Материал пособия выстроен в соответствии с Обязательными требованиями содержания основного общего образования по физике и  учебником  А.В. Перышкин Е.М. Гутник «Физика. 9 класс» Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений.

Структура Планирования такова. Вначале дается тематическое планирование, затем поурочное планирование.

Поурочное планирование строится следующим образом. Оно включает  рубрику ход урока,  в которую  включены такие составляющие урока, как опрос, объяснение нового материала (основные понятия урока, демонстрации учителя, фронтальные опыты), закрепление нового материала или контроль знаний, и рубрики задание на дом и методические рекомендации учителю.  

В плане каждого урока отмечаются понятия, явления, законы, которые включены в Обязательные требования содержания основного общего образования по физике, затем называется тип урока. Это могут быть уроки объяснения нового материала, повторительно – обобщающие, лабораторные работы, решения задач, комбинированные  уроки.

Выделяются умения, формируемые на каждом уроке. Почти на каждом уроке развивается устная речь, поэтому это умение мы не включаем в перечень формируемых явлений, который даем на каждый урок.

Каждый урок должен начинаться с организационного момента, во время которого учитель знакомит учащихся с темой урока, раскрывает его этапы и называет виды деятельности, которую предстоит ученикам осуществить на уроке.

Рубрика оборудование включает все приборы и материалы, которые будут использоваться, как во время проведения демонстраций, так и во время проведения фронтальных опытов.

Раскрывая основные понятия урока, авторы руководствовались следующим. Если в учебнике материал раскрыт полно и не требует дополнения, то в рубрике основные понятия урока он дается конспективно. Если же материал дается не полно, по мнению авторов планирования, и требует дополнения, тогда дополнительный материал дается более подробно.

Также мы поступили и с описанием демонстраций. Если демонстрация хорошо известна, описана в литературе, обеспечена стандартным оборудованием, то она только называется. Если же авторы предлагают новую демонстрацию или модернизируют известную, то они описывают ее более подробно.

В рубрике домашнее задание авторы часто предлагают набор задач, которых нет в учебнике. Эти задачи учитель либо пишет на доске, либо диктует их, а ученики переписывают их в тетради.

 Девятый класс это последний год, завершающий основное образование школьников. Именно этот год во многом определяет выбор дальнейшего образования. Профильное обучение начинается с 10 класса. Мы должны не только познакомить детей с достижениями физики, но и научить их применять полученные знания при изучении других предметов.

К сожалению, методики, да и устойчивого, отработанного учебника, отвечающего требованиям поставленной цели для девятого класса в настоящее время пока нет, поэтому большая нагрузка ложится на учителя, как при планировании, так и в подборе материала. Подход, используемый нами при изложении темы «Электромагнетизм» существенно отличается от подхода учебника. В частности, добавлен материал по электростатике, который необходим для понимания процессов образования и распространения электромагнитных волн.

Уровень изложения предполагаемый авторами достаточно высок, учитель может сам упростить изложение или сократить некоторые задания и упражнения, дав возможность ученику выбрать задание наиболее подходящее для него по интересам и по способностям..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тематическое планирование курса физики 9 класса.

 

 

№№

Тема

Кол-во часов

1

Введение в курс 9 класса. Методы физики

1 час.

2.

Кинематика

14

3.

Электромагнетизм

6

4.

Движение по окружности

8

5.

Механические колебания и волны. Звук.

13

6.

Электромагнитное поле

11

7

Строение атома и атомного ядра

13

6.

Резерв

2

 

Примерное поурочное планирование. Планы уроков.

 

Введение в курс 9 класса. (1 час)

Образовательно-развивающие цели: сформировать четкие представления о методах изучения: наблюдениях, гипотезе, эксперименте, теории, модели.

Воспитательные: раскрыть современные представления о строении материи, динамические и статистические закономерности, влияние условий на характер протекания физических процессов

Урок 1.         Физические методы изучения природы. Предмет физики. Экспериментальный и теоретический методы изучения природы.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются понятия о методах изучения: наблюдениях, эксперименте, гипотезе, теории, модели.

Тип урока: комбинированный.

Формируемые умения: построение гипотез, мысленных экспериментов, теорий,  понятий, умение коллективно работать. 

Оборудование: модель движения Земли вокруг Солнца, глобус, трубка Ньютона, измерительные приборы, портреты ученых.

 

Ход урока.

I. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Особенности 9 класса. Подчеркнуть, что в этом классе будет происходить не только изучение нового материала, но и повторение, обобщение пройденного. Этот  курс является завершающим в системе основного образования.

Понятие – форма мышления, отражающая существенные свойства, связи и отношения предметов и явлений. Основной функцией понятия является выделение общего посредством отвлечения от всех особенностей отдельных предметов.

Модель, мысленный или условный образ объекта или явления, отражающий характерные свойства оригинала.

Моделирование – исследование явлений или объектов путем построения и изучения их моделей.

Гипотеза – предположение, один из этапов создания теории.

Теория – форма научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Критерием истинности и основой развития теории является практика.

Наблюдения – обобщения – гипотеза – эксперимент – следствия – теория.

П. Закрепление нового материала.

Ответьте на вопросы (устно).

1.      Приведите примеры наблюдений описанных в литературе.

2.     Назовите известные вам эксперименты.

3.     Приведите примеры понятий.

4.     Покажите, что существуют, по крайней мере, два понятия «дерево».

5.     Сладкий – это понятие? Докажите.

6.     Движение – это понятие или модель?

7.     Может ли отрезок веревки служить моделью человека?

8.     Какие свойства Земли отражает глобус.

9.     Какие новые свойства мы можем обнаружить, пользуясь глобусом?

10.   Приведите примеры моделей явлений.

Домашнее задание: Записи в тетради. Подготовить рассказ, можно фантастический, о создании новой теории. В рассказе должны применяться термины, определенные на уроке.

 

 

Методические рекомендации.

1. Привести на доске схему материала образовательного стандарта, подчеркнув то, что будет повторяться в 9 классе на более высоком уровне, а что изучаться впервые. Показать возможность улучшить свое понимание физики тем, кто отставал в предыдущие годы.

2. При объяснении нового материала использовать можно не только то оборудование, которое названо, но и любое, которое представляет интерес для учеников и есть в кабинете физики.

3. В течение урока  желательно повторить такие понятия, как вещество, материя, физическое явление, физическое тело, траектория, скорость.

4. Очень важно показать, насколько вырос уровень понимания у ребят  за два года изучения физики.

 

Кинематика.

 

Образовательно-развивающие цели: Сформировать четкие представления о механическом движении.  Ввести понятия системы отсчета,  материальной точки, траектории, скорости, ускорения, перемещения. Уметь решать основную задачу кинематики в простейших случаях..

Воспитательные: раскрыть систему взглядов на мир, способность следовать нормам поведения,  находить кинематические закономерности, влияние условий на характер протекания физических. процессов.

 

Урок 2.        Кинематика. Материальная точка. Система отсчета. 

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как кинематика, механическое движение, система отсчета,  материальная точка, траектория;

Тип урока:  комбинированный.

Формируемые умения: решать задачи, строить определение понятий,  наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов,  анализировать, классифицировать.

 

Оборудование: легкоподвижная тележка, секундомер демонстрационный, тела различной формы, шарик, наклонная плоскость.

 

Ход урока.

I. Опрос.

1.     Заслушивание содержания придуманных рассказов.

2.     Обсуждение наличия основных этапов построения теории в рассказах.

3.     Роль моделей в изучении природы.

4.     Модели объектов и явлений.

П Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Механика, одна из первых, наиболее строгих, теорий в физике. Кинематика – раздел механики, изучающий способы описания механического движения

Положение тела. Необходимость выбора тела отсчета для определения положения.

Система отсчета: тело отсчета, система координат, часы.

Трудности при определении положения тел сложной формы

Материальная точка – модель тела, размерами которого можно пренебречь при определении его положения. Определение положения материальной точки.

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве.

Движение материальной точки является наиболее простым для описания, поэтому построение кинематики начинается с кинематики материальной точки.

Траектория – воображаемая линия, вдоль которой движется тело.

Путь – сумма длин участков траектории, пройденных телом.

Демонстрации

1.     Движущиеся и неподвижные тела.

2.     Относительность движения.

3.     Движение в различных системах отсчета.

IП. Закрепление нового материала.

.

1.     Определение положения тела по его координатам.

2.     Определение координат тела.

3.     Определение координаты тележки в определенный момент времени. (Один ряд парт определяет положение через 2 с после начала движения, другой через 3 и т.д.)

4.     Движение с различными траекториями. Прямая линия, окружность, ломаная линия.

При высокой активности детей производится описание движения модели самолета в случае поступательного движения, а потом в случае движения с вращением.

При низкой активности, ответы на вопросы стр.8 - 9.

Домашнее задание:

Прочитать  записи в тетради и §1. Ответить на вопросы к параграфу.

 Упражнение  1.

Методические рекомендации.

Раскрывая материал о кинематике как  разделе механики, изучающем способы описания механического движения,  подчеркнуть, что в кинематике не рассматриваются причины движения. Мы не обсуждаем, почему муха ползет по стеклу. Нас интересует, как она движется.

Излагая материал о положении тела,  подчеркнуть  необходимость выбора тела отсчета для определения положения. Предложить ученику выйти из класса. Затем пригласить его войти,  и дать задание определить, какой предмет находится в точке с координатами, определенными в его отсутствие.

При изложении вопросов о системе отсчета, теле отсчета, системе координат, часах,  подчеркнуть, что нам важно не только где, но и когда находилось тело в этом месте, например, для того, чтобы встретить человека.

. Показать, что для определения положения очков, или тела человека (тел, обладающих большим числом степеней свободы) приходится приложить значительно больше усилий, чем для определения положения дробинки.

Привести примеры использования модели материальная точка, сформулировать условия ее применимости. Выяснить, можно ли сказать, что материальная точка это просто маленькое тело?

Отметить, что положение материальной точки в нашем мире может быть определено с помощью трех чисел. Желательно показать, что не только прямоугольная система координат может применяться для этого. Если известно, что тело находится на некоторой поверхности, то достаточно двух координат.

Вводя понятие о механическом движении как изменении положения тела в пространстве подчеркнуть,  что  движение всегда связано с телом отсчета. Очень важно, что движется именно тело, а вот движение солнечного зайчика не является механическим движением.

Нам представляется полезным обсудить, почему мы часто говорим о движении, не указывая на тело отсчета. Причиной этого является умолчание, связанное с тем, что мы живем на земле и ее считаем неподвижной. Для моряка таким телом часто является корабль.

При введении понятия траектории как  воображаемой линии, вдоль которой движется тело, подчеркнуть, что траектория – это  геометрическое место точек, в которых находилось тело в процессе движения. Отметить, что след, оставляемый мелом на доске не является траекторией. Это след, а траектория может совпадать в пространстве со следом.

 

Урок 3.        Перемещение. Векторные величины в физике.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как кинематика, механическое движение, система отсчета, материальная точка, траектория; перемещение, проекции перемещения.

Тип урока:  комбинированный.

Формируемые умения: решать задачи на построение перемещений и определение их проекций, строить определение понятий,  наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов,  анализировать, классифицировать.

 

Оборудование: легкоподвижная тележка, секундомер демонстрационный электрический, тела различной формы, шарик, наклонная плоскость.

 

Ход урока.

I.  Опрос.

1.     Роль кинематики в развитии физики.

2.     Определение положения тела с примерами.

3.     Материальная точка.

4.     Основные понятия, используемые при описании движения.

П.  Объяснение нового материала.

Основные понятия урока. 

Скалярные и векторные величины. Перемещение – это направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела. Перемещение является векторной величиной. Обозначается перемещение . Направление перемещения. Проекция вектора – разность между координатами конца и начала вектора. Sx=Δx.  Модуль перемещения – длина отрезка, измеряется в метрах. Обозначают модуль векторной величины тем же знаком, что и вектор, но без стрелочки сверху.

 

 

 

Демонстрации:

1.     Движение тележки с парусом и капельницей вдоль бумажной ленты.

2.     Видеозапись движущегося вдоль линейки шарика и секундомера.

3.     Отклонение бумажной ленточки, прикрепленной к тележке при движении с разными скоростями.

4.     Фотографии или рисунки приборов для определения скорости тела.

 

ПI.  Закрепление нового материала.

Решите задачи.

Задача 3

 

Домашнее задание.

Прочитать записи в тетради и §2. Ответить на вопросы к параграфу.

Упражнение 2.

Методические рекомендации.

Скалярные и векторные величины наиболее трудный для восприятия учащихся материал, поэтому надо уделить, возможно, большее внимание на то, чтобы он был усвоен. Не всегда к моменту прохождения этого материала учащиеся ознакомились с векторами на уроках математики, поэтому мы не ссылаемся на их знания.

Рассматривается вопрос о том, чем характеризовать изменение положения тела. На доске изучаем изменение положения точки. Убеждаемся, что изменение положения нельзя характеризовать путем, т.к. при одном и том же пути точка может оказаться в разных местах.

На основе материала прошедшего урока добиваемся ответа, что изменение положения можно характеризовать изменением координат тела. (сообщить учащимся, что тело и материальная точка, если не оговорено заранее будем употреблять как синонимы).

Решают несколько задач по определению изменения координат точки на плоскости доски. В тетради и на доске решаются задачи по построению векторов, нахождению их проекций. Определяются вектор суммы векторов и произведения вектора на число.

Рассматривают случаи (Δx1>0, Δy1>0), (Δx2>0, Δy2<0). Отмечают отрезки изменения координат на координатных осях. При увеличении координаты ее изменение положительно, при уменьшении отрицательно. На основании рисунка делают вывод, что если изменение положения тела происходило в два этапа, то

Δx = Δx1 + Δx2

Δy = Δy1 + Δy2 с учетом знака изменения.

 

Подобный подход позволяет с меньшими трудностями ввести понятие проекции вектора.

Соединяют точки отрезками и указывают стрелкой направление. Отмечают, что такой направленный отрезок более наглядно показывает, как изменялось положение тела.

При введении понятия о перемещении отмечают, что  векторная величина должна иметь не только направление, но и обладать такими свойствами, как коммутативность сложения, операция умножения на скаляр и т.д. Обозначают перемещение  с индексом внизу.

Работают с полученным рисунком. Выясняют, чем отличаются перемещения?

Модуль перемещения – длина отрезка, измеряется в метрах. Обозначать модуль векторной величины будем тем же знаком, что и вектор, но без стрелочки сверху.  - вектор с модулем равным 3. Довольно часто слово модуль пропускается и используется выражение «тело совершило перемещение 10 метров» вместо фразы «тело совершило перемещение, модуль которого 10 метров». На наш взгляд, подобную замену не стоит считать ошибкой.

В учебнике авторы очень часто употребляют словосочетание «вектор перемещения», поскольку перемещение есть вектор, то вектор вектора является  тавтологией.

Направление перемещения – задается углом между перемещением и одной из координатных осей, чаще всего осью ОХ.

