изотропность пространства соответствует эквивалентности всех направлений в пространстве и симметрии физической системы, т. е. независимость свойств физ системы от ее поворота на произвольный угол.

Однородность времени - независимость протекания процесса в физ системе от выбора начального момента процесса.

Каждый закон сохранения отражает определенный тип непрерывной симметрии пространства и времени.

§6. Идея атомизма.

Самостоятельно чтение.

§7. Фундаментальные взаимодействия.

Гравитационное взаимодействие универсально: в нем участвуют все элементарные частицы и тела.

Слабое взаимодействие присуще всем частицам кроме фотона.

Электромагнитное взаимодействие связывает между собой только заряженные частицы.

Сильное взаимодействие определяет связи только между адронами*.

*Адро́ны (от др.-греч. ἁδρός «крупный», «массивный»; термин предложен советским физиком в 1962 году[1], при переходе от модели Сакаты сильно взаимодействующих частиц к кварковой теории) — класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Адроны обладают сохраняющимися в процессах сильного взаимодействия квантовыми числами.

Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом:

Барионы — состоят из трёх кварков трёх цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию. Именно из барионов построена подавляющая часть наблюдаемого нами вещества — это нуклоны, составляющие ядро атома и представленные протоном и нейтроном. К барионам относятся также многочисленные гипероны — более тяжёлые и нестабильные частицы, получаемые на ускорителях элементарных частиц.

Мезоны — состоят из одного кварка и одного антикварка. К мезонам относятся пионы (π-мезоны) и каоны (K-мезоны) и многие более тяжёлые мезоны.

§8. Единицы физических величин.

Самостоятельное чтение.

Урок 3

§9. Траектория. Закон движения.

Механическое движение-изменение пространственного положения тела относительно других тел с течением времени.

Кинематика изучает механическое движение тел, не рассматривая причины, которыми это движение вызывается.

Материальная точка - тело, обладающее массой, размерами и формой которого в данной задаче можно пренебречь.

Тело отсчета - произвольно выбранное тело, относительно которого определяется положение движущейся материальной точки.

Траектория- воображаемая линия, соединяющая положения материальной точки (тела) в ближайшее последовательные моменты времени.

Система отсчета - совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов.

Изменение положения движущегося тела в пространстве можно характеризовать либо изменением его координат, либо изменением радиуса-вектора.

Радиус-вектор –вектор, соединяющий начало отсчета с положением точки в произвольный момент времени.

Проекция радиуса - вектора на координатную ось равна координате тела по этой оси.

§10. Перемещение.

Перемещение -вектор, проведенный из начального положения материальной точки в конечное.

Результирующее перемещение равно векторной сумме последовательных перемещений.

Путь -длина участка траектории, пройденного материальной точкой за данный промежуток времени.

Путь равен модулю вектора перемещения только при прямолинейном движении в одном направлении. В остальных случаях путь превосходит модуль вектора перемещения.

Урок 4

§11. Скорость.

Средняя скорость прохождения пути - скалярная величина, равная отношению пути к промежутку времени, затраченному на его прохождение.

Мгновенная скорость - средняя скорость за бесконечно малый интервал времени.

Скорость (мгновенная скорость)- векторная физическая величина, равная пределу отношения перемещения тела к промежутку времени, за который это перемещение произошло.

Решение задач

Урок 5

Решение задач

Урок 6

§12. Равномерное прямолинейное движение.

При равномерном прямолинейном движении за любые равные промежутки времени тело совершает равное перемещение.

Равномерно прямолинейное движение - движение, при котором тело перемещается с постоянной по модулю и направлению скоростью.

Урок 7

§13. Ускорение.

Мгновенное ускорение – векторная физическая величина, равная пределу отношения изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

В СИ: 1м\с2

Ускорение, направленное по касательной к траектории, называется касательным или тангенциальным ускорением.

Компоненту ускорения, перпендикулярную траектории, называют нормальным ускорением.

При прямолинейном замедленном движении тела вектор ускорения антипараллелен вектору скорости.

§14. Прямолинейное движение с постоянным ускорением.

Равноускоренное прямолинейное движение - прямолинейное движение, при котором ускорение параллельно (сонаправлено) скорости и постоянно по модулю:

а= const

Скорость тела при равноускоренном прямолинейном движении возрастает с течением времени линейно.

Величина перемещения тела численно равна площади под графиком зависимости скорости движения тела от времени.

Равнозамедленное прямолинейное движение - прямолинейное движение, при котором ускорение антипараллельно скорости и постоянно по модулю.

Равнопеременное прямолинейное движение - движение с постоянным по модулю и направлению ускорению.

Урок 8

§15. Свободное падение тел.

Все тела независимо от их массы в отсутствии сил сопротивления воздуха падают на Землю с одинаковым ускорением, называемым ускорением свободного падения.

§16. Графики зависимости пути, перемещения, скорости и ускорения от времени при равнопеременном движении.

Свободное падение без начальной скорости с началом отсчета в верхней точке.

Одномерное движение в поле тяжести при наличии начальной скорости.

§17. Баллистическое движение.

Баллистика-раздел механики, изучающий движение тел в поле тяжести Земли.