На основании рисунка на доске формулируем правило сложения векторов. Для нахождения суммы двух векторов надо конец одного вектора соединить с началом другого и вектор, соединяющий начало первого с концом второго, будет являться суммой этих векторов.

Произведением вектора на положительное число t является вектор, направленный так же, как и первоначальный, модуль которого в t раз больше. При умножении на отрицательное число, направление вектора изменяется на противоположное.

Два вектора равны, если равны их модули и направления. Таким образом, при параллельном переносе вектор не изменяется.

 

Урок 4.        Решение задач на действия с векторами.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как кинематика, механическое движение, система отсчета,  материальная точка, траектория, вектор.

Тип урока:  комбинированный.

Формируемые умения: строить определение понятий,  наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов,  анализировать, классифицировать.

Оборудование: легкоподвижная тележка, секундомер демонстрационный электрический, тела различной формы, шарик, наклонная плоскость.

 

Ход урока.

I.  Опрос.

Самостоятельная работа. (10 – 15 мин)

(Выполняется на листочках в клетку).

1.     Нарисуйте прямоугольную систему координат. Изобразите произвольный вектор и определите его проекции.

2.     Изобразите в полученной системе вектор, проекции которого Sx = 4 см; Sy = -3 см.

3.     Постройте сумму этих векторов.

4.     Определите проекции суммы.

5.     Постройте вектор равный половине вектора суммы.

Оценка за работу может быть выставлена в журнал

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока. 

Координаты материальной точки.  Перемещение. Скорость тела.

Основной материал.

Для того, чтобы определить координаты движущегося тела надо знать его начальные координаты и перемещение, совершенное телом.

x = x0 +Sx

y = y0 + Sy ,

Что же необходимо для нахождения перемещения тела?

Скорость, величина, характеризующая способность тела быстрее или медленнее совершать то или иное перемещение.

 

Рассмотрим самое простое движение – равномерное прямолинейное.

Равномерным прямолинейным называется такое движение, при котором за любые равные промежутки времени совершаются равные перемещения.

Примером может служить движение тележки с парусом под действием прикрепленной к опускающемуся грузу нити. Через некоторое, достаточно малое, время тележка будет двигаться равномерно, если площадь паруса достаточно велика. Изменяя частоту падения капель, можно показать, что тележка движется равномерно прямолинейно.

То же самое при движении шарика на видеофрагменте.

Траектория прямолинейного равномерного движения – отрезок прямой, что следует из определения. Векторы равны, если они коллинеарные.

Скорость тела можно вычислить как отношение перемещения ко времени, за которое оно совершено.

Перемещение тела при прямолинейном равномерном движении равно произведению скорости на время движения тела..

Демонстрации:

 

ПI. Закрепление нового материала.

1.     Какое движение называется равномерным прямолинейным?

2.     Что показывает скорость тела?

3.     В каких единицах измеряется модуль скорости?

4.     Найдите скорость машины, если, двигаясь равномерно прямолинейно на юг, за полчаса она проходит путь 72 км.

5.     Как выглядит график зависимости проекции скорости от времени при равномерном прямолинейном движении?

6.     Как выглядит график зависимости проекции перемещения от времени при равномерном прямолинейном движении?

 

Домашнее задание.

§4, упр.4.

 

Методические рекомендации.

Наблюдая за движущимися телами, мы отмечаем, что они за одинаковое время могут совершать разное перемещение. Мы предлагаем ввести понятие скорости, как свойства тела, от которого зависит перемещение, совершаемое телом за то или иное время. Подобный подход позволяет уже на раннем этапе сформировать представления о том, что многие свойства объектов зависят от выбора системы отсчета. В защиту данного предложения можно привести примеры того, что энергия и импульс  свойства тела. При изучении материала о действии магнитного поля на частицу, мы будем говорить о том, что это действие зависит не только от заряда частицы, но и от ее скорости. Далее мы говорим о том, как измерить это свойство тела. Простейшим прибором для измерения скорости тележки может быть прикрепленная к ней бумажная ленточка. Объясняем учащимся, что скорость это векторная величина. Одним из способов измерения  скорости тела является измерение перемещения и времени, за которое это перемещение совершается телом. Другим способом может быть использование специальных приборов и установок. Например, спидометр, локатор, анемометр и тому подобные устройства. Важно подчеркнуть, что спидометр автомобиля определяет только модуль скорости, для определения направления скорости надо учитывать положение всего автомобиля.

Показываем, что если скорость тела неизменна, то оно движется равномерно прямолинейно. Это не просто перестановка понятий, отказываясь от аксиоматического построения механики, мы стараемся сделать ее более наглядной, понятной учащимся.

Для нахождения перемещения при равномерном прямолинейном движении скорость надо умножить на время. Демонстрируем это сначала графически, изображая на доске перемещение, как результат умножения скорости на время, а потом переходим к координатному представлению.

Напоминаем вновь, что скорость это вектор, поэтому скорость имеет проекции, а не вектор скорости.

 

 

 

Урок 5.         Ускорение, прямолинейное равноускоренное движение.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как механическое движение, прямолинейное равноускоренное движение, скорость, ускорение.

Тип урока: комбинированный.

Формируемые умения: определение равноускоренного движения, создание модели равноускоренно движущегося тела, нахождение скорости тела при равноускоренном движении.

Оборудование: наклонная плоскость, шарик, секундомер электрический демонстрационный, тележка вертикальной мачтой, к которой прикреплена бумажная ленточка..

Ход урока.

 

I.  Опрос.

1.     Что такое скорость тела? Единицы измерения модуля скорости.

2.     Равномерное прямолинейное движение, как модель движения, при котором скорость практически не изменяется.

3.     Графическое представление равномерного прямолинейного движения.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

1.     Неравномерное движение.

2.     Изменение скорости тела.

3.     Ускорение.

4.     Нахождение скорости при равноускоренном движении.

 

Демонстрации :

 

1.     Движение тележки с прикрепленной ленточкой по горизонтальной поверхности.

2.     Движение тележки с прикрепленной ленточкой по наклонной плоскости.

3.     Движение шарика на нити.

4.     Падение предмета.

 

ПI. Закрепление нового материала.

1.     Автомобиль начал двигаться от светофора, и через 5 секунд его скорость стала 10 м/с . С каким ускорением двигался автомобиль, если его движение прямолинейное равноускоренное?

2.     Мотоциклист движется с постоянным ускорением 2м/с2. За какое время его скорость изменится с 15 м/с до 20 м/с?

3.     Сколько времени длится разгон автомобиля, если он увеличивает свою скорость от 10 м/с до 20 м/с , двигаясь с ускорением 2 м/с2?

4.     *Два шарика с одинаковой скоростью одновременно  подкатились  один к горке, другой - к ямке, повторяющей форму горки. Опишите дальнейшее движение этих шариков. Который из них быстрее достигнет точки В, если в этой точке их скорости снова будут  равны.

 

. Домашнее задание:

§5, упр.5.

 

 

Методические рекомендации.

 

Скорость может быть постоянной или изменяться. Если скорость постоянна, то нам безразлично, сколько времени длится измерение, если скорость изменяется, то измерение должно происходить как можно быстрее. Это справедливо при измерениях любой изменяющейся величины. Температура тела, высота побега бамбука, напряжение в цепи и так далее.

 Ускорение – одно из наиболее сложных для понимания понятий. Прежде всего, мы учимся находить графически  изменение скорости. Подчеркиваем, что изменение это разность между тем,  что стало и тем, что было. Изменение количества денег в кошельке это не, сколько потратил, а сколько получил. Изменение скалярной величины может быть положительным или отрицательным, изменение векторной величины всегда вектор, модуль которого может быть больше или меньше. Показав, что изменение скорости зависит от времени, вводим понятие равноускоренного движения, как движения, при котором скорость тела изменяется за любые равные промежутки времени на равную величину. Напоминаем условие равенства векторов. Только после этого даем определение ускорения. Подчеркиваем, что ускорение векторная величина. Модуль ускорения и его проекции измеряются в м/с2.

Отрабатываем графически формулы.

 

   ;                                   

 

В процессе отработки приводим примеры, когда модуль скорости увеличивается, когда уменьшается, когда остается постоянным. После этого показываем, что наиболее просто исследовать прямолинейное движение, которое происходит, если начальная скорость тела и ускорение коллинеарны. В этом случае мы можем вычислить модуль скорости, зная направление и модуль ускорения. Даем наглядную формулировку для ускорения при прямолинейном равноускоренном движении.  Что оно показывает? Оно показывает,  на сколько метров в секунду изменяется модуль скорости за одну секунду. Для общего случая это не справедливо.

Понятие мгновенной скорости не используется при дальнейшем изучении физики, если посмотреть существующие учебники, поэтому нам кажется излишним ввод этого понятия. Мы просто говорим о скорости или средней скорости, подобно тому, как можно говорить о среднем росте человека за сутки и росте в данный момент времени.

Выписываем формулы для модуля скорости при равноускоренном  прямолинейном движении. Решаем устные задачи. Требуем, чтобы ответ давался в полном виде с повторением формулировки задачи. Например, если начальная скорость тела два метра в секунду, и оно будет двигаться с ускорением три метра в секунду за секунду, направленным в ту же сторону в течение четырех секунд, то скорость тела станет четырнадцать метров в секунду.

 

Урок 6.         Перемещение при равноускоренном движении.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как ускоренное движение, прямолинейное равноускоренное движение, скорость, ускорение, формулы для скорости и перемещения при прямолинейном равноускоренном движении.

Тип урока: комбинированный урок

Формируемые умения: решение задач на нахождение параметров равноускоренного движения, применение формул.

Оборудование:  тележки  легкоподвижные, секундомер, грузы на блоке.

Ход урока.

I. Опрос:

1.     Что такое ускорение? Единицы измерения ускорения.

2.     Какое движение называют неравномерным?

3.     Собака бежит по прямой и за каждую секунду пробегает 4 м. Можно ли утверждать, что собака бежит равномерно прямолинейно?

 

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

1.     Перемещение.

2.     Начальная и конечная скорость.

3.     Формула для вычисления скорости.

4.     Формула для вычисления ускорения.

5.     Перемещение при равноускоренном движении.

 

Демонстрации:

1. Движение тележки по наклонной плоскости с начальной нулевой скоростью.

2. Движение двух грузов, подвешенных на нити, перекинутой через блок.

 

Основной материал.

На основании эксперимента можно заключить, что перемещение при равноускоренном движении первоначально покоящегося тела равно , если же начальная скорость тела равна , то перемещение можно найти по формуле . При прямолинейном движении можно использовать полученные формулы для проекций перемещения, начальной скорости и ускорения.

ПI. Закрепление нового материала.

1.     Построить перемещение и скорость тела, начальная скорость которого направлена под углом 45 градусов к горизонту, ускорение направлено вертикально вниз, для времени равного 3 секундам. Модули выбрать так, чтобы рисунок поместился на доске полностью.

2.     Какое перемещение совершит тело за 5 секунд, если начальная скорость тела равна нулю, а ускорение 10 м/с2?

3.     Какое перемещение совершит тело за то же время, если модуль его начальной скорости  равен 5 м/с и направлена она в ту же сторону, что и ускорение?

4.      Решить предыдущую задачу для случая противоположных направлений скорости и ускорения.

. Домашнее задание:

Упр. 7,8.

Методические рекомендации.

Объяснение начинаем с демонстрации прямолинейного равноускоренного движения из состояния покоя. Устанавливаем, что пути проходимые телом при равноускоренном движении не прямо пропорциональны времени. Эмпирически выводим формулу   . Показываем, что означает эта формула в графическом представлении. Делаем вывод, что при начальной нулевой скорости и постоянном ускорении тело движется прямолинейно.  Для этого достаточно, построить на доске вектор, равный половине произведения квадрата времени на ускорение.

После отработки полученной формулы. Можно перейти к случаю, когда начальная скорость не равна нулю. Используем принцип относительности движения. Пусть в некоторой системе отсчета начальная скорость  равна нулю, перемещение за время t можно найти по формуле   . В системе отсчета, движущейся относительно первой со скоростью , перемещение будет равно сумме перемещения тела относительно первой системы отсчета и перемещения системы отсчета, которое равно . Исходя из этого получаем -   Но это и есть перемещение равноускоренно движущегося тела, начальная скорость которого равна    .

Показываем на доске построение вектора перемещения, как суммы двух векторов для нескольких случаев.

·       Ускорение и начальная скорость образуют острый угол.

·       Ускорение и начальная скорость  образуют тупой угол.

·       Ускорение и начальная скорость параллельны.

 

 

Урок 7.         Лабораторная работа №1. Определение времени реакции. Оценка погрешностей.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как скорость, ускорение, равноускоренное движение, относительная и абсолютная погрешность. Эту работу мы предлагаем провести вместо лабораторной работы №1  учебника, которая как правило вызывает затруднения и оборудование для которой есть не в каждой школе.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Формируемые умения: измерение времени и перемещений, вычисление погрешностей.

Оборудование:   лист бумаги, линейка.

Ход урока.

Определение времени реакции

Цель работы: мотивированное закрепление формулы  и  следствия из нее , использование понятий относительной и абсолютной погрешности.

Ход работы.

Учащимся сообщается, что при падении тело движется с ускорением 9,8 м/с2. После этой работы легче усваивается материал о свободном падении тел.

На стене на уровне головы ученики делают отметку. Верхний конец линейки совмещается с отметкой и удерживается одним учеником. Рука, удерживающая линейку, прикрывается листом бумаги, чтобы второй ученик (испытуемый) не мог видеть начала движения руки. Испытуемый, располагает свою руку так, чтобы максимально быстро остановить линейку, прижав ее к стене сразу после начала ее движения. Эксперимент проводится шесть раз. Каждый раз измеряется расстояние, которое пройдет линейка до остановки. Явные промахи не учитываются. Вычисляется время для каждого опыта, а затем находится среднее время реакции.

. Домашнее задание:

Измерить скорость реакции у своих родных.

Р.- 182, 192.

Методические рекомендации.

 

Для сильных учеников можно дать задание посчитать среднее расстояние, а затем вычислить по усредненному расстоянию время реакции. Сравнить его со средним времени реакции. Результаты будут различными. В качестве примера можно привести данные и результат, полученный одной из групп.

 

Расстояние

Время

см

 

19

0,20

22

0,21

18

0,19

21

0,21

24

0,22

20

0,20

Среднее

Среднее

20,67

0,21

 

Если есть возможность, то удобно использовать, как это делаем мы программу Excel. Достаточно одного компьютера на класс. При использовании формата с двумя знаками после запятой, результат одинаков – 0,21. Но в четвертом знаке появляются отличия - 0,20537 и 0,20514

Перед выполнением работы даются определения относительной и абсолютной погрешностей. В ходе работы ученики должны определить эти погрешности.

 

Урок 8.        Относительность движения. Скорость и ускорение при переходе из одной системы отсчета в другую.

На этом уроке углубляются понятия относительности движения. 

Тип урока: комбинированный

Формируемые умения:  нахождение скорости и траектории при переходе из одной системы отсчета в другую, графическое решение задач.