Закон баллистического движения в координатной форме:

Уравнение траектории снаряда:

Дальность полета тела при одной и той же начальной скорости зависит от угла, под которым тело брошено к горизонту:

В отсутствии сопротивления воздуха максимальная дальность полета тела в поле тяжести достигается при вылете под углом 45˚ к горизонту.

Скорость при баллистическом движении.

Урок 9-10

§18. Кинематика периодического движения.

Периодическое движение - движение, повторяющееся через постоянный промежуток времени.

Период- минимальный интервал времени, через который движение повторяется.

В СИ: 1с

Равномерно движение по окружности:

При равномерном движении по окружности модуль скорости остается постоянным.

Период вращения - время одного оборота по окружности.

Фаза вращения - угол поворота радиуса-вектора в произвольный момент времени относительно его начального положения.

Угловая скорость - физическая величина, равная отношению угла поворота тела к промежутку времени, в течение, которого этот поворот произошел:

В СИ: 1рад\с

Частота вращения: число оборотов в единицу времени.

Центростремительное ускорение

Колебательное движение

Гармонические колебания - колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем синусоидально (или косинусоидально).

Частота колебаний - величина, равная числу полных колебаний, совершаемых в единицу времени:

В СИ: Герц 1Гц

Скорость колебательного движения по оси Х:

Урок 11

Решение задач

Урок 12

Тест

Урок 13

§19. Принцип относительности Галилея.

Кинематика- описывает механическое движение математически, не объясняя физических причин его возникновения.

Динамика- раздел механики, в основе которого лежит количественное описание взаимодействия тел, определяющего характер их движения.

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

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

Преобразования Галилея:

§20. Первый закон Ньютона.

Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.

Урок 14

§21. Второй закон Ньютона.

Не скорость, а ее изменение является показателем наличия или отсутствия внешнего воздействия.

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

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

Масса тела - физическая величина, характеризующая меру инертности тела.

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

Второй закон Ньютона:

В инерциальной системе отсчета ускорение тела прямо пропорционально векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела.

§22. Третий закон Ньютона.

Силы, с которыми два тела действуют друг на дурга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой соединяющей эти тела:

Урок 15

§23. Сила упругости.

Все механические явления в макромире определяются электромагнитным и гравитационным взаимодействием.

Сила упругости - сила, возникающая при деформации тела и направленная противоположно направлению смещения частиц при деформации.

Упругое воздействие на тело - воздействие, в результате которого тело восстанавливает форму и размеры.

Сила реакции опоры - сила упругости, действующая на тело со стороны опоры перпендикулярно ее поверхности.

Сила натяжения - сила упругости, действующая на тело со стороны нити или пружины.

Закон Гука:

К-коэффициент упругости или жетскость.

В СИ: Н\м

Модуль силы упругости, возникающей при деформации тела, пропорционален его удлинению.

§24. Сила трения.

Сила трения - сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел, препятствующая их относительному перемещению, направленная вдоль поверхности соприкосновения.

Сила трения покоя - сила трения, препятствующая возникновению движения одного тела по поверхности другого.

Трение скольжения всегда направлена в сторону, противоположную относительной скорости соприкасающихся тел.

Сила трения качения пропорциональная силе реакции опоры:

Урок 16

Урок 16

§25. Гравитационная сила. Закон всемирного тяготения.

Все тела притягиваются друг к другу гравитационными силами.

Закон всемирного тяготения:

Между любыми двумя материальными точками действует сила взаимного притяжения, пропорциональная произведению масс этих точек и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

G - гравитационная постоянная численно равная силе гравитационного притяжения двух тел, массой по 1кг каждое, находящихся на расстоянии 1м одно от другого.

Урок 17

§26. Сила тяжести. Вес тела.

Сила тяжести - гравитационная сила, действующая на тело.

Ускорение свободного падения (гравитационное ускорение)- ускорение, приобретаемое телом под действием гравитационной силы вблизи поверхности небесных тел.

Вес тела - суммарная сила упругости тела, действующая при наличии силы тяжести на все связи (опоры, подвесы)

Сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.

Урок 18-19

§27. Применение законов Ньютона.

Решение задач

Урок 20

Лабораторная работа «Изучение движения тела под действием постоянной силы»

Урок 21

Контрольная работа.

Урок 22

§28. Импульс материальной точки.

Импульс силы - временная характеристика действия силы и она равна произведению силы на длительность ее действия:

Импульс тела - векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость и имеющая направление скорости:

Скорость изменения импульса тела равна действующей на тело силе:

§29. Закон сохранения импульса.

Замкнутая система - система тел, для которой равнодействующая внешних сил равна нулю.

Закон сохранения импульса - суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между ними.

Система называется замкнутой вдоль определенного направления, если проекция равнодействующей внешних сил на это направление равна нулю.

Реактивное движение - движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Урок 23

Решение задач

Урок 24

§30. Работа силы.

Любая сила действующая на тело зависит от координаты и времени действия.

Если сила не зависит от координаты то можно ввести временную характеристику силы- импульс тела.

Если сила не зависит от времени то можно ввести пространственную характеристику - работа.

Работа- скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на ось Х на перемещение по этой оси:

В СИ: Дж

Работа силы при перемещении равна произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними.

Работа силы положительна если угол α острый (0˚<α<90˚), cos α>0

Работа силы отрицательна если угол α тупой (90˚<α<180˚), cos α<0

Работа силы перпендикулярная перемещению равна 0

Работа силы тяжести зависит от высоты плоскости и не зависит от угла наклона плоскости.

§31. Потенциальная энергия.

Потенциальная сила - сила, работа которой при перемещении материальной точки зависит только от начального и конечного положений точки в пространстве (например сила тяжести).

Потенциальная энергия тела в данной точке - скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за нуль отсчета потенциальной энергии.

Потенциальная энергия силы тяжести характеризует энергию гравитационного притяжения материальной точки к Земле.

Принцип минимума потенциальной энергии: Любая замкнутая ситема стремится перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.

Устойчивое равновесие - равновесия при котором тело выведенное из положения равновесия возвращается в первоначальное положение.

Неустойчивое равновесие - равновесия при котором тело выведенное из положения равновесия не возвращается в первоначальное положение.

Безразличное равновесие - равновесие, при котором соседние положения тела также являются равновесными.

§32. Потенциальная энергия сил гравитации и упругости.

Работа силы тяжести.

Работа любой потенциальной силы равна разности потенциальной энергии в начальном и конечном положениях тела.

Потенциальная энергия гравитационной силы.

Работа силы упругости.

Потенциальная энергия силы упругости.

Потенциальная энергия упругодеформированной пружины равна работе силы упругости при переходе пружины из деформированного состояния в недеформированное.

§33. Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия тела - скалярная физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости:

Изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело:

Кинетическая энергия тела массой m движущегося со скоростью v, равна работе, которую совершает суммарная сила для сообщения покоящемуся телу этой скорости.

Тормозной путь автомобиля.

Тормозной пусть не зависит от массы автомобиля. От прямо пропорционален квадрату скорости и обратно пропорционален коэффициенту трения.

Урок 25

§34. Мощность.

Скорость совершения работы характеризуется мощностью.

Средняя мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена:

В СИ: Вт 1Ватт=1Дж\с

Мгновенная мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, в течении которого она совершена.

Или

Мгновенная мощность равна произведению проекции силы, действующей на тело, и скорости в направлении его перемещения.

Урок 26

§35. Закон сохранения механической энергии.

Полная механическая энергия системы - сумма ее кинетической и потенциальной энергии:

Закон изменения механической энергии системы: Изменение механической энергии системы равно работе всех непотенциальных сил:

Консервативная система - механическая система в которой действуют только потенциальные силы.

Закон сохранения механической энергии: В замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется:

Закон сохранения механической энергии предполагает взаимное превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно в равных количествах. При этом полная энергия остается неизменной.

Урок 27

§36. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновение.

Абсолютно неупругий удар - столкновение тел, в результате которого тела движутся как единое целое.

Абсолютно упругий удар - столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т. е. исчезающей после прекращения воздействия.

Урок 28

Самостоятельная работа

Урок 29

§37. Движение тел в гравитационном поле.

Первая космическая (круговая) скорость - минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите.

Вторая космическая скорость - минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела) для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли (или небесного тела).

Фактором, препятствующим гравитационному притяжению тел, является их скорость и соответственно кинетическая энергия.

Урок 30

§38. Динамика свободных колебаний.

Вынужденные колебания - колебания, происходящие под действием внешней периодической силы.

Свободные (собственные) колебания - колебания, происходящие под действием внутренних сил в системе, выведенной из положения равновесия и предоставленной самой себе.

Главной особенностью систем, в которых происходят свободные колебания, является наличие у них положения устойчивого равновесия.

Период колебания - интервал времени, в течение которого происходит одно полное колебание.

Амплитуда колебаний - максимальное отклонение колеблющейся величины от положения равновесия.

Циклическая частота собственных гармонических колебаний пружинного маятника:

Т. о. период колебаний зависит только от собственных характеристик колебательной системы (жесткость и масса)

Энергия свободных колебаний.

Полная механическая энергия гармонических колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды:

Потенциальная энергия максимальна в точках поворота и минимальна в положении равновесия.

Кинетическая энергия минимальна в точках поворота и максимальна в положении равновесия.

§39. Колебательная система под действием внешних сил.

Затухающие колебания - колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени.

Учитывая связь жесткости пружины с частотой собственных колебаний маятника массой m, представим статическое смещение:

§40. Вынужденные колебания. Резонанс.

Вынужденные колебания - колебания, происходящие под действием периодической внешней силы. Совершаются по закону:

Амплитуда вынужденных колебаний:

Предельные случаи малых и больших частот:

- при ω =0 Fx=F0, т. е. на маятник действует постоянная сила, не зависящая от времени. В этом случае:

- Если частота вынуждающей силы меньше частоты собственных колебаний

При частоте ω < ω0 амплитуда вынужденных колебаний увеличивается с ростом частоты.

- При большой частоте ω частота вынуждающей силы существенно превосходит частоту собственных колебаний ω>>ω0. В этом случае величиной ω0 можно пренебречь.

Резонанс-явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты внешней силы с частотой собственных колебаний системы.

Работа, совершаемая внешней силой, при резонансе положительна.