Оборудование:  легкоподвижная тележка с закрепленным маятником, игрушечные модели машин. 

Ход урока.

I. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Относительная скорость. Закон сложения скоростей. Нахождение относительной скорости.

Перемещение в различных системах отсчета. Относительность перемещений.

Формула для перемещения при равноускоренном движении с начальной скоростью.

Демонстрации:

1.     Относительность покоя и движения.

2.     Относительность траектории.

II. Закрепление нового материала:

1.     Может ли человек, находясь на движущемся эскалаторе метро, быть в покое в системе отсчета, связанной, связанной с земле?

2.     Скорость велосипедиста 36 км/ч, а скорость встречного ветра 4 м/с. Какова скорость ветра в системе отсчета, связанной с велосипедистом?

3.     Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями 36 км/ч и 54 км/ч. Пассажир, находящийся в первом поезде, замечает, что второй поезд проходит мимо него в течении 6 с. Какова длина второго поезда?

 

Домашнее задание:

§9, упр. 9.

 

Методические рекомендации.

Мы используем формулы перехода из одной системы отсчета в другую для получения зависимости перемещения от начальной скорости, ускорения и времени.

Сначала, рассматривая движение двух тел, находим, что 21= 2- 1, где 21- перемещение второго тела относительно первого (обращаем внимание на порядок следования индексов), 2 и 1 соответственно перемещения второго и первого тела. Затем, разделив обе части уравнения на Δt, получаем 21= 2 - 1.

Закрепляем материал графическим решением задач.

Задача 1. На каком минимальном расстоянии от столба проедет велосипедист.

 

 

 

 

 

 

 

 


Обращаем внимание на то, что скорость велосипедиста дана относительно столба, траектория также построена нами относительно столба.

После решения задачи 1 полезность векторного представления скоростей иллюстрируем следующей задачей.

 

Задача 2. На каком минимальном расстоянии друг от друга проедут тепловоз и мотоциклист, движущийся к переезду по дороге составляющей острый угол с рельсами?

После этого, формулируем закон изменения скоростей при переходе к системе отсчета, движущейся с некоторой скоростью. Показываем, что если тело в одной системе отсчета движется равноускоренно с начальной скоростью, равной нулю, то в другой системе его начальная скорость не равна нулю. Используя правило сложения перемещений, получаем искомую формулу   .

Далее показываем векторный характер полученного уравнения.

Решаем графическую задачу на нахождение перемещения тела за 2, 3, 4 и 5 секунд при условии, что начальная скорость направлена под углом к горизонту, а ускорение вертикально вниз. Решение сводится к нахождению суммы двух векторов, стоящих в правой части формулы.

Для прямолинейного равноускоренного движения векторы можно заменить их проекциями, которые равны их модулю со знаком плюс или минус в зависимости от направления скорости и ускорения.

Урок 9.        Решение задач на формулы прямолинейного равноускоренного движения.

На этом уроке обобщается знание закономерностей прямолинейного равноускоренного движения. Раскрываются и отрабатываются навыки составления моделей по условию задачи, решению простейших задач на прямолинейное равноускоренное движение. Формируется культура оформления задач.

.

Формируемые умения: понимание условия задачи, оформление задачи, построение моделей по условию задачи., перевод единиц в систему СИ, решение квадратных уравнений, построение графиков.

Ход урока.

I.  Опрос.

1. Какое движение называется равноускоренным?

2. Как изменяется скорость при равноускоренном движении?

3. По какой формуле вычисляется скорость при равноускоренном движении?

4. По какой формуле вычисляется перемещение при равноускоренном движении?

5. Как вычислить путь, если известны начальная и конечная скорости при известном ускорении?

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

1.     Равноускоренное движение.

2.     Формулы равноускоренного движения.

3.     Решение квадратных уравнений.

4.     Создание рисунка к задаче.

5.     Составление условия по рисунку.

6.     Формализация задачи.

7.     Построение графиков.

III. Решение задач.

Задача 1

Камень брошен по вертикали с высоты Н. В момент времени t он оказался на высоте Н/2. Найти начальную скорость камня, если Н=100 м, t=5 c. Изобразите графически, как менялась скорость.

Задача 2

Тело, двигаясь без начальной скорости, прошло за первую секунду 1 м, за вторую 2 м, за третью 3 м, за четвертую 4 м и т.д. Может ли такое движение быть равноускоренным? Постройте график.

Задача 3

Тело, имея начальную скорость V0 = 1 м/c, двигалось равноускоренно и пройдя некоторое расстояние приобрело скорость V = 7 м/с. Какова была скорость тела на половине этого расстояния

Задача 4

В момент, когда трамвай имеет скорость 10 м/с, включают тормоза. При каком ускорении он пройдет за 2 с путь 8 м? Постройте график зависимости пути от времени.

 

 

. Домашнее задание:

Р. – 61, 63,69, 72, 78, 83.

 

 

Методические рекомендации.

При решении задач особое внимании обращаем на то, что к каждой задаче должен быть рисунок. Создание рисунка является необходимым элементом в процессе построения модели рассматриваемого явления. Полезно сделать несколько рисунков по условию задач. Большой интерес у учащихся вызывает предложение составить условие задачи по схематическим рисункам на доске. Например: квадратик с двумя стрелочками, направленными в противоположные стороны может трактоваться детьми, как тормозящий поезд или как пуля, пробивающая доску.

Уже на первом этапе обращаем внимание на правильность оформления решения. Обязательным условием должно являться получение ответа в общем виде и проверка размерностей. Ответ, полученный в общем виде необходимо проанализировать.

Перед тем, как начать решение задач, желательно объяснить учащимся, что есть тренировочные задачи, в которых условие формализовано (примером такой задачи может служить приведенная в следующем абзаце), но большинство задач, встречающихся в жизни, требуют формализации. При их решении надо сначала создать модель, формализовать условие.

Пример такой задачи. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 20 м/с, через какое время это тело будет на высоте 15 м?

При решении задачи на нахождение времени движения, мы исследуем дискриминант квадратного уравнения на его знак, чтобы можно было в дальнейшем определять физический смысл двух решений.

У большинства учащихся решение этой задачи не вызывает трудностей, помогает и то, что числовые значения подобраны таким образом, что ответ получается в целых числах – 1 и 3 секунды. Затруднения появляются после вопроса о том, какое значение является правильным.

Задача, требующая формализации. Автомобиль двигался со скоростью 20 м/с. Через 1 с после начала торможения двигателем, его скорость стала 15 м/с. Какой путь пройдет автомобиль до остановки, если эффективность торможения не изменится.

Формализуем условие.

Тело имело начальную скорость    . Через  его скорость стала . Какой путь пройдет тело до остановки, если его ускорение оставалось постоянным?

Урок 10.     Контрольная работа №1

На этом уроке

Вариант 1

1. Можно ли считать воздушный шар материальной точкой при определении архимедовой силы FA, действующей на шар в воздухе? (FA= ρвоздуха g • Vшара).

2.  Мяч, упав с высоты 2 м и, отскочив от земли, был пойман на высоте 1 м.  В обоих направлениях мяч двигался вдоль вертикальной прямой. Определите путь и перемещение s мяча за все время его движения.

3. Два автомобиля движутся по прямолинейному участку шоссе. На рисунке  изображены графики проекций скоростей этих автомобилей на ось ОX, параллельную шоссе.

а) Как  движутся автомобили, равномерно или равноускоренно?

б) Как направлены их скорости по отношению друг к другу?

в) С какой по модулю скоростью движется первый автомобиль? второй?

 

4. Скорость скатывающегося с горы лыжника за 3 с увеличилась от 0,2 м/с до 2 м/с. Определите проекцию вектора ускорения лыжника на ось ОX, направленную вдоль скорости его движения.

5.  Поезд движется со скоростью 20 м/с. Чему будет равна скорость поезда после торможения, происходящего с ускорением 0,25 м/с2, в течение 20 с?

6. На рисунке  показано, как меняется с течением времени проекция вектора скорости тела. Пользуясь графиком, определите проекцию ах, и модуль а вектора ускорения, с которым движется тело.  

7. Поезд  движется  прямолинейно  со  скоростью 15м/с. Какой путь пройдет поезд за 10с торможения, происходящего с ускорением 0,5 м/с2?

Вариант 2

1.  Можно ли считать земной шар материальной точкой при определении времени восхода солнца на восточной и западной границах России?

2. Средняя точка минутной стрелки часов находится на расстоянии 2 см от центра циферблата. Определите путь и перемещение s этой точки за 30 мин, если за час она проходит путь, равный 12,56 см.

3. Два автомобиля движутся по прямолинейному участку шоссе. На рисунке  изображены графики проекций скоростей этих автомобилей на ось ОX, параллельную шоссе.

а) Как движутся автомобили: равномерно или равноускоренно?

б) Как направлены их скорости по отношению друг к другу?

в) С какой по модулю скоростью движется первый автомобиль? второй?

 

4. Скатившийся с горы лыжник в течение 6 с двигался прямолинейно по равнине. При этом его скорость уменьшилась от 3 м/с до 0. Определите проекцию вектора ускорения на ось ОX, и ускорение.

5. Какую скорость приобретет автомобиль при разгоне с ускорением 0,4 м/с2 в течение 10 с, если начальная скорость движения автомобиля была равна 10м/с?

6. На рисунке показано, как меняется с течением времени проекция вектора скорости тела. Пользуясь графиком, определите проекцию ах и модуль вектора ускорения, с которым движется это тело, если движение прямолинейное и начальная скорость направлена вдоль оси ОХ.

7. Какое перемещение совершит самолет за 10 с прямолинейного разбега при начальной скорости 10 м/с и ускорении 1,5 м/с2?

[ Эта и последующие контрольные работы взяты из пособия Физика 9, Е.М.Гутник и др., Тематическое и поурочное планирование. Частично отредактированы.]

Динамика

Урок 11.     Инерциальные  системы отсчета. Первый закон Ньютона.

На этом уроке повторяются понятия системы отсчета, действия, силы трения и силы упругости из курса 7 класса. Формируется представление об инерциальных и неинерциальных системах отсчета. Учащиеся знакомятся с именами ученых, создавших базис классической механики.

Тип урока: Комбинированный.

Формируемые умения: формулировать определение инерциальной системы отсчета, распознавать возможности использования этой модели.

Оборудование: тела равного объема, легкоподвижные тележки, мятник, модели автомобиля..

Ход урока.

I. Анализ результатов контрольной работы.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Причиной ускорения тела в системе отсчета, связанной с землей, является действие на него других тел.

Мгновенно тело изменить свою скорость не может. (Явление инерции)

Если на тело не действуют другие тела, то оно движется равномерно прямолинейно или покоится относительно инерциальной системы отсчета. (Первый закон Ньютона)

Инерциальной системой отсчета называется такая СО, относительно которой свободное тело движется без ускорения.

В инерциальных системах отсчета (ИСО)причиной ускорения может быть только действие на тело других тел или полей.

Неинерциальной является такая СО, относительно которой тела могут двигаться с ускорением, даже в том случае, если на них ничего не действует.

ИСО – это модель такой СО, для которой можно считать, что выполняется первый закон Ньютона.

 

Демонстрации:

1.     Явление инерции при выбивании линейкой нижних брусочков из набора тел равного объема.

2.     Отсутствие ускорения у тележки, относительно другой, если та движется равномерно, и появление этого ускорения при ускоренно движущейся относительно земли тележки отсчета.

3.     Демонстрации явления инерции по усмотрению учителя.

III. Закрепление нового материала.

1.   На тело не действуют другие тела. Как движется тело относительно земли?

2.   Под действием какого тела разгоняется лодка?

3.   Под действием какого тела вы разгоняетесь или поворачиваете на велосипеде?

4.   * Почему при резком торможении автобуса люди кивают головой в сторону водителя?

Домашнее задание:

§ 10, упр. 10

 

 

Методические рекомендации.

Анализируя различные случаи механического движения, не называя СО, убеждаем учащихся в том, что тело «стремится сохранить свою скорость постоянной».

Сообщаем, что, анализируя движение тела по наклонной плоскости, Галилей пришел к выводу, что тело, скатывающееся вниз, увеличивает свою скорость, поднимающееся вверх – уменьшает. Следовательно, при движении по горизонтальной плоскости без трения и сопротивления воздуха скорость изменяться не будет.

Он сформулировал принцип инерции: тело, имеющее горизонтальную скорость и не подвергающееся действию других тел, сохраняет эту скорость, и будет двигаться в заданном направлении вечно.

После того, как это утверждение становится достаточно очевидным для учеников, приводим примеры ускоренного движения  без внешнего воздействия в неинерциальных СО. Например, относительно колеблющегося маятника брусочек, стоящий на столе меняет свою скорость. Солнце относительно Земли движется по замкнутой траектории, следовательно, его скорость изменяется.

Разрешаем конфликт убеждений формулировкой понятия ИСО.

В заключение урока можно проиллюстрировать материал анализом геоцентрической и гелиоцентрической системы. Птолемей и Коперник для описания движения небесных тел пользовались различными СО.

Урок 12.     Второй закон Ньютона

На этом уроке повторяются понятия инерциальных и неинерциальных систем отсчета. Раскрывается смысл понятий силы и массы. Единицы их измерения.  Повторяются и анализируются способы измерения массы и силы. Отрабатываются навыки изображения сил на рисунках.

Тип урока: комбинированный

Формируемые умения: логическое мышление, лаконичность выражения мысли, чтение графиков, решение простейших задач на второй закон Ньютона.

Оборудование: Легкоподвижные тележки, динамометры, набор гирь, блок, нить.

Ход урока.

I. Опрос.

1.     Что такое система отсчета?

2.     Зависят ли процессы, которые мы наблюдаем от выбора СО?

3.     Как изменяется скорость тела при переходе от одной СО к другой?

4.     Может ли меняться ускорение при переходе от одной СО к другой?

5.     Какие СО называются инерциальными?

6.     Первый закон Ньютона.

7.     Какие СО называются неинерциальными?

8.     Солнце состоит из вещества находящегося в состоянии близком к газу. Почему оно не может быть телом отсчета.

9.     Если бы Солнце было твердым телом, то СО, связанная с ним была бы инерциальной?

.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Зависимость ускорения от свойств тела. Масса тела, сравнение масс.

Зависимость ускорения тела от действия на него. Сила, единица силы.

Сила, величина, характеризующая действие одного тела на другое в инерциальной системе отсчета.

Второй закон Ньютона

Физические величины, измерение величин, система единиц.

Сила тяжести, сила упругости, силы трения, сложение сил.

Демонстрации:

1.     Зависимость ускорения от массы тела в ИСО.

2.      Зависимость ускорения тела от действующей на него силы в ИСО.

III. Закрепление нового материала.

1. На рисунке изображен график зависимости проекции скорости движения тела от времени. 1) Определите вид движения. Каким образом можно заставить тело двигаться таким образом? 2) Изобразите графически зависимость от времени: а) проекции ускорения тела; б) проекции силы, приложенной к телу, массой 2 кг.