Резонансная кривая - график зависимости амплитуды вынужденных колебаний системы от частоты изменения внешней силы.

Урок 31-32

Решение задач.

Урок 33

Контрольная работа.

Урок 34

§41. Постулаты специальной теории относительности.

Специальная теория относительности.

Рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в инерциальных системах отсчета, т. е. в системах отсчета движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно.

Общая теория относительности.

Описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга системах отсчета.

1-ый постулат ТО:

Все законы одинаковы в инерциальных системах отсчета.

2-ой постулат теории относительности:

Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Черная дыра - астрономический объект, гравитационное поле которого удерживает излучение и вещество в пределах радиуса Шварцшильда.

Радиус Шварцшильда - критический радиус черной дыры, соответствующий скорости света:

Горизонт событий - поверхность черной дыры массой М и радиусом Rш.

Общая теория относительности содержит в основе специальную теорию относительности, но с поправками, сделанных после открытия черных дыр. При изучении больших гравитационных масс и пространство вокруг них, было установлено, что свет может иметь нулевую скорость, и 2-ой принцип был переписан: «Скорость света постоянна в любых системах отсчета в областях, где гравитационными силами можно пренебречь».

Идеи:

1.  СТО: Эйнштейн считал, что пространство и время представляют единую четырехмерную структуру. Пространство и время относительны.

2.  «Парадокс близнецов». Время идет медленнее для ускоряющегося тела. (брат, который улетел в космос не постарел, а тот, который остался на земле - постарел);

3.  Тело, которое летело с большими V имеет большую массу.

Энергия эквивалентна массе:

E = m*c2(= const);

Можно это понять следующим образом. Выразим массу:

m = E/c2;

Если тело движется со скоростью света и при этом возникает ускорение под воздействием силы извне, то при этом считается что скорость света остается постоянной и меняется масса в большую сторону.

4.  Для наблюдателя тело, которое ускоряется, уменьшается в размерах;

5.  При приближении скорости этого тела к скорости света, линейные размеры приближаются к 0. (становится точкой).

С ростом скорости света масса увеличивается, а линейные размеры уменьшаются т. е. тело как бы сжимается.

Вблизи больших гравитационных масс пространство искривляется, а время замедляется.

Урок 35

§42. Относительность времени.

Сосуществование событий в нашем чувственном восприятии не означает одновременности этих событий.

Два события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не являются одновременными в другой инерциальной системе отсчета.

§43. Замедление времени.

Согласно классическим представлениям течение времени абсолютно и независимо от происходящих событий.

Собственное время - время, измеренное наблюдателем, движущимся с часами.

Время в неподвижной системе отсчета и движущейся относительно нее течет с разной скоростью.

Парадокс близнецов.

Время- способ упорядочения реальных событий и измерения относительной длительности процессов.

Урок 36

§44. Релятивистский закон сложения скоростей.

Релятивистский закон сложения скоростей справедлив при любой скорости движущихся тел.

Тогда как классический закон сложения скоростей справедлив лишь в предельном случае: для скорости движения, малой по сравнению со скоростью света.

Урок 37

§45. Взаимосвязь массы и энергии.

Масса покоя - масса тела в системе отсчета, относительно которой тело покоится.

Масса покоя фотона движущегося со скоростью света равна нулю.

Вещество имеет массу и обладает энергией, поле имеет энергию и обладает массой.

Урок 38

§46. Масса атомов. Молярная масса.

Моделью материального тела является совокупность движущихся и взаимодействующих между собой атомов (молекул).

Атом- наименьшая частица элемента, являющаяся носителем его свойств.

Заряд ядра атома - главная характеристика химического элемента.

Зарядовое число (Z) ядра равно числу протонов в ядре и совпадает с порядковым номером химического элемента в периодической системе химических элементов .

Заряд протона положителен и равен заряду электрона.

Нуклоны- протоны и нейтроны входящие в состав ядра.

Массовое число (А) равно числу нуклонов в ядре атома.

А=Z+N

Изотоп- разновидность одного и того же химического элемента, атом которого содержит одинаковое число протонов в ядре и разное число нейтронов.

Дефект массы - разность суммарной массы отдельных частиц, входящих в состав атома (ядра), и полной массы атома (ядра):

Дефект массы ядра характеризует уменьшение массы ядра, образующегося при объединении нуклонов, по сравнению с суммарной массой этих нуклонов до объединения.

Атомная единица массы - средняя масса нуклона в атоме углерода и она равна 1\12 массы атома углерода .

Относительная атомная масса Mr –число атомных единиц массы, содержащихся в массе атома.

Относительная атомная масса почти совпадает с числом нуклонов в ядре: .

Количество вещества характеризуется числом молекул этого вещества.

Моль-количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна относительной атомной массе.

M=Mr·1г/моль

В СИ: 1кг/моль

Молярная масса может быть выражена через число атомов (или молекул) в моле вещества NA и масса отдельного атома ma:

Постоянная Авогадро - число атомов (или молекул), содержащихся в 1моль вещества:

NA=6,022·1023 моль-1

Моль любого вещества содержит одинаковое число атомов (или молекул).

Урок 39

§47. Агрегатные состояния вещества.

Фазовый переход-переход системы из одного агрегатного состояния в другое.

Плавление- переход из твердого состояния в жидкое.

Испарение- переход из жидкого состояния в газообразное.

Сублимация- переход из твердого состояния в газообразное миную жидкую фазу.

Вещество находится в твердом состоянии, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии.

Вещество находится в жидком состоянии, если его средняя кинетическая энергия молекул соизмерима со средней потенциальной энергией их притяжения.

Вещество находится в газообразном состоянии, если средняя кинетическая энергия молекул превышает их среднюю потенциальную энергию.

Условие идеального газа:

1.  Диаметр молекул много меньше среднего расстояния между ними.

2.  Средняя кинетическая энергия молекул много больше средней потенциальной энергии их взаимодействия на расстоянии, большем диаметра молекул.

3.  Столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда - абсолютно упругие.

Ионизация- процесс образования ионов из атомов.

Плазма- электронейтральная совокупность нейтральных и заряженных частиц.

Урок 40

§48. Распределение молекул идеального газа в пространстве.

Статистическая закономерность - закон поведения совокупности большого числа частиц.

Микроскопические параметры - параметры малых масштабов (масса молекулы, ее скорость, импульс, кинетическая энергия), характеризующие движение отдельной молекулы.

Макроскопические параметры - параметры больших масштабов (масса газа, давление, объем), характеризующие свойства газа в целом.

МКТ выясняет взаимосвязь микро - и макроскопических параметров.

Распределение системы - состояние, при котором в левой половине обьема находится n частиц, а в правой соответственно N-n.

Микросостояние- способ реализации макросостояния системы.

Молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил равномерно распределены в пространстве.

§49. Распределение молекул идеального газа по скоростям.

Среднее значение физической величины:

Наиболее вероятная скорость-скорость, которой обладает максимальное число молекул.

Урок 41

§50. Температура.

Стационарное равновесное состояние газа - состояние, при котором число молекул в заданном интервале скоростей остается постоянным.

Температура тела - мера средней кинетической энергии хаотического поступательного движения его молекул.

Абсолютный нуль температуры (0К)- температура, при которой должно прекратиться движение молекул.

Средне квадратичная скорость молекул:

Урок 42

§51. Основное уравнение МКТ.

или

Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

Закон Дальтона: Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов.

Урок 43

§52. Уравнение Менделеева-Клайперона.

Заменяя микроскопические параметры на макроскопические получим новую формулу для давления:

Среднее расстояние между молекулами идеального газа при нормальных условиях более чем на порядок превышает размер молекулы:

Уравнение Менделеева-Клайперона - уравнение состояние идеального газа, связывающее три макроскопических параметра данной массы газа:

§53. Изопроцессы.

Изопроцесс- процесс, при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы газа остается постоянным.

Изобарный процесс.

Изохорный процесс.

Изотермический процесс.

Сравнительная таблица графиков изопроцессов

или

Урок 44

Лабораторная работа

Урок 45

Решение задач

Урок 46

Тест

Урок 47

§54. Внутренняя энергия.

Термодинамика- раздел физики, изучающий возможности использования внутренней энергии тел для совершения механической работы.

Внутренняя энергия тела - сумма кинетической энергии хаотического теплового движения частиц (атомов и молекул) тела и потенциальной энергии их взаимодействия.

Изменение внутренней энергии:

- теплообмен;

- совершение работы.

Теплообмен- процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы.

Мерой передачи энергии является количество теплоты:

Количество теплоты, получаемое телом, - энергия, передаваемая телу извне в результате теплообмена.

Урок 48

§55. Работа газа при изопроцессах.

Работа совершаемая газом, равна произведению среднего давления газа на изменения его объема:

Работа совершаемая газом в процессе его расширения (сжатия) при любом термодинамическом процессе, численно равна площади под кривой, изображающей изменение состояния газа на диаграмме p, V.

Урок 49

§56. Первый закон Термодинамики.

Первый закон термодинамики определяет количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы, количеством теплоты, подведенным к ней, и суммарной работой внешних сил, действующих не систему.

1-ый закон термодинамики:

Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:

§57. Адиабатный процесс.

Теплоизолированная система - система, не обменивающаяся энергией с окружающими телами.

Адиабатный процесс - термодинамический процесс в теплоизолированной системе.

Урок 50

§58. Тепловые двигатели.

Тепловой двигатель - устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.

Полная механическая работа складывается из работы по расширению газа и работы по его сжатию.

Замкнутый цикл - совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние.

Коэффициент полезного действия - отношение работы, совершаемой двигателем за цикл. К количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Круговой цикл не реализуется при отсутствии холодильника, т. е. при Q2=0.

Цикл Карно - самый эффективный цикл состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов.

§59. Второй закон термодинамики.

Обратимый процесс - процесс, который может происходить как в прямом, там и в обратном направлении.

Необратимый процесс - процесс, обратный которому самопроизвольно не происходит.

Диффузия -физическое явление, при котором происходит самопроизвольное взаимное проникновение частиц одного вещества в другое при их контакте.

2-ой закон термодинамики:

В циклически действующем тепловом двигателе невозможно преобразовать все количество теплоты, полученное от нагревателя, в механическую работу.

Или

Замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное.