2. По графику зависимости силы от времени постройте зависимость скорости и ускорения от времени (начальная скорость движения равна нулю). Массу тела считать равной 2 кг. Движение прямолинейное

3. На рисунке дан график зависимости от времени проекции скорости тела массой 5 кг. Построить график зависимости проекции силы, действующей на тело на каждом этапе движения.

 

Домашнее задание:

§ 11, упр. 11 ( 3,4,5), Р. – 135.

 

Методические рекомендации.

Законы  Ньютона в школе трактуются как законы природы. Но это не только законы, отражающие правила богов, это еще и определения, с помощью которых мы можем понимать эти законы. Первый закон позволил выбрать ИСО, в которой причины изменения скорости тела всегда можно найти.

Во втором законе (принципе) Ньютон определяет, что такое инертность тела, как свойство, от которого зависит получаемое телом ускорение. Вводит физическую величину, характеризующую это свойство – массу. Масса - это не вес, который в то  время уже хорошо умели измерять, это именно масса. Тело может не иметь веса, обладать отрицательным весом, но масса у него всегда положительна и не равна нулю. На основании утверждения столь простой зависимости между массой тела и ускорением вводится определение силы, как величины характеризующей взаимодействие тел. Привычная для нас формула    содержит определение массы, силы и взаимосвязь между ними в инерциальных системах отсчета очень важно подчеркнуть, что именно в инерциальных..

Несколько слов об определениях.

Инертность – свойство тела. Масса - физическая величина, характеризующая это свойство. Редкий случай, когда свойство и физическая величина обозначаются разными словами. Далее сложней и придется по контексту различать, что подразумевают под словом, например, заряд. Заряд – это и свойство тела, и физическая величина, а иногда и тело, имеющее заряд не равный нулю.

Урок 13.     Третий закон Ньютона

На этом уроке закрепляются понятия системы отсчета, действия, силы трения и силы упругости. Развиваются  представления об инерциальных и неинерциальных системах отсчета. Подготавливается база для дальнейшего изучения закона сохранения импульса.

Тип урока: комбинированный

Формируемые умения: монологическая и диалогическая речь, использование знаний в стандартной ситуации, оформление решения задач.

Оборудование: легкоподвижные тележки, динамометры, набор грузов массой 1, 2, 5 кг.  

Ход урока.

I. Опрос.

1.     Первый закон Ньютона.

2.     Второй закон Ньютона.

3.     Решение на доске задач из домашнего задания.

4.     Желающие самостоятельно решают задачи из карточек, подготовленных учителем.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Тела взаимодействуют с равными по модулю и противоположно направленными силами.

Эти силы имеют одну природу.

Приложены силы к  разным телам, поэтому действие их может быть различным. Если одинаковые силы действуют на нос и на кулак, то ощущения разные.

Из третьего закона Ньютона следует, что тело, взаимодействуя только со своими частями, не может получить ускорение. Мюнхгаузен не мог вытащить себя за косичку.

Демонстрации:

1. Опыты иллюстрирующие третий закон Ньютона.

III. Закрепление нового материала.

1.     Что такое сила?

2.     Можно ли в музее найти экспонат с названием сила?

3.     Приведите примеры различных взаимодействий, указывая пары сил.

4.     Сформулируйте третий закон Ньютона.

5.     Сделайте рисунок, изобразив все силы, по условию: автомобиль разгоняется на участке дороги, наклоненному к горизонту под некоторым углом.

 

Домашнее задание:

§12, упр. 12 (3), Р. – 144, 146.

 

Методические рекомендации.

Материал урока хорошо изложен в параграфе учебника. В процессе закрепления ученики должны приобрести навык анализа сил, действующих на тела при решении задач. Это важно в тех случаях, когда мы рассматриваем движение нескольких взаимодействующих тел. Так, если транспортер действует на кирпич с силой трения, то и кирпич действует на него с такой же по модулю силой. Девиз: на рисунках силы изображаем парами.

Урок 14.     Свободное падение тел.

На этом уроке повторяются понятия силы тяжести, равноускоренного движения, зависимость скорости и перемещения от времени при равноускоренном движении. Закрепляются знания законов Ньютона. Оценивается степень усвоения пройденного материала.

Тип урока: комбинированный

Формируемые умения: построение модели явления, решение стандартных задач по кинематике и динамике.

Оборудование: трубка Ньютона, вакуумный насос, монета с бумажным кружком такого же размера, установка для демонстрации №3 (два шарика, полка, металлическая линейка, молоточек, штатив).

Ход урока.

I. Опрос.

Проверочная работа на 15 -20 минут.

1.     Сформулировать законы Ньютона.

2.     Сделать рисунок для задачи «Определить силу натяжения каната, соединяющего буксир с баржей», указав на нем все действующие силы стрелками.

3.     С каким ускорением будет двигаться тело массой 10 кг, если на него в противоположных направлениях действуют силы 20Н и 30Н

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Демонстрации Галилея шаров, падающих с Пизанской башни.

Свободное падение без начальной скорости.

Свободное падение с начальной скоростью, направленной под прямым углом к горизонту.

Ускорение тел при свободном падении.

Сила тяжести – сила, характеризующая взаимодействие тела и Земли.

Вес – сила, с которой тело растягивает нить подвеса, или действует на горизонтальную подставку.

Зависимость ускорения свободного падения и силы тяжести от широты места и высоты над уровнем моря.

Гравиметрия.

Ускорение свободного падения на других планетах.

Демонстрации:

1.     Падение тел в воздухе и в разреженном пространстве (трубка Ньютона).

2.     Движение тела, брошенного вертикально вверх.

3.     Одновременное падение двух шариков, один из которых первоначально покоился, а второй имел скорость направленную горизонтально.

4.     Движение монеты и бумажного кружка раздельно, при наложении кружка сверху и снизу.

III. Закрепление нового материала.

1.     Какие опыты доказывают, что все тела у поверхности Зем­ли, если на них не действуют силы сопротивления, падают с постоянным ускорением?

2.     Тело падает без начальной скорости. Какова его скорость после 2 с падения?

3.     Каков ваш вес тела?

4.     Камень бросили горизонтально. Определите глубину ущелья, если камень достиг его дна за 4 с.

Домашнее задание.

§ 13 (ознакомительно),14 упр. 13 (2,3), 14.

 

Методические рекомендации.

Материал этого урока позволяет повторить формулы равноускоренного движения и подготовить учащихся к пониманию закона всемирного тяготения. Параграф 13 большой по объему, поэтому его можно рекомендовать для ознакомления, а §14 законспектировать.

Мы предлагаем в материал урока включить понятие веса тела, причиной которого в обычных условиях является сила тяжести, но не рассматривать вес тела в ускоренно движущемся помещении, чтобы вернуться к нему при изучении спутников.

Урок 15.     Силы природы Закон всемирного тяготения..

На этом уроке повторяются понятия силы тяжести, силы упругости, силы трения, равноускоренного движения, излагается история открытия закона всемирного тяготения, математическая формулировка этого закона и область его применения.

 Тип урока: комбинированный.

Формируемые умения: делать выводы, анализировать результаты наблюдений и эксперимента.

Оборудование: портрет Ньютона, трибометр, динамометр.

Ход урока.

I. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Свободное падение – движение под воздействием Земли.

Луна движется вокруг Земли также под  ее действием.

Сила тяжести действует на все тела около Земли, она пропорциональна массе тела.

Сила действия равна по модулю силе противодействия, значит любое тело, включая Луну, действует на Землю и это действие пропорционально массе Земли.

Закон всемирного тяготения.

Сила притяжения между двумя материальными точками (или однородными шарами) массой m1 и m2, расположенными на расстоянии R, прямо пропорциональна массам и обратно пропорциональна расстоянию. Направлена она вдоль линии, соединяющей точки.

; G = 6,7.10-11  Н м2/кг2 – гравитационная постоянная. Этот коэффициент был измерен английским ученым Г. Кавендишем (1731 – 1810). В 1798 году он проводил опыты со свинцовым шаром массой 157 кг и двумя малыми шарами массой по 800 г. Основная цель опыта Кавендиша состояла в измерении силы, с которой сферические тела притягивались друг к другу. Кавендиш воспользовался крутильными весами - очень чувствительным прибором, который изобрел его соотечественник Д. Митчел. Схема классического опыта Кавендиша изображена на рис

 Прибор состоял из легкого стержня  с металлическими шариками  на концах, подвешенного на тонкой нити . По середине стержня было установлено зеркальце, которое отражало падающий на него луч света. К маленьким подвижным шарикам Кавендиш  подкатывал большие свинцовые шары, к которым притягивались маленькие шарики. По углу закручивания нити ученый определил значение силы притяжения. Этот угол отмечался на шкале  , отраженным от зеркальца лучом света. Маленькие шарики имели массу по 800 г, большие - по 157 кг каждый. Расстояние между центрами притягивающихся шаров было порядка 0,2 м. Замечательно, что полученное ученым значение коэффициента пропорциональности, лишь на 1% отличается от современного и равно  6,7 10-11 Нм2/кг2.

Кавендиш – ученый, который взвесил Землю

II. Закрепление нового материала.

Вопросы и задачи после параграфов домашнего задания.

Домашнее задание.

§ 15,16 упр. 15

Методические рекомендации.

Материал этого параграфа будет использоваться при изучении свойств электромагнитного поля, закона Кулона. Поэтому важно подчеркнуть обратную квадратичную зависимость силы от расстояния между взаимодействующими телами.

В целом изложение материала ведется на ознакомительном уровне, но ученики должны воспроизводить формулу закона всемирного тяготения  и выражение для ускорения свободного падения. В дальнейшем ускорение свободного падения будет трактоваться как силовая характеристика гравитационного поля. Не смотря на то, что в параграфе понятие поля не упоминается, учитель при объяснении может поставить перед учениками проблему взаимодействия тел на расстоянии.

Для учеников гуманитарной направленности можно больше внимания уделить личности Г. Кавендиша, эпохе, в которой он жил, тем трудностям, с которыми он сталкивался при подготовке к проведению своего знаменитого опыта. Интересно подсчитать ускорение, с которым могли двигаться маленькие шарики в опыте Кавендиша и какой путь они проходили за минуту

Ученики самостоятельно могут провести анализ технических возможностей того времени, подготовить доклад о приливах и отливах океана. Обратить внимание на величину периода, с которым происходят приливы и отливы, и зависимость приливов и отливов от фазы Луны.

 

Урок 16.     23. Движение по окружности.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как период, частота, угловая линейная скорость, центростремительное ускорение.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

I. Опрос.

1.     Закон всемирного тяготения.

2.     Гравитационная постоянная.

3.     Как определили массу Земли.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Равномерное движение по окружности.

Направление  скорости при движении по окружности

Период и частота. (Угловая скорость).

Центростремительное ускорение.

Направление центростремительного ускорения.

Ускорение, при движении тела по окружности, перпендикулярно скорости во всех точках окружности, т.е. направлено по радиусу к центру, и называется центростремительным ускорением.

Демонстрации:

1.     Направление скорости при движении по окружности.

2.     Линейная и угловая скорость при равномерном движении по окружности.

III. Закрепление нового материала.

1.     Шарик рулетки, пущенный умелой рукой, движется со скоростью 10 м/с. Чему равен период обращения шарика, если радиус бортика 30 см? Каково ускорение шарика? Сколько кругов он пройдет за одну секунду?

2.     Какова скорость Земли, если считать, что она движется вокруг Солнца по окружности радиусом 150 106 км с периодом 31,5 106 с?

3.     Каково центростремительное ускорение земного экватора? Радиус Земли считать равным 6400 км, период обращения Земли вокруг своей оси 24 часа.

4.     С какой скоростью должен двигаться автомобиль на повороте радиусом 20 м, чтобы его центростремительное ускорение равнялось половине ускорения свободного падения? Какая сила сообщает автомобилю это ускорение на горизонтальной дороге?

 

Домашнее задание.

§ 17, 18, 19, упр. 18 (1,2,3).

Методические рекомендации.

Ниже предлагается использовавшееся ранее в некоторых учебниках объяснение для формулы центростремительного ускорения.

Итак, тело с постоянной по модулю скоростью  движется по окружности  радиуса R. Через какое время Т, называемое периодом, тело вернется в начальную точку?  Путь, пройденный телом за один оборот, равен длине окружности S = 2pR. Так как модуль скорости  постоянный, то  T = S/v =2pR/v.  Через время  Т=2pR / v ( или через целое число таких времен), тело окажется в начальной точке.

Является ли движение тела по окружности ускоренным? Да, так как направление скорости меняется.

Можно ли выразить величину ускорения через модуль скорости и радиус окружности? Можно. Докажем это. Пусть материальная точка, для удобства мы заменили тело его моделью, в нашей задаче размеры тела не играют роли, движется по окружности.

Нарисуем  отдельно скорости v1 , v 2, v 3.

За период направление скорости изменится на 2p. Изменение скорости, напоминаем, что изменение скорости . Это изменение произошло при перемещении тела из т. А в т. В. Если точки А и В находятся близко друг к другу, то модуль изменения скорости равен длине дуги, описанной концом вектора скорости.

Поскольку механическое движение предусматривает последовательное прохождение всех точек траектории, то сумма модулей изменений скорости будет равна длине окружности, описанной концом вектора скорости. Ее длина равна 2p v.

Итак, за период сумма модулей изменений скорости равна 2p v. На сколько же изменилась скорость за одну секунду, т.е. ускорение?

a=êv/ T = 2pv/ T . так как  T = 2 pR/ v, тo

a = 2pv v/2pR = v 2/R.

Мы доказали, что при движении тела по окружности c постоянной по модулю скоростью, модуль ускорения равен   а = v 2/R. Можно доказать, что  ускорение, при этих условиях, перпендикулярно скорости во всех точках окружности, т.е. направлено по радиусу к центру, поэтому и называется центростремительным ускорением.

Чтобы создать  центростремительное ускорение, необходимо действие силы, направленной перпендикулярно скорости к центру окружности. По второму закону  Ньютона модуль этой силы равен  F = ma.

Задачи для закрепления не обязательно решать все, выбираются посильные для класса.

Если радианная мера для учеников еще незнакома, то понятие угловой скорости вводить не надо, или придется потратить время на объяснение, что такое радиан.

Урок 17.     Искусственные спутники.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются понятия,  как искусственный спутник, движение по окружности и его параметры, закон всемирного тяготения.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применение знаний для решения задач.

Оборудование: таблицы и плакаты.

Ход урока.

I. Письменный опрос по формулам: (движение по окружности и закон всемирного тяготения), задачи из домашнего задания.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Свободное падение с начальной скоростью, направленной горизонтально.

Учет шарообразности Земли.

Искусственный спутник.

Первая космическая скорость

Скорость спутника удаленного от центрального тела

Вторая и третья космические скорости ознакомительно.

III. Закрепление нового материала.

Вопросы из параграфа.

Определить высоту круговой орбиты спутника, период обращения которого равен суткам. (Геостационарный спутник).

Домашнее задание.

§ 20, упр.19.

Методические рекомендации.

Изложение материала проводится в соответствии с учебником. При наличии времени можно более подробно осветить основные этапы в космических полетов.

Урок 18.     Лабораторная работа. №2. Мертвая петля.. На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения: Выполнение эксперимента. Оформление описания эксперимента, построение выводов из результатов.

Оборудование: штатив с двумя закрепленными горизонтальными стержнями, шарик с ниткой, линейка.

Цель работы: выяснить условия, при которых маятник, отклоненный от горизонтали, сможет описать в воздухе мертвую петлю.

Ход работы:

Подготовка эксперимента.

1.                      Устанавливают один  стержень стержни горизонтально, максимально высоко на штативе.

2.                      Привязывают нить так, чтобы шарик только-только не касался основания штатива.

3.                      Закрепляют второй стержень параллельно первому так, чтобы расстояние между ними было больше половины длины нити.

Выполнение  эксперимента

1.                      Отклоняют шарик от положения равновесия и отпускают, наблюдая на за его движением до столкновения с нижним стержнем и после.

2.                      Находят минимальное отклонение, при котором шарик делает полный оборот относительно нижнего стержня.

3.                      Измеряют длину нити и расстояние от горизонтали, на которое отклонялся шарик.

4.                      Вычисляют минимальную высоту, на которую должен подняться шарик, чтобы сделать полный оборот.

5.                      Учитывая, что в верхней точке при движении по окружности минимальное центростремительное ускорение равно g, сделав необходимые измерения, вычисляют скорость в этой точке траектории.

6.                      Измерения проводятся трижды и записываются в таблицу.

7.                      Формулируется письменное заключение по результатам, полученным в эксперименте.

Методические рекомендации:

Данная работа позволяет повысить интерес к эксперименту в физике, разнообразит занятия. Ученики во время ее проведения пытаются разнообразить эксперимент, не стоит препятствовать этому.

Вычисления дают возможность мотивированно повторить формулы, описывающие движение по окружности. Перед тем, как они начнут вычислять скорость шарика в верхней точке окружности, можно записать на доске прогнозы о модуле этой скорости.

Результаты работы полезно использовать на уроке, посвященном  закону сохранения механической энергии. До этого не стоит делать предварительных оценок с точки зрения превращения энергии. Собственно говоря, это одна из главных причин, почему мы рекомендуем эту работу. В учебнике очень мало говорится об энергии.

В классах с сильным составом удается рассчитать относительную погрешность измерения. Она, как правило, составляет порядка 10%.

Законы сохранения.

Урок 19.     Импульс. Законы Ньютона.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как импульс тела, импульс силы, второй закон Ньютона.

Тип урока: комбинированный.

Формируемые умения: построение определений, решение задач, действия с векторами.

Оборудование: легкоподвижная тележка с грузами, динамометр, шарики на нитях, массивная линейка, стакан с водой, лист бумаги, монета, штатив, грузы с нитями..

Ход урока.

I. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Импульс (количество движения) материальной точки ( ) – векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Импульс силы – векторная величина, равная произведению силы на время действия этой силы.

Изменение импульса тела равно импульсу действующей на него силы.  (эта формулировка, сделанная Ньютоном, справедлива и в релятивистской механике)

Импульс тела зависит от выбора системы отсчета.

Демонстрации:

1.     Взаимодействие двух шаров

2.     Двух тележек разной массы.

3.     Обрыв верхней или нижней нити.

4.     Выбивание бруска из-под стакана.

III. Закрепление нового материала. Решение задач.

1.     Мальчик бросает камень. Объясните, почему перед броском мальчик заносит руку далеко назад? То же самое делают метатели копья. Приведите еще примеры подобного рода.

2.     Молот массой 1 кг, движущийся со скоростью 3 м/с, ударяет по гвоздю. Гвоздь входит в твердое дерево на незначительную глубину. Удар длится 0,02 с. Определите среднюю силу удара.

3.     Мяч массой 50 г ударяется со скоростью 72 км/ч о пол и отскакивает в обратном направлении с такой же по числовому значению скоростью. Чему равно изменение импульса? Определите среднюю силу удара мяча о пол, если время удара равняется 0,2 с.

4.     .На космический корабль массой 100 т  действует сила 10 Н. Какой будет скорость корабля через год ?

5.     .Две тележки с одинаковыми массами движутся навстречу друг другу, одна со скоростью 2 м/с, другая – 3 м/с. При столкновении они сцепляются. Какова будет скорость тележек после сцепления, если сумма импульсов тележек при ударе не изменилась ?

 

Домашнее задание.

§ 21, Р.- 341, 342.

 

 

Методические рекомендации.

Изложение материала этого параграфа можно начать с повторения второго закона Ньютона, единиц силы, массы и ускорения, основных формул, позволяющих определить эти величина, с последующей записью соответствующих выражений на доске и в тетрадях. При этом предлагается активное вовлечение учащихся в работу. Так, вспомнив с учащимися формулировку второго закона Ньютона и отметив, что он устанавливает связь между массой, ускорением и силой, предложить кому-нибудь из них записать на доске математическое выражение этого закона. Далее нужно повторить понятие "ускорение", предложить учащимся записать на доске математическое выражение ускорения и осуществить подстановку этого выражения в формулу второго закона Ньютона. На доске и в тетрадях учащихся получаются следующие записи

                        , где

                      Тогда      

 После этого можно предложить учащимся избавиться в данном выражении от знаменателя. Эти действия не могут в первоначальный момент быть поняты учащимися, и от них можно услышать вопрос "А зачем?". В этом случае надо им сказать, что они могут получить новую формулировку второго закона Ньютона

 И  в этой ситуации нужно обратить внимание (в плане пропедевтики) на значимость данной формулировки второго закона Ньютона: в замкнутой системе взаимодействующих тел сумма импульсов тел остается неизменной.

А пока надо рассмотреть физические величины, входящие в данное выражение:

Импульс силы - произведение силы на время ее действия.

Предложите вниманию учащихся задачу: "На два тела с равными массам  действуют силы  1000 Н и 10 Н соответственно. У какого из этих тел изменение скорости будет больше ?" Величины 1000 Н и 10 Н завораживающе действуют на учащихся, и они спешат свой ответ связать с силой 1000 Н.  Но будут и сомневающиеся. И хорошо. При решении этого вопроса после некоторых сомнений надо сказать следующее:  "В этой задаче упущен один момент, а именно, время действия. Сила 1000 Н действует в течение 0,001 с, а сила 10 Н - 100 с". В этот момент у учащихся происходит более осмысленное усвоение указанного элемента учебного материала. Их рассуждения можно подкрепить соответствующими расчетами:           F 1*t 1 = 1000H * 0,001c = 1 H. c

                  F 2*t 2 = 10H * 100c = 1000 Hc

Из нового определения второго закона Ньютона вытекает значимость импульса силы. Это можно проиллюстрировать следующей демонстрацией:

Расположить на поверхности стола штатив с лапкой.

Взять груз массой 100 - 500 г с крючками с двух сторон, подвязать к крючкам нити и при помощи одной из них подвесить груз к лапке штатива.

К другой нитке на высоте около 5 см прикрепить линейку длиной около 50 см.

Установка готова. Можно приступать к демонстрации.

Малое, но длительное  воздействие на линейку позволит демонстрировать обрыв верхней нити, большое, но кратковременное воздействие на линейку позволит демонстрировать обрыв нижней нити.

Следующий опыт на данный раздел представляет собой движение стакана с водой. Проводится он следующим образом:

На поверхности стола располагается брусок размерами спичечного коробка (50*40*15 мм). На брусок нужно поставить химический стакан с водой. Линейкой, толщина которой не может превышать 10 мм, нужно подействовать на брусок.  При резком воздействии (ударе) импульс силы трения, действующей на стакан, будет мал (это подтвердит и результат эксперимента). При длительном воздействии импульс силы может быть значимым и стакан придет в движение..

Ну, а что же ученики? Им тоже можно предложить экспериментальное задание: расположить на поверхности стола химический стакан с водой. Накрыть стакан с водой листом бумаги так, чтобы кромка листа совпадала с кромкой стакана. На лист бумаги около упомянутой кромки положить монету....

Далее предложить учащимся медленно перемещать лист бумаги со стакана. Объяснить наблюдаемое явление.

Вернуть лист с монетой в исходное положение на стакане с водой и резко дернуть его на себя. Объяснить наблюдаемое явление.

При обобщении выводов учащихся необходимо отметить, что изменение импульса тела зависит от  импульса силы.

Закон  изменения импульса тела вводится при решении задач. Учитель может провести аналогию с доказательством теоремы по геометрии. Здесь же можно провести предварительное знакомство учеников с возможностями  теоретической физики.

Понятие импульса силы не входит в обязательный минимум, но достаточно часто используется при углубленном изучении физики в старших классах, поэтому введено здесь. Оно является не обязательным. Учитель может не отрабатывать его. В дальнейшей работе в данном учебнике это понятие не используется.

 

Урок 20.     Закон сохранения импульса.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как законы Ньютона, импульс тела, импульс силы, закон сохранения импульса, замкнутая система тел..

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: абстрактно мыслить, делать выводы на основе имеющегося опыта, применять полученные знания для решения задач.

Оборудование: легкоподвижные тележки с набором грузов.

Ход урока.

I. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия, если отсутствуют внешние силы

Изолированной системой называется группа тел, взаимодействующих только друг с другом.

Сумма импульсов всех тел изолированной системы остается постоянной.

Сумма импульсов это векторная величина, которая определяется по правилу сложения векторов.

Закон сохранения импульса является универсальным, фундаментальным  законом природы.

Импульс выброшенного газа равен импульсу ракеты с противоположным знаком

Демонстрации.

1. Сохранение импульса при взаимодействии тел.

III. Закрепление нового материала.

1.     С какой скоростью должен лететь мяч, чтобы вратарь, поймавший его, начал двигаться вместе с мячом  со скоростью 0,5 м/с ? Масса вратаря 60 кг, мяча 0,5 кг.

2.     Мальчик массой 40 кг, стоящий на коньках, оттолкнувшись от тренера начал двигаться со скоростью 2 м/с. Какова масса тренера, если он начал скользить со скоростью 0.5 м/с?

3.     Автомобиль «Ока» массой 600кг едет со скоростью  36 км/ч. С какой скоростью должна лететь муха массой 1 г, чтобы при их столкновении автомобиль остановился ? Можно ли в данной задаче пренебрегать массой мухи?

Домашнее задание:

§22, упр.21(2), Р. – 350, 352., §23 для ознакомления.

 

Методические рекомендации.

В классе со средним и слабым уровнем математической подготовки учащихся, изложение материала этого параграфа  лучше начать с качественного рассмотрения характера изменение импульса каждого из взаимодействующих тел на основе закона изменение импульса (импульс силы равен изменению импульса тела. Подчеркнуть при этом, что при взаимодействии меняется импульс каждого тела. Изменение импульса тела равно произведению силы на время ее действия.  При взаимодействии тел их модули равны. Время действия сил одинаково для каждого тела. Записав выражение для импульса силы, видим, что их модули равны. Подчеркнуть при этом, что произведение силы на время ее действия (вектор, умноженный на скаляр) величина векторная. Так как силы коллинеарные  и противоположно направлены, то изменение импульса одного тела при взаимодействии равно изменению импульса другого тела, взятому с обратным знаком. Другими словами, на сколько импульс одного тела увеличивается, на столько же импульс другого тела уменьшается.

В процессе изучения закона сохранения импульса можно предложить учащимся  фронтальный эксперимент, для проведения которого потребуются 3-5 монет равного достоинства (равных масс). Расположив на поверхности стола вдоль одной прямой все монеты, последнюю монету надо сместить вдоль выбранной прямой на 5-10 см и толкнуть ее в направлении других монет. Объяснить наблюдаемое явление. Повторить опыт еще раз, толкнув монету сильнее первоначального. Объяснить наблюдаемое явление.

Повторить эксперимент, но уже с двумя смещенными монетами. Сделать вывод. (Эксперимент проходит успешно при обеспечении центрального удара)

При введении закона сохранения импульса полезно использовать такую аналогию. Если один ученик одолжил другому пять рублей, то сумма денег первого ученика уменьшится на пять рублей, а у второго – на столько же увеличится. Общее количество денег у них останется прежним.

Необходимо подчеркнуть векторный характер импульса. Отметить, что увеличение импульса на некоторую величину не обязательно означает увеличение его модуля. Показать на примерах, что модуль может увеличиваться, не изменяться, уменьшаться.

Слова: увеличивается, означает сложение, уменьшается – вычитание.

Можно предложить более простую формулировку закона сохранения импульса - сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия, если импульсом внешних сил можно пренебречь.

Урок 21.      Работа и энергия.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия, как механическая работа для общего случая, когда сила и перемещение не коллинеарны; формула N=Fvcosa. для мощности, формулы для кинетической и потенциальной энергии; единицы мощности, энергии и работы;

Тип урока: комбинированный.

Формируемые умения: конспектирование, систематизация, монологическая речь, решение задач.

Оборудование: маятник, легкоподвижные тележки, динамометр, секундомер..

Ход урока.

I. Опрос.

1.     Закон изменения импульса тела.

2.     Закон сохранения импульса.

3.     Решение задач домашнего задания.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Величина равная произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между силой и перемещением называется работой.

Если отсутствует движение тела под действием силы, вдоль линии ее действия, то работа равна нулю. Если тело перемещается, но на него не действует сила или сила действует перпендикулярно скорости тела, то работа тоже равна нулю.

За единицу работы принят джоуль, назван в честь английского ученого Джоуля.(1818 -1889) Сокращенное наименование - 1 Дж. Джоуль – это работа, которая совершается силой в 1 Н на пути в 1 м, при движении тела вдоль направления этой силы. 1Дж = 1Н 1м = 1Нм.

Мощность измеряется в ваттах. Вт – ватт называется в честь английского ученого Джеймса Уатта (1736 – 1819)  

1 Вт – это такая постоянная мощность, при которой за одну секунду совершается работа в 1Дж.               1Вт = 1Дж/1с

N = F v cosa  , где  a  - угол между силой и скоростью.

Мощность – скалярная величина.

Величина равная Ек = mv2/2 называется кинетической энергией.

Кинетическая энергия измеряется в Дж, как и работа.

Величина Еп = кх2/2 носит название потенциальной энергии пружины (деформированного упругого тела).

Величина Еп = mgh, называется потенциальной энергией тела поднятого на высоту h

Демонстрации:

1.     Работа силы, направленной вдоль перемещения.

2.     Работа силы направленной под углам к перемещению.

3.     Увеличение энергии колеблющегося маятника, при его подталкивании в такт колебаниям. (Раскачивание качелей.).

4.     Определение мощности ученика, поднимающего груз.

 

Закрепление.

1.     Тело под действием силы в 5 Н переместилось по горизонтальному полу на 20 м. Какая работа совершена?

2.     Камень массой 200 г поднят на высоту 6 м. Какую работу совершила сила тяжести? Чему будет равна эта работа при падении камня?