Все основные законы термодинамики называются началами.

I.  Нулевое начало: «Температура – функция состояния равновесия». Если в каждой точке системы t постоянна, то наступает тепловое равновесие. Пример: температура трупа.

По этому началу можно определять живое и неживое. В живых системах нет равновесие.

Т. о. t отличается от остальных функция состояния тем, что она показывает одно состояние, равновесие.

II. Первое начало термодинамики – закон сохранения энергии в термодинамике: «Количество теплоты, подведенное к системе, расходится на изменение внутренней энергии и совершение работы этой системой».

Следствие: невозможное создание вечного двигателя первого рода (Это такой двигатель, у которого КПД>1)

III. Второе начало термодинамики. (принцип возрастания энтропии, он же – Принцип рассеяния энергии.)

В изолированных системах энтропия всегда возрастает. S > 0

В изолированной системе живой объект не сможет выжить, он придет к хаосу.

Принцип рассеяния энергии. Следствие:

1. Все упорядоченные формы энергии переходят частично в итоге в работу и частично в тепло, а тепло – низкокачественная хаотичная энергия.

2. Невозможно создание вечного двигателя второго рода, у которого КПД = 1.

3. Невозможна тепловая смерть вселенной, которые предсказывали ученые в 19 веке (они считают Вселенную – изомерной системой)

В 20 веке ученые Хаббл и Фридман доказали, что Вселенная расширяется.

IV. Третье начало термодинамики. (принцип недостижимости абсолютного нуля.)

Абсолютный нуль - температура, при которой отсутствует тепловое движение молекул.

Теорема Нернста-Планка: «При абсолютном нуле невозможны никакие процессы».

Условно при этой температуре энтропия = 0

Существует один способ у системы выйти из этого состояния – нагреться.

Урок 51

§60. Фазовый переход пар-жидкость.

Условие существования газа:

Условие существования жидкости:

Условие перехода газа в жидкость:

Газ, находящийся при нельзя перевести в жидкое состояние.

Пар-вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре ниже критической.

Критическая температура - максимальная температура, при которой пар превращается в жидкость. Зависит от потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Сжижение пара при изотермическом сжатии:

Конденсация- переход пара из газообразного состояния в жидкое.

Испарение- парообразование со свободной поверхности жидкости.

Насыщенный пар - пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью.

§61. Испарение. Конденсация.

Условие испарения:

Количество теплоты, необходимое для испарения жидкости при постоянной температуре, пропорционально числу испаряющихся молекул или их суммарной массе:

r - удельная теплота испарения.

Удельная теплота испарения - количество теплоты, необходимое для испарения (парообразования) 1кг жидкости при постоянной температуре.

Конденсация: Количество теплоты получаемое жидкостью при конденсации равно количеству теплоты теряемому при испарении.

Урок 52

§62. Насыщенный пар. Влажность воздуха.

Давление насыщенного пара при данной температуре - максимальное давление, которое может иметь пар над жидкостью при этой температуре.

Относительная влажность воздуха - процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре:

§63. Кипение жидкости.

Кипение- парообразование, происходящее во всем объеме жидкости при определенной температуре.

Температура кипения - температура, при которой давление насыщенного пара жидкости начинает превосходить внешнее давление на жидкость.

§64. Поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение - явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости.

Поверхностная энергия - дополнительная потенциальная энергия молекул поверхностного слоя жидкости.

σ-коэффициент пропорциональности, характеризующий энергию молекул на единице площади поверхности жидкости.

Сила поверхностного натяжения - сила, направленная по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно участку контура, ограничивающего поверхность, в сторону ее сокращения.

σ –поверхностное натяжение, характеризующее силу поверхностного натяжения, действующую на единицу длины границы поверхности. Н\м

§65. Смачивание, капиллярность.

Смачивание- искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости в молекулами твердого тела.

Угол смачивания - угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой.

Для смачивающей жидкости угол смачивания острый.

Для несмачивающей жидкости угол смачивания тупой.

Капиллярность- явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.

Чем меньше радиус капилляра, тем больше высота подъема жидкости в капилляре.

Урок 53

§66. Кристаллизация и плавление твердых тел.

Кристаллизация- фазовый переход вещества из жидкого состояния в кристаллическое.

Плавление- фазовый переход вещества из кристаллического состояния в жидкое.

Удельная теплота плавления - количество теплоты, необходимое для плавления 1кг вещества при температуре плавления.

λ-удельная теплота плавления и кристаллизации.

§67. Структура твердых тел.

Кристаллическая решетка - пространственная структура с регулярным, периодически повторяющимся расположением частиц.

Монокристалл- твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

Поликристалл- твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов.

Аморфные тела - твердые тела, для которых характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

§68. Кристаллическая решетка.

Полиморфизм- существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества.

Анизотропия- зависимость физических свойств вещества от направления.

Изотропия- независимость физических свойств вещества от направления.

§69. Механические свойства твердых тел.

Деформация- изменение формы и размера твердого тела под действием внешних сил.

Упругая деформация - деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы.

Пластическая деформация - деформация, сохраняющаяся после прекращения действия внешней силы.