3.     При подъеме из колодца ведра воды массой 10 кг, была совершена работа 650 Дж. Какова глубина колодца?

4.     Какую работу надо совершить, чтобы растянуть пружину с жесткостью 1000Н/м на 20см? После этого еще на 20см?

5.     * Автомобиль массой 1000 кг трогается с места и разгоняется до скорости 20 м/с. Какая работа совершается при этом? Какое тело совершает эту работу?

6.     *Конькобежец массой 60 кг проехал после разгона до остановки 50 м.  Какова работа силы трения, если коэффициент трения коньков о лед равен 0,02.

Домашнее задание.

Запись в тетради. Р.- 355, 362, 365.

 

Методические рекомендации.

Объем материала этого урока может показаться очень большим, однако не следует забывать, что основные понятия были изучены ранее и поэтому на уроке только активизируются знания с детализацией для наличия угла между скоростью и силой.

Впервые показывается, что энергия может быть отрицательной. При обсуждении данного вопроса, наращивая методологические знания учащихся, следует подчеркнуть, что наука проходит последовательный путь от неполного знания к более полному. Так, вначале мы определяли энергию, как величину, характеризующую способность тела совершить работу. При этом во всех примерах рассматривался случай конечного состояния с нулевой энергией.  При изложении материала, мы подходим к более точному определению энергии, как некоторой величины, изменение которой равно работе с обратным знаком.

 Формализованная связь между изменением энергии и работой является сложной для понимания учащихся, поэтому необходимо в дальнейшем уделить время для закрепления этих понятий на последующих уроках.

 

Урок 22.     Закон сохранения энергии.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия, как закон сохранения импульса, закон сохранения механической энергии замкнутой консервативной системы, границы применимости законов.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: распознавать возможность применения закона сохранения механической энергии в различных ситуациях.

Оборудование: маятник нитяной, маятник пружинный, сталкивающиеся шары на нитях упругие и неупругие.

I. Опрос.

1.     Работа.

2.     Мощность.

3.     Кинетическая энергия.

4.     Потенциальная энергия поднятого тела и сжатой пружины, их отличие от кинетической энергии.

II. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Сумма кинетической и потенциальной энергии (полная механическая энергия) группы тел остается величиной постоянной, если работа внешних сил равна нулю и отсутствуют силы трения между телами этой группы.

Энергия может переходить из одного вида в другой, при этом полная энергия остается постоянной.

Для груза колеблющегося на пружине

Eпол. = kx2/2 + mv2/2+ mgh = mghmax.

Следствием закона сохранения энергии является невозможность создания вечного двигателя.

Демонстрации.

1.     Движение маятника.

2.     Движение тележки по наклонной плоскости.

3.     Упругое соударение шаров.

III. Закрепление нового материала.

1.     На горизонтальном стержне может без трения перемещаться груз массой 100 г, прикрепленный к пружине с коэффициентом упругости 1000Н/м. В начальный момент пружина была сжата на 5 см. Какой энергией обладает пружина? Какой кинетической энергией будет обладать груз, когда пружина полностью распрямится? Какова максимальная скорость груза?

2.     Высота горы 10 м. Какую максимальную скорость могут развить самые лучшие санки, спускаясь с этой горы?

3.     Выведите формулу, с помощью которой можно вычислить импульс тела, зная его кинетическую энергию и массу.

4.     Один из мальчиков утверждал, что, спускаясь с горы высотой 20 м на лыжах, он развил скорость 100 км/ч. Правдоподобно ли его утверждение?

Домашнее задание.

Записи в тетради. Р. – 378, 380, 381.

Пронаблюдайте и зарисуйте струю воды, вытекающую из крана без рассекателя. Предварительно добейтесь, чтобы струя была гладкой. Для этого сначала откройте кран почти полностью, затем плавно уменьшайте напор воды. Объясните, если сможете, наблюдаемую форму струи. Какой должна быть форма струи, направленной вверх? Для наблюдений используйте тень от струи.

 

Методические рекомендации.

Кинетическая энергия трактуется, как величина, характеризующая способность тела совершить работу в данной системе отсчета. Важно подчеркнуть, что с работой связано изменение кинетической энергии, в частности, уменьшение кинетической энергии   равно работе, совершаемой телом. Другими словами, работа, совершаемая телом, равна изменению кинетической энергии, взятому с обратным знаком.

Связь между изменением кинетической энергии и работой важно подчеркнуть, т.к. благодаря тому, что кинетическая энергия не может быть отрицательной эта связь более наглядна, чем в случае с потенциальной энергией.

При прохождении материала используется связь между импульсом и кинетической энергией, которая иллюстрирует тот факт, что тела, обладающие одинаковым импульсом, могут обладать разной энергией.

Рассматривая пример с ружьем и пулей, которые в результате выстрела приобретают равные по модулю импульсы желательно проанализировать, почему, показать, что энергия пули будет тем больше, чем больше масса ружья..

Урок 23.     Решение задач.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как работа, мощность, импульс, кинетическая и потенциальная энергия, законы сохранения импульса и механической энергии

Тип урока: повторительно-обобщающий.

Формируемые умения: применение полученных знаний для решения типовых задач.

Ход урока.

 Фронтальный опрос.

Решение задач, аналогичных тем, что будут представлены на контрольной работе.

1.     С каким ускорением будет двигаться тело массой 2 кг, если на него действуют две перпендикулярно направленные силы 3Н и 4Н?

2.     Пуля массой 10 г летит со скоростью 600 м/с. Сколько досок пробьет пуля, если на пробивание одной доски расходуется 500 Дж?

3.     Сосулька массой 100 г падает с высоты 20 м, чему равен ее импульс в момент падения? Какова ее кинетическая энергия?

4.     Придумайте способ определения скорости вытекания воды из шланга.

5.     Как изменится сила притяжения к Земле спутника при удалении его с поверхности на расстояние 12800км.

 

Домашнее задание.

Подготовиться к контрольной работе.

Урок 24.     Контрольная работа №2

 

Тип урока: контроль знаний.

Вариант 1

1) На рисунке 1 изображен брусок, движущийся по поверхности стола под действием двух сил: силы тяги F, равной 1,95 Н, и силы сопротивления движению Fc, равной 1,5 Н. С каким ускорением движется брусок, если его масса равна 0,45 кг?

2) Масса висящего на ветке яблока примерно в 1025 раз меньше массы Земли. Яблоко притягивается к Земле с силой, равной 3 Н. Притягивается ли Земля к этому яблоку? Если да, то с какой силой?

3) На тележку массой 2 кг, катящуюся по арене цирка со скоростью 1 м/с, запрыгивает собака массой 10 кг. Скорость собаки равна 4 м/с и направлена горизонтально по ходу движения тележки. Определите скорость движения тележки с собакой. Насколько изменилась сумма кинетических энергий собаки и тележки после того, как собака запрыгнула? Почему?

4) На рисунке 2 показано, как менялась с течением времени скорость велосипедиста. Движение велосипедиста было прямолинейным и

 Рис. 1     Рис. 2

рассматривалось в инерциальной системе отсчета. В какие промежутки времени равнодействующая всех приложенных к велосипедисту сил была равна нулю?

Вариант 2

1) Лыжник массой 60 кг скатывается с горы. При этом за любые 3 с его скорость увеличивается на 1,5м/с. Определите равнодействующую всех приложенных к лыжнику сил.

2) Камень массой 100 г брошен вверх со скоростью 20 м/с На какой высоте его импульс уменьшится в два раза. Во сколько раз меньше первоначальной будет его кинетическая энергия на этой высоте. Какую работу совершит сил тяжести.(g = 10 м/с2.)

3) Увеличивается или уменьшается сила гравитационного притяжения между Меркурием и Венерой при увеличении расстояния между ними? Во сколько раз изменится сила притяжения,  если  расстояние между этими планетами увеличится в 2 раза?

4) На рисунке  изображены два груза, висящие на концах перекинутых через блоки нитей. Другие концы нитей привязаны к динамометру Д. Какую силу показывает динамометр, если вес каждого из грузов равен 7 Н

Методические указания.

Содержание контрольной работы может быть дополнено учителем, для сильных учеников.

Урок 25.     Итоговый урок.

На этом уроке анализируются результаты контрольной работы. Повторяются элементы, вызвавшие наибольшие трудности. Формируются представление о механике, как строгой теории, имеющей свои определения, постулаты и доказательства. Главный критерий справедливости любой теории это подтверждение экспериментом.

Тип урока: повторительно-обобщающий

Формируемые умения: переход от частного к целому. Индуктивное мышление.

Ход урока.

1.                      Анализ результатов контрольной работы.

2.                      Структура классической механики.

3.                      Экспериментальные подтверждения.

4.                      Границы применимости классической механики.

Домашнее задание.

Работа над ошибками. Записи в тетради.

Методические рекомендации.

Классическая механика является математически строгой теорией, которую создал великий Ньютон (1643-1727) , опираясь на плечи таких гигантов человеческой мысли, как Аристотель, Птолемей, Галилей, Кеплер. В МГУ есть механико-математический факультет, что говорит о важности классической механики и ее дальнейшем развитии.

Основные этапы становления теории можно не рассматривать, так как главной целью урока является систематизация полученных знаний и повторение пройденного материала.

Кинематика – на доске пишем основные понятия: система отсчета, положение тела, механическое движение, перемещение, скорость, ускорение. Символы и единицы измерения каждой физической величины рядом с символом. Далее основные формулы кинематики равноускоренного движения.

 ,

 

Частный случай механического движения – вращательное описывается такими величинами, как угол поворота радиуса,  угловая скорость, период (акцентировать внимание на этом понятии), частота, центростремительное ускорение.

Период (Т) – минимальное время, через которое точка возвращается в начальное положение, имея ту же скорость. (Время одного полного оборота). Измеряется в с.

Частота (ν-ню)– количество оборотов, совершаемое за 1 с. Величина обратная периоду. Измеряется в 1/с или в Гц.

Основные формулы: ,  ,

Говорим о том, что, зная начальное положение тела, начальную скорость и ускорение можно в любой момент времени определить его новое положение.

Для определения ускорения нужно знать причины изменения скорости тела. Ньютоном были в окончательной форме сформулированы законы, позволяющие это сделать.

1.     Определение инерциальной системы отсчета.

2.     Физические величины сила и масса.

3.     Равенство модулей сил при взаимодействии.

При создании механики были известны три вида сил

Сила упругости – Fx = -kx

Сила трения F=μN

Сила тяготения

На основании законов Ньютона были сформулированы законы сохранения импульса и механической энергии. Законы, которые легли в последствие в основу теоретической физики. Для этого были введены понятия импульса силы и теорема об изменении импульса тела ; понятие работы и мощности     А= F. s . cos α; N= F . v . cosα теорема об изменении кинетической энергии

Впоследствии удалось открыть закон сохранения энергии для любых процессов.

Классическая механика позволила объяснить движение тел солнечной системы. Триумфом этой теории стало открытие новых планет.

На основе механики была построена баллистика – наука о свободном полете тел, навигация, создаются машины и механизмы.

Классическая механика создавалась на основе экспериментальных данных, полученных человеком в привычных для него масштабах времени, расстояний и скоростей, для которых справедливы постулированные преобразования Галилея. Впоследствии, в начале 20 века, удалось установить, что при скоростях близких к скорости света наши привычные представления о неизменности длины отрезков и абсолютности времени ошибочны.

 

 

Механические колебания и волны. Звук

 

Образовательно-развивающие цели: Сформировать четкие представления о колебательных процессах. Ввести понятия колебания, механического колебания, гармонического колебания, механических волн, звука... Определить следующие физические величины: период, частота, амплитуда колебаний длина волны, громкость звука и высота тона.

Уметь решать простейшие задачи на колебательные процессы...

Воспитательные: раскрыть систему взглядов на мир, научить строить модели процессов и объектов, находить закономерности колебательных процессов и , влияние условий на характер протекания физических. явлений.

 

Урок 26.     Колебания. Механические колебания.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как колебание, периодическое колебание, механические колебания.

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения: распознавание колебательных процессов, определение периода колебаний, выделение в явлении физических величин, совершающих колебание.

Оборудование: маятники, нитяной и пружинный, секундомер, линейка, стакан с сифоном, камертон с касающимся его ножки маленьким шариком на нитке, проекционный фонарь.

Ход урока.

I. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Начиная изучение темы, мы вводим последовательно следующие понятия

1.     Колебание, как процесс изменения некоторой величины относительно среднего значения. Примеры: колебание численности популяции, колебание температуры воздуха в термостате и т.п.

2.     Амплитуда – наибольшее отклонение от среднего значения физической величины.

3.     Периодическое колебание – колебания, повторяющиеся через равные промежутки времени. Реально таких колебаний не существует. Это модель, которая хорошо описывает многие процессы, в которых колебания повторяются почти полностью.

4.     Механические колебания – периодические колебания положения тела.

5.     Гармонические колебания – колебания, при которых физическая величина меняется по закону синуса или косинуса. (Только в сильных классах).

6.     Период – время одного полного колебания. Минимальное время, через которое тело оказывается в том же положении и с той же скоростью.

7.     Частота – количество колебаний в секунду.

8.     Фаза – величина, определяющая положение тела и его скорость в данный момент времени. (Выражение, стоящее под знаком косинуса).

9.     Свободные колебания – колебания, происходящие без участия внешних сил.

Демонстрации:

1.     Колебание уровня воды в стакане с сифоном.

2.     Колебание груза на пружине.

3.     Периодическое отклонение шарика, касающегося ножки камертона на нити.

4.     Колебание конца линейки, часть которой прижата к столу.

5.     Колебания нитяного маятника.

6.     Определение периода и амплитуды колебаний.

7.     Движение тени от качающегося шарика.

Закрепление нового материала.

1.               Вопросы  учебника.

2.               Найдите период колебаний, если за 10 с тело совершило 100 колеба-ний.

3.              Сколько колебаний совершит поплавок за 15с, если он колеблется с периодом Т = 0.5 с? Какова частота колебаний?

4.               За 20 секунд тело совершило 200 колебаний. Какова частота (ν) и период (Т) колебаний?

5.               * Известна частота колебаний ножки камертона 440 Гц. Каков период колебаний? Сколько колебаний совершит ножка камертона за 5 секунд?

6.               Является ли движение тени механическим колебанием.

Домашнее задание.

(§§ 24 – 26) , записи в тетради, упр.24

Методические рекомендации.

Материал можно изложить и так, как это сделано в учебнике, или в соответствии с тем планом, который приведен выше. В этом случае при опоре на демонстрации удастся добиться большей активности учащихся.

Поскольку в Обязательном минимуме и Проекте стандарта записаны только следующие понятия: механические колебания, амплитуда, период, частота колебаний, то разделы, выделенные курсивом, могут не изучаться.

Урок 27.     Математический маятник. 

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как физические величины, характеризующие колебание, математический маятник, зависимость его периода от длины, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применение модели математического маятника, вычисление периода по длине.

Оборудование: Груз, подвешенный на нити с изменяющейся длиной, секундомер.

Ход урока.

1. Опрос. Фронтально по вопросам из учебника.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Колебания груза на нити..

Наблюдения Галилея за периодом качания паникадил. Период измерял с помощью своего пульса.

Независимость периода колебаний груза на нити от амплитуды.

Независимость периода от массы.

Математический маятник – это модель груза, качающегося с малой амплитудой, при условии, что трением можно пренебречь.

Зависимость периода математического маятника от длины нити и ускорения свободного падения.

 

Учитывая, что p2 приблизительно равно g ( это связано с тем, что прототипом метра была длина маятника с периодом 2с) можно привести формулу для достаточно точного определения периода маятника по его длине, в форме,  отметив, что l измерено в метрах, а период получится в секундах.

Превращение энергии во время колебания.

Причины уменьшения амплитуды колебаний реального маятника, затухающие колебания.

Использование маятника в часах.

Демонстрации:

1.               Независимость периода колебаний груза на нити от амплитуды.

2.               Независимость периода от массы.

3.               Изменение периода при уменьшении длины нити.

4.               Использования маятника в часах.

. Закрепление нового материала.

1.               Обезьяна качается на лиане. Изменится ли период колебания этого «маятника», если к ней прицепится еще одна обезьяна?

2.               Вас раскачивают на качелях. Меняется ли частота ваших колебаний, при увеличении амплитуды колебаний?

3.               Длина маятника часов 25 см. Каков его период? Сколько колебаний он делает за 1 минуту?

4.               *Часы отстают. Увеличить или уменьшить нужно длину маятника, чтобы они ходили точно?

5.               *Какие часы чаще всего показывают точное время?

Домашнее задание.

Записи в тетради, Рымкевич

Методические рекомендации.

При изложении материала этого урока используются ответы учащихся, даваемые сначала в виде гипотез, а затем проверяемые ими экспериментом. Следует обратить внимание, чтобы при исследовании зависимости периода от амплитуды, ее не делали слишком большой. Все первые эксперименты желательно делать с маятником, длина нити которого не менее двух метров.

Вывод формулы для периода не проводится.

Урок 28.     Груз на пружине.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются законы динамики, дается понятие гармонического колебательного движения, отрабатывается формула периода для пружинного маятника.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: решать задачи на применение формул колебательного движения.

Оборудование: набор грузов различной массы и пружин с различной жесткостью. При отсутствии пружин различной жесткости можно использовать пружину от ведерка Архимеда. Жесткость пружины изменяется при изменении длины. Чем короче, тем жесткость больше.

Ход урока.

1. Опрос.

1.               Механические колебания и физические величины их характеризующие.

2.               Математический маятник. Период колебаний математического маятника.

3.               Превращение энергии при колебаниях.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

1.     Движение груза на пружине.

2.     Экспериментальное определение характеристик движения.

3.     Превращение энергии при колебаниях груза.

4.     Отклонение груза от положения равновесия вызывает появление силы, возвращающей груз. Эта сила прямо пропорциональна смещению.

5.    

6.    

7.     Гармонические колебания – это колебания, при которых ускорение прямо пропорционально смещению и направлено в противоположную сторону.

Демонстрации:

1.     Колебания груза на пружине.

2.     Независимость периода от амплитуды.

3.     Зависимость периода от массы груза и жесткости пружины.

4.     Нарушение гармоничности при увеличении амплитуды сверх первоначального растяжения Х0

Закрепление нового материала.

Упражнение 25.

Домашнее задание.

Записи в тетради.

Задача. Какова должна быть длина математического маятника, чтобы период его колебаний совпадал с периодом колебаний груза, растягивающего пружину в состоянии покоя на hсм?

Методические рекомендации.

Вывод зависимости ускорения от смещения груза позволяет повторить законы Ньютона и ввести строгое определение гармонического колебания, без использования знаний свойств тригонометрических функций.

При рассмотрении превращений энергии, обратить внимание на изменение не только потенциальной энергии пружины, но и потенциальной энергии груза.

Определение гармоничности для механических колебаний, с целью подготовки к пониманию сути электромагнитных колебаний, можно дополнить не очень удачным стилистически определением: быстрота изменения скорости возрастания или убывания физической величины прямо пропорциональна этой величине и препятствует ее возрастанию или убыванию. (Жаль, что девятиклассники не знают производных.)

 

Урок 29.     Лабораторная работа №3

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как период колебаний математического маятника, зависимость периода от длины нити.

Тип урока: лабораторная работа.

Формируемые умения: проведение эксперимента, оформление результатов.

Ход урока.

Работа выполняется в соответствии с описанием лабораторной работы №3 в учебнике.

Домашнее задание.

Повторить §26.

Методические рекомендации.

При  проведении  работы довольно трудно  добиться  наблюдения 30 колебаний у 5-сантиметрового маятника, поэтому лучше начать сразу со второго столбца таблицы или изменить длину на 60см.

Для обнаружения корневой зависимости предложить построить график зависимости квадрата периода от длины маятника.

Урок 30.     Вынужденные колебания. Резонанс.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как собственные и вынужденные колебания, установившиеся колебания, резонанс.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применять знания для объяснения физических процессов и решения задач.

Оборудование:  груз на пружине, несколько маятников с различной длиной нити, подвешенных на веревке, натянутой между двумя штативами.

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Что такое колебание?

2.     Физические величины, характеризующие колебания.

3.     Свободные колебания. Почему свободные колебания затухают?

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Механические колебания могут передаваться от одного тела (или его части) к другим телам (или частям).

Колебания, происходящие под действием внешнего периодического воздействия, называются вынужденными.

Совпадение частоты внешнего воздействия с собственной частотой колебаний тела называется резонансом.

При резонансе амплитуда вынужденных колебаний увеличивается со временем.

При резонансе внешняя сила совершает положительную работу в течение всего периода.

Демонстрации:

1.     Раскачивание подвешенных на одной веревке маятников разной длины.

2.     Раскачивание груза на пружине с помощью сложенного вчетверо листа бумаги. Груз массой 1 кг подвешивается на пружине от ведёрка Архимеда к горизонтальной лапке штатива. Ученикам предлагается с помощью листа бумаги опрокинуть конструкцию. Это возможно при раскачивании груза. Грохот при падении конструкции иллюстрирует разрушительные возможности резонанса. Надо быть осторожными, чтобы груз не упал на ногу ученику.

 

Закрепление нового материала.

1.         Что называется резонансом?

2.         Какие колебания называются собственными?

3.         Какие колебания называются вынужденными?

4.         *Качели имеют период собственных колебаний такой же, как и математический маятник с длиной  4м. Сколько раз в минуту их надо толкать в одну сторону, чтобы их амплитуда быстрее увеличивалась?

Домашнее задание.

§ 29, 30 упр. 26(2), упр. 27 (1,3).

Методические рекомендации.

При объяснении материала этого урока повторяется понятие работы и энергии. Анализируется, в каких случаях работа положительна. Полезно объяснить, почему при резонансе в некоторый момент времени рост амплитуды колебательной системы прекращается.

Урок 31.     Волны. Продольные и поперечные волны.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как волновые процессы, . Механические волны. Продольные и поперечные волны.

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения: строить определение понятий,  наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов.

Оборудование: несколько маятников с одинаковой длиной нити, подвешенных на натянутой веревке, длинная цепочка, пружина из тонкой проволоки или пластмассы, толстая веревка, волновая  машина, волновая ванна с устройством для теневой проекции.

Ход урока.

1. Опрос.

1.               Свободные и вынужденные колебания.

2.               Резонанс, проявление резонанса в природе и технике.

3.               Работа и энергия при резонансе.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Примеры волнового движения на основе демонстраций и опыта учащихся. Волны на поверхности воды, волны на шнуре, волны в пружине.

Передача энергии при волновом движении.

Роль инертности при возникновении и распространении волны.

Распространение колебательного процесса в пространстве, называется волной.

Фронт волны геометрическое место точек, в которых колебания происходят в одной фазе.

Фронт волны на шнуре – точка.

Фронт волны на воде от упавшего камня окружность.

Поперечные волны.

Продольные волны.

Демонстрации:

1.               Волны на воде.

2.               Волны на шнуре, цепочке, веревке.

3.               Волны в пружине.

4.               Модель волны, реализуемая с помощью волновой машины.

5.               Передача энергии при колебаниях маятников. Маятники надо связать друг с другом тонкой ниточкой, чем большее количество маятников подвесить, тем нагляднее демонстрация.

6.               Колебание поплавка в волновой ванне.

Закрепление нового материала.

1.               Человек, на движущейся тележке делает ритмические приседания. Можно ли сказать, что его голова совершает волновое движение?

2.               Вопросы в конце §§31, 32.

Домашнее задание.

§ 31, 32.

Методические рекомендации.

При проведении демонстраций особое внимание обратить на то, что частицы при распространении механических волн совершают колебательное движение около точки равновесия.

Демонстрация со связанными маятниками не только иллюстрирует распространение энергии, но и поможет на следующем уроке показать изменение скорости волны.

 

Урок 32.     Длина волны, скорость распространения волны, период и частота..

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как длина волны, скорость распространения волны, период и частота.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: вычислять длину волны, применять полученные знания для объяснения физических процессов и решения задач.

Оборудование: связанные маятники с изменяющейся длиной, шнур, волновая машина, длинная пружина..

Ход урока.

1. Опрос.

1.               Волны вокруг нас.

2.               Продольные и поперечные волны.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Длина волны, как расстояние между фронтами.

Связь длины волны с периодом колебаний,

Связь длины волны со скоростью её распространения.

Основная формула

Отражение волн. Независимость распространения волн.

Демонстрации:

1.               Модели волн на волновой машине.

2.               Изменение длины волны на шнуре при увеличении его натяжения.

3.               Изменение длины волны в системе связанных маятников при изменении длины их нитей.

4.               Отражение волн на шнуре от закрепленного конца.

5.               Прохождение волн разной частоты, движущихся навстречу, сквозь друг-друга.

Закрепление нового материала.

1.     В каких единицах измеряется длина волны? …частота?...период?...скорость?

2.     Как изменяется длина волны при увеличении частоты?

3.     Как увеличить скорость волны на струне?

4.     Скорость звуковой волны в воздухе 330 м/с, какова длина этой волны, если частота 330 Гц.

Домашнее задание.

§33, упр.28.

Методические рекомендации.

Довольно трудно для учащихся в этом материале выделить физические зависимости между длиной волны, частотой и скоростью распространения. Необходимо добиться понимания того, что скорость распространения волны это свойство среды, в которой она распространяется. Это свойство может быть разным для волн с различной частотой, но все равно это свойство среды. Неизменяющейся характеристикой волны (в линейных процессах) остается частота. При переходе из одной среду в другую изменяется только длина волны, если меняется скорость волны данной частоты.

Для демонстрации независимости распространения волн концы пружины отклоняют с разным ускорением. Получившиеся поперечные волны проходят не замечая друг-друга.

Урок 33.      Звук. Источники звука.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как продольные и поперечные волны, характеристики волны, давление, звук, источники звука.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применять знания для объяснения физических процессов и решения задач, нахождение связи между физическими характеристиками и субъективным восприятием.

Оборудование: камертон с маленьким шариком, подвешенным на нити, звуковой генератор, осциллограф демонстрационный, динамик, микрофон, звонок под колоколом.

Ход урока.

1. Опрос.

Самостоятельная работа по задачам домашнего задания или по карточкам.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Распространение чередующихся областей повышенного и пониженного давления в среде с частотой колебаний от 20 до 20000Гц называется звуковой волной.

Источником звука является колеблющееся тело.

Звук может распространяться в газах, жидкостях и твердых телах. Звук не распространяется в пустоте.

Звук - это волна. С помощью специальной техники его можно сфотографировать.

Чем больше частота, тем выше звук.

При увеличении амплитуды давления громкость звука повышается.

Демонстрации:

1.                      Различные звучащие тела: камертон, звонок, дребезжащая линейка, линейка при ударе об стол, нож по стеклу.

2.                      Колебание ножки, звучащего камертона.

3.                      Наблюдение свойств звука с помощью осциллографа и звукового генератора.

Закрепление нового материала.

1.            Назовите пять источников звуковых волн.

2.            Чем отличается звук, издаваемый комаром, от звука шмеля или осы?

3.            *Что колеблется, когда вы говорите или поете?

4.            Что такое звук?

5.            Почему на Луне, где нет атмосферы, стрелок слышит свой выстрел из пистолета, но не слышит выстрел человека, стоящего рядом?

 

Домашнее задание.

Задания.

Возьмите две пластмассовые или металлические коробочки. Проделайте в центре донышка отверстие, пропустите через них крепкую нить или толстую леску длиной не менее 5 м. Разойдитесь в разные комнаты так, чтобы нить была натянута. Воспользуйтесь полученным  «телефоном» для разговора с приятелем. Один говорит, используя коробочку в качестве микрофона, другой слушает. Ответьте на вопрос, где лучше распространяется звук.

Поднесите руку к динамику телевизора или магнитофона, включите громкость на максимум. Можно ли обнаружить звук рукой?

§ 34 - 37 (определения), записи в тетради.

Методические рекомендации.

Раскрытие физических свойств звука проводится с помощью демонстрации его характеристик на экране осциллографа. Для этого сигнал генератора звуковых колебаний одновременно подается на динамик и вход осциллографа. При изменении амплитуды выходного сигнала учащиеся чувствуют повышение громкости звука. Затем при постоянной амплитуде изменяется выходная частота генератора и слышно изменение тона. После обсуждения связи между амплитудой и громкостью звука, частотой и высотой его тона эксперимент с изменением частоты повторяется, но при этом внимание акцентируется не на высоте тона, а на изменении громкости воспринимаемого звука.  Демонстрацию можно разнообразить, определяя границы частотного диапазона воспринимаемого человеческим ухом. Большой интерес у учащихся вызывает предложение пропеть в микрофон какую-нибудь ноту. У некоторых девочек получается настолько чистый звук, что на экране мы видим синусоиду. Голос мальчиков богаче обертонами.

Разъяснять принципы действия осциллографа, динамика, генератора и микрофона на уроке не надо. Можно сказать, что их изучение будет позже.

Урок 34.     Распространение звука. Отражение звука. Эхо.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как скорость звуковой волны, частота, период и длина волны, отражение волн, звуковой резонанс.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: умения определять связь между физическими и физиологическими характеристиками звука, наблюдать, делать выводы из наблюдений.

Оборудование: микрофон и осциллограф, камертоны на ящиках, дудочка, стеклянная бутылка с водой, динамик.

Ход урока.

1. Опрос.

1. Источники звука.

2. Громкость звука.

3. Высота тона звука.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

При знакомстве со звуком в неявном виде происходит повторение понятия давления, закона. Паскаля, колебательного движения.

Механизм возникновения и распространения звуковой волны. Зависимость давления от плотности воздуха. Скорость звука. Связь между скоростью звука и средним модулем скорости поступательного движения молекул. Зависимость скорости звука от температуры воздуха. Отражение звука. Акустический резонанс

Демонстрации:

1.                      Колебания полоски папиросной бумаги перед диффузором звучащего динамика при низкой частоте.