Напряжение- физическая величина, равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения тела:

Относительное удлинение равно отношению абсолютного удлинения тела к его первоначальной длине:

Относительное удлинение показывает какую часть первоначальной длины тела составляет его абсолютное удлинение.

Модуль упругости Юнга - коэффициент пропорциональности между напряжением и относительным удлинением.

Закон Гука: При упругой деформации тела напряжение прямо пропорционально относительному удлинению тела:

Предел упругости - максимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой.

Предел прочности - максимальное напряжение, возникающее в теле до его разрушения.

Урок 54

Контрольная работа по теме: МКТ, термодинамика.

Урок 55

§70. Распространение волн в упругой среде.

Волновой процесс - процесс переноса энергии без переноса вещества.

Механическая волна - возмущение, распространяющееся в упругой среде.

Продольная волна - волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волны.

Поперечная механическая волна - волна в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны.

§71. Периодические волны.

Гармоническая волна-волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.

Длина волны - расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника:

Поляризация- упорядоченность направления колебаний частиц среды в волне.

Плоскость поляризации - плоскость, в которой колеблются частицы среды в волне.

Линейно-поляризованная механическая волна - волна, частицы которой колеблются вдоль определенного направления.

§72. Стоячие волны.

Стоячая волна - волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду, фазу и поляризацию.

Пучности стоячей волны-положения точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.

Узлы стоячей волны - неперемещающиеся точки волны, амплитуда колебаний которых равна нулю.

На длине струны, закрепленной на концах, укладывается целое число полуволн поперечных стоячих волн.

Частота собственных колебаний струны связана с ее длиной соотношением:

Мода колебаний, соответствующая n=1, называется первой гармоникой собственных колебаний или основной модой.

Урок 56

§73. Звуковые волны.

Звуковые волны - упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения.

Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука.

§74. Высота, тембр, громкость звука.

Высота звука определяется частотой источника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой основной моды и обертонов.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне.

Интенсивность звука - отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

Уровень интенсивности звука - десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука:

I - интенсивность звука

I0=10-12Вт\м2 интенсивность соответствующая порогу слышимости.

Порог слышимости характеризуется минимальной интенсивностью звука, которая может фиксироваться человеческим ухом.

Урок 57

Контрольная работа.

Урок 58

§75. Электрический заряд. Квантование заряда.

Электродинамика изучает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц.

Электростатика- раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Электрический заряд - физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.

В СИ: 1Кл

Электрический заряд дискретен а значит квантован.

§76. Электризация тел. Закон сохранения заряда.

Электризация- процесс получения электрически заряженных макроскопических тел из электронейтральных.

Электрически изолированная система тел - система тел, через границу которой не проникают заряды.

Закон сохранения зарядов: Алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы постоянна.

Т. о. разноименные заряды рождаются или исчезают попарно: сколько родилось или исчезло положительный столько же родилось или исчезло отрицательных.

Урок 59

§77. Закон Кулона.

Точечный заряд - заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.

Закон Кулона: Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей заряды:

В СИ: 1Ампер

Кулон- электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1с.

К- коэффициент пропорциональности = 9·109 Нм2/Кл2

Электростатическая сила взаимодействия частиц больше гравитационной на 39 порядков.

§78. Равновесие статических зарядов.

Система статических зарядов не может быть устойчивой.

Урок 60

§79. Напряженность электростатического поля.

Заряд является источником электромагнитного взаимодействия, или источником электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве со скоростью света.

Напряженность электростатического поля - векторная физическая величина, равная отношению силы Кулона, с которой поле действует на пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

Напряженность поля - силовая характеристика электростатического поля.

напряженность поля, созданного точечным положительным зарядом Q, в точке находящимся на расстоянии r от него.

Напряженность электростатического поля в данной точке пространства численно равна силе Кулона, с которой поле действует на пробный единичный положительный заряд, помещенный в этой точке.

В СИ: Ньютон\Кулон

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы кулона, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

§80. Линии напряженности электростатического поля.

Линии напряженности - линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности электростатического поля в данной точке.

Модуль напряженности поля пропорционален степени сгущения линий напряженности электростатического поля.

Электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках пространства, называется однородным.

§ 81. Принцип суперпозиции электростатических полей.

Напряженность поля системы зарядов в данной точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей полей, созданных в этой точке каждым зарядом в отдельности:

Электрический диполь - система, состоящая из двух равных по модулю разноименных точечных зарядов.

Плечо диполя - отрезок прямой длиной l, соединяющий заряды.

Электрическое поле сосредоточено внутри макроскопического тела и вблизи его поверхности.

Электростатическое поле заряженной сферы: Внутри заряженной сферы поле отсутствует, т. е. напряженность электростатического поля равна нулю.

Электростатическое поле, созданное заряженной сферой, сосредоточенно в определенной области пространства - вне сферы.

Напряженность поля вне равномерно заряженной сферы совпадает с напряженностью поля точечного заряда, равного заряду сферы и помещенного в ее центре.

Электростатическое поле заряженной плоскости:

Положительный заряд распределен по плоскости, тогда характеристикой его распределения будет:

Поверхностная плотность заряда - физическая величина, равная отношению заряда, равномерно распределенного по поверхности площадью S, к величине площади:

В СИ: Кл\м2

Урок 61

Решение задач

Урок 62

Решение задач

Урок 63

Контрольная работа

Урок 64

§82. Работа сил электростатического поля.

Работа сил электростатического поля при перемещении заряженной частицы из одной точки в другую не зависит от формы траектории, а зависит лишь от начального и конечного положения частицы.

Если электростатическое поле совершает положительную работу то энергия заряженного тела уменьшается. При этом кинетическая энергия возрастает.

Потенциальная энергия положительного заряда, находящегося на расстоянии от неподвижного заряда равна:

Q - неподвижный заряд

Знак + в выражении для потенциальной энергии означает, что между зарядами действует сила отталкивания.

Урок 65

§83. Потенциал электростатического поля.

Потенциал- характеристика потенциальной энергии.

Потенциал электростатического поля в данной точке - скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

В СИ: вольт

Вольт равен потенциалу точки поля, в которой заряд 1Кл обладает потенциальной энергией 1Дж.

Потенциальная энергия заряда :

Потенциал электростатического поля, созданного точечным зарядом Q:

Эквипотенциальные поверхности-поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одно и то же значение.

При удалении от положительного заряда потенциал уменьшается, а при удалении от отрицательного потенциал возрастает.

Линии напряженности электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям и направлены от поверхности с большим потенциалом к поверхности с меньшим.

Работа силы электростатического поля по перемещению единичного точечного заряда равна произведению величины перемещаемого заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точках.

,

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками численно равна работе сил электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда из начальной точки в конечную.

Напряжение в общем случае формируется из двух вкладов: работы электрических сил и работы сторонних сил. В случае, когда на участке цепи не действуют сторонние силы, работа по перемещению заряда складывается только из работы потенциального электрического поля, которая не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними. В общем случае напряжение между двумя точками отличается от разницы потенциалов в этих точках на работу сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда (эту работу называют электродвижущей силой на данном участке цепи.

§84. Электрическое поле в веществе.

Свободные заряды - заряженные частицы одного знака, способные перемещаться под действием электрического поля.

Связанные заряды - разноименные заряды, входящие в состоав атомов (или молекул), которые не могут перемещаться под действием электрического поля независимо друг от друга.

Проводник- вещество, в котором свободные заряды могут перемещаться по всему объему.

Полупроводник- вещество, в котором количество свободных зарядов зависит от внешних условий (температуры, напряженности электрического поля).

Урок 66

§85. Диэлектрики в электростатическом поле.

Диэлектрики, в соответствии со структурой их молекул, делятся на два вида: полярные и неполярные.

Полярный диэлектрик состоит из полярных молекул, а неполярный - из неполярных.

Поляризация диэлектрика - процесс ориентации диполей или появление под действием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей.

Относительная диэлектрическая проницаемость среды - число, показывающее, во сколько раз напряженность электростатического поля в однородном диэлектрике меньше, чем напряженность в вакууме:

§86. Проводники в электростатическом поле.

Заряды, сообщенные проводнику, распределяются по его поверхности.

На поверхности электронейтрального проводника, помещенного во внешнее электростатическое поле, происходит перераспределение зарядов, называемое электростатической индукцией.

Идеальные проводник - проводник, в котором движение свободных зарядов возникает про сколь угодно малой напряженности электростатического поля.

Напряженность поля внутри проводника помещенного в электростатическое поле равна нулю.

Поверхность металла - эквипотенциальная поверхность, т. о. линии напряженности перпендикулярны поверхности металла.

Урок 67

§87. Распределение зарядов по поверхности проводника.

Заряд на сфере пропорционален ее радиусу.

Чем больше радиус сферы тем больший заряд может находиться на ее поверхности.

Чем меньше радиус кривизны поверхности, тем больше напряженность поля вблизи нее.

Вблизи острия металлического заряженного тела напряженность поля наибольшая.

§88. Электроемкость уединенного проводника.

Электрическая емкость уединенного проводника - физическая величина, равная отношению заряда проводника к потенциалу этого проводника:

В СИ: Фарад=1Кл\В

Величиной характеризующей электрическую емкость сферы является ее радиус.

Следовательно, электроемкость сферы зависит от ее радиуса и не зависит от заряда на ее поверхности.

Урок 68

§89. Электроемкость конденсатора.

Конденсатор- система двух проводников с равными по величине и противоположными по знаку зарядами.

Электроемкость конденсатора - физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним:

Электроемкость плоского воздушного конденсатора зависит только от его геометрических характеристик: площади пластин и расстоянию между ними

Электроемкость конденсатора помещенного в диэлектрик:

Урок 69

§90. Энергия электростатического поля.

Потенциальная энергия пластин конденсатора:

энергия электростатического поля запасенного в конденсаторе

Концентрация энергии электростатического поля в пространстве характеризуется объемной плотностью энергии поля- физическая величина, равная отношению энергии электростатического поля, сосредоточенного в объеме, к этому объему:

В СИ: Дж\м3

Джоуль на кубический метр равен объемной плотности энергии однородного электростатического поля, в 1м3 которого содержится энергия 1Дж.

Объемная плотность энергии электростатического поля пропорциональна квадрату напряженности поля:

Урок 70

Контрольная работа.