2.                      Появление эха при ударе линейки по столу. Наличие эха может быть зафиксировано микрофоном. Частота развертки осциллографа делается такой, чтобы щелчок выглядел всплеском.

3.                      Акустический резонанс в дудочке.

4.                      Акустический резонанс для различных частот в бутылке. Звук в бутылке можно вызывать ударом палочки или попросив ученика дунуть в нее так, чтобы появился свист.

 

III. Закрепление нового материала.

1.     Что такое звуковая волна?

2.     Какова скорость распространения звуковой волны?

3.     Что такое длина звуковой волны?

4.     Каков фронт звуковой волны, образованный лопнувшим шариком?

5.     Почему если вдохнуть гелий и говорить после этого, звук получается писклявым.

Домашнее задание.

§ 38,39, 40, упр. 32

Записи в тетради. Подготовить сообщения на тему «Эхо».

Методические рекомендации.

При проверке домашнего задания ответы учащихся на этом уроке должны сопровождаться демонстрациями.

Большая часть материала излагаемого на уроках знакома учащимся по личному опыту. Некоторые элементы сообщались им на предыдущих уроках, поэтому большее внимание можно уделить связи скорости распространения звука со скоростью движения молекул.

При проведении демонстраций с ударом линейки о стол необходимо предупредить учащихся о том, что звук будет очень громким, потому что некоторые дети реагируют болезненно.

 

Урок 35.      Ультразвук и инфразвук. Применение ультразвука.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как ультразвук и инфразвук, применение ультразвука в технике, использование ультразвука животными.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применять знания для объяснения физических процессов и решения задач, учитывать переход количественных изменений в качественные.

Оборудование: плакаты, иллюстрирующие применение ультразвука, пьезоэлектрический ультразвуковой излучатель.

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Распространение звуковых волн.

2.     Свойства звуковых волн.

3.     Эхо

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Звук – это периодические колебания давления, вызывающие у человека слуховые ощущения.

Физические процессы, аналогичные звуковым, но отличающиеся  меньшей или большей частотой, чем частота, воспринимаемая человеческим ухом уже не могут называться звуком, они получили названия инфразвука, ультразвука и даже гиперзвука.

Инфразвуковые волны при шторме и землетрясениях.

Ультразвук, открытие у животных возможности воспринимать ультразвук.

Диапазоны частот колебаний давления, воспринимаемые животными.

Ультразвуковая локация.

Ультразвуковая обработка.

Инфразвук может распространяться на большие расстояния. Это свой-ство позволяет определять места сильных взрывов (инфразвук контролирует проведение подземных ядерных взрывов даже в том случае, если они произведены в другом полушарии Земли)

Демонстрации:

«Кипение воды при работе ультразвукового излучателя.

Закрепление нового материала.

1.         Рассчитать длину самой короткой  волны, которую может  услышать собака. Скорость звука в воздухе 330 м/с. Максимальная частота, воспринимаемая ухом собаки 135 кГц.

2.         Какова предельная частота, которую слышит шимпанзе, если длина  этого звука в воздухе 3300 м? Скорость распространения звука в воздухе 330 м/с.

3.         Какова скорость звука в морской воде, если измерения показали, что частота, которую воспринимает дельфин - 200 кГц, а длина этой волны в воде 7.4 мм?

4.         *Волны могут отражаться от препятствия, размеры которого больше длины волны. Каких размеров мошку может обнаружить летучая мышь, если она излучает и воспринимает ультразвуковые волны с частотой до 400 кГц?

Домашнее задание.

§ 41. Подготовиться к контрольной рабо те.

Урок 36.     Контрольная работа  №3

Тип урока: контроль знаний.

Вариант 1

1) Пружинный маятник совершил 16 колебаний за 4 с. Определите период и частоту его колебаний.

2) В океанах длина волны достигает 270 м, а период колебаний 13,5 с. Определите скорость распространения такой волны.

3) Могут ли вынужденные колебания происходить в колебательной системе? в системе, не являющейся колебательной? Если могут, то приведите примеры.

4) Дан график зависимости координаты колеблющегося тела от времени (рис. 25). Определите по графику период колебаний.

 

 

Вариант 2

1) Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью  1,5 м/с.  Расстояние между двумя ближайшими гребнями волн равно 6 м. Определите период колебаний лодки.

2) Нитяной маятник колеблется с частотой 2 Гц. Определите  период  колебаний  и  число  колебаний в минуту.

3) Могут ли свободные колебания происходить в колебательной системе? в системе, не являющейся колебательной? Если могут, то приведите примеры.

4) Координата средней точки иглы швейной машины меняется со временем так, как показано на рисунке 26. С какой амплитудой колеблется эта точка?

 

 

Методические рекомендации.

Для сильных учеников желательно добавить расчетную комбинированную задачу.

Урок 37.      Итоговый урок.

На этом уроке подводятся итоги тематического контроля, обобщаются знания по колебательным и волновым процессам, показывается их место в классической механике.

Тип урока: повторительно–обобщающий.

Формируемые умения: самооценка, навыки мыслительных операций: анализ, синтез, обобщение, систематизация

На этом уроке отрабатываются такие понятия,  как механика, виды и причины механического движения.

Оборудование: установка, позволяющая наблюдать тень от шарика, движущегося по окружности.

Ход урока.

1. Анализ контрольной работы.

Перед сообщением оценки за контрольную работу, ученик сам оценивает ее.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Механические колебания.

Кинематика колебаний.

Изменение координаты тени от равномерно движущегося по окружности шарика.

Динамика колебаний

Превращение энергии при колебаниях.

Изменение скорости волны при переходе из одной инерциальной системы отсчета к другой.

Демонстрации:

Колебательное движение тени от шарика, движущегося по окружности.

Закрепление нового материала.

1.     Какие кинематические величины используются при описании механических колебаний?

2.     Назовите законы динамики.

3.     Какие законы сохранения выполняются в колебательных и волновых процессах?

4.     Можно ли выбрать такие две инерциальных системы отсчета, чтобы в одной тело совершало колебания, а в другой нет?

5.     Какую частоту и длину волны измерит экспериментатор, если будет двигаться со скоростью, равной скорости волны?

 

. Домашнее задание:

Работа над ошибками, записи в тетради.

Методические рекомендации.

На этом уроке надо объединить колебательные и волновые процессы, с другими видами механического движения. Подготовить учащихся к восприятию в будущем идей СТО, и таких явлений, как эффект Доплера.

Изучение движения тени позволит в будущем найти зависимость координаты, скорости и ускорения при гармоническом колебании от времени.

На уроке повторяются все основные формулы механики.

 

 

 

 

 

Электромагнитное поле (12)

 

Образовательно-развивающие цели: система методологических знаний, к которым относятся представления о том, что физика, как и другие естественные науки, изучает реально существующий материальный мир, что материя существует в виде вещества и поля, находится в постоянном движении, изменение состояния системы обусловлено взаимодействием и определяется причинно-следственными связями. Кроме того, учащиеся должны понимать, что в процессе познания окружающего мира физика использует теоретические и экспериментальные методы исследования, что физические законы делятся на фундаментальные и применяемые в определенных границах.

Политехнические знания о физических основах устройства и функционирования приборов, бытовой и промышленной техники, об основных направлениях научно-технического прогресса, о перспективах развития энергетики, транспорта, средств связи.

 

Воспитательные: Навыки мыслительных операций: анализ, синтез, обобщение, систематизация. Гибкость и критичность ума. Общеучебные умения организовывать свой учебный труд, пользоваться учебной и справочной литературой, выполнять вычисления, проводить учебный физический эксперимент.

 

 

Урок 38.      Электрическое поле.

На этом уроке повторяются, раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как электрические взаимодействия, электрический заряд, электрическое поле, гравитационное поле, напряженность электрического поля, ускорение свободного падения, как силовая характеристика гравитационного поля.

Тип урока: комбинированный..

Формируемые умения: нахождение силы действия  поля на тело.

Оборудование: набор по электростатике, электрофорная машина, установка для теневой проекции.

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Закон всемирного тяготения.

2.     Какое свойство тел обуславливает их гравитационное взаимодействие?

3.     Как происходит гравитационное взаимодействие?

4.     Чем отличается гравитационное взаимодействие от электрического?

5.     Приведите примеры действия поля на тело.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Одним из важных свойств любого тела, от молекулы до планеты, является масса. Все тела, подчиняясь закону всемирного тяготения, притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной массам этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, если эти расстояния между этими телами значительно больше размеров тел.

Тела взаимодействуют на расстоянии или можно предположить некоторого посредника? Таким посредником является гравитационное поле.

В каждой своей точке гравитационное поле может характеризоваться своей силовой возможностью – ускорение свободного падения g. Зная эту характеристику, мы можем вычислить силу, с которой поле действует на тело.

Ускорение свободного падения показывает, с какой силой гравитационное поле действует на тело, масса которого равна 1 кг.

Кроме гравитационного между телами может существовать другое, более сильное взаимодействие, оно отличается от гравитационного тем, что тела могут не только притягиваться, но и отталкиваться, либо не взаимодействовать.

Свойство тел, от которого зависит данный тип взаимодействия, называется электрическим зарядом.

В отличие от массы, которая всегда положительна,  электрический заряд может быть отрицательным, равным нулю и положительным.

В замкнутой системе сумма зарядов всех тел остается величиной постоянной при любых изменениях заряда каждого тела. Это означает, что если у одного тела появился заряд, то у окружающих его тел в результате этого процесса должен появиться точно такой же по модулю заряд, но с противоположным знаком.

Силовой характеристикой электрического поля является напряженность. Она показывает, с какой силой электрическое поле в данной точке будет действовать на тело, обладающее зарядом в 1 Кл.

Электрическое поле на рисунках изображается с помощью силовых линий.

Демонстрации:

1.     Взаимодействие заряженных тел.

2.     Модель силовых линий различных полей.

Закрепление нового материала.

Составить и заполнить таблицу сравнения электростатического и гравитационного поля.  Ниже приводится один из вариантов. таблицы, частично заполненной учителем. Остальные ячейки ученики должны заполнить самостоятельно..

Таблица Свойства гравитационного и электрического полей.

Электрическое поле

Гравитационное поле

 

Создается телом с массой  М

 

Действует на тела с силой

 

Силовая характеристика g

 
F=mg

Изображают с помощью силовых линий.

 

Поле отрицательного заряда.

Поле точечного или сферического тела.

 

Поле положительного заряда.

Отрицательной массы не существует.

 

. Домашнее задание:

Записи в тетради.

Методические рекомендации.

Сравнивая электрическое и гравитационное взаимодействие, часто отмечают их разную интенсивность, забывая, что это относится только к элементарным частицам. Гравитационное взаимодействие, в конечном счете, заставляет галактики изменять скорость.

Интересной задачей может быть следующая:

На рисунке сила гравитационного притяжения двух протонов обозначена стрелкой, длина которой 2мм, какой длины должна быть стрелка, изображающая их электростатическое отталкивание? Сравнить эту длину с размерами вселенной.

«Электрический заряд» - эти слова в зависимости от контекста могут иметь различное значение.

1.     Электрический заряд – свойство частицы или тела. Может быть положительным или отрицательным, отсутствовать.

2.     Электрический заряд – физическая величина, характеризующая заряд тела. Выражается в кулонах.

3.     Электрический заряд – тело или частица, заряд которой не равен нулю.

Урок 39.     Магнитное поле.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как магнитное поле, линии магнитной индукции, однородное и неоднородной магнитное поле.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: применять знания для объяснения физических процессов и решения задач, обнаруживать магнитное поле и его описывать.

Оборудование: магнитные стрелки, электрофорная машина,

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Гравитационное поле, его проявления и свойства..

2.     Электрическое поле, его проявления и свойства.

3.     Напряженность электрического поля, единицы напряженности.

4.     Силовые линии электрического поля.

 

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Действие магнитного поля на стрелку и проводник с током, правильнее, на проводник, по которому течет ток.

Опыт Эрстеда.

Магнитное поле – вид материи, может порождаться движущимися заряженными частицами, электрическими зарядами, проявляет себя в действии на движущиеся заряды.

 Отличие магнитного поля от электрического.

Направление магнитного поля.

Магнитное поле проводника с током. Линии индукции магнитного поля.

 

Демонстрации.

1.     Действие электрического поля на заряженную магнитную стрелку. (Притяжение и отталкивание от заряженной плоскости.)

2.     Действие магнитного поля на ту же стрелку. (Поворот стрелки).

3.     Взаимодействие полосок фольги при пропускании электрического тока.

4.     Поле прямолинейного тока.

5.     Поле магнита.

6.     Взаимодействие постоянных магнитов.

7.     Поле кругового тока.

 

Ш. Закрепление нового материала.

Обсудить вопросы.

1.     Почему полюса магнитов называют южным и северным?

2.     От чего зависит сила взаимодействия постоянных магнитов?

3.     Что принимается за направление магнитного поля?

4.     Где находятся магнитные полюса Земли?

5.     На каком явлении основано действие компаса?

6.     * Почему компас является ненадежным инструментом для определения направления в полярных областях?

. Домашнее задание:

Прочитать §43,44, упр. 33, 34

Выполнить задания.

1.     Изготовить магнитную стрелку из иголки с ниткой. Для этого иголку надо намагнитить с помощью постоянного магнита дверной защелки или динамика. Привязать к ней в центре тяжести тонкую нить длиной 15 – 20 см.

2.      Определить, острие или ушко являются северным полюсом иголки по ее ориентации в поле земли.

3.      Определить направление поля в различных точках квартиры.

4.      Определить, как намагничена чугунная ванна или иной массивный железный предмет.

 

Методические рекомендации.

Излагая материал, мы стремимся показать, что магнитное поле, как один из видов материи реально существует, а не является продуктом нашего разума подобно силовым линиям и земной оси. Магнитное поле может быть обнаружено с помощью приборов или специальных устройств. Уже на первом этапе сообщаем, что магнитное поле, в отличие от электрического,  работы не совершает и играет только ориентирующую роль, что показывает опыт с магнитной стрелкой. Важно при проведении демонстрации добиться, чтобы магнитное поле было однородным, тогда стрелка будет  поворачиваться без отклонения.

В учебнике  говорится о силе действующей на стрелку, что не совсем правильно, следует рассмотреть пару сил, иначе получится, что магнитное поле может совершать работу.

Понятие оси магнитной стрелки не вводим, поскольку это понятие ассоциируется с осью вращения. В дальнейшем оно не используется.

Полезно повторить материал о магнитном поле Земли и расположении ее магнитных полюсов. Мы используем образные выражения «…северный магнитный полюс там, где обитают пингвины, южный – белые медведи».

Гипотезу Ампера о существовании магнитного поля атомов не детализируем, поскольку в изложении авторов учебника она закрепляет представление о наличии траекторий движения электронов, что в дальнейшем создает трудности в усвоении квантовых идей.

Употребление выражения «величина магнитного поля» нам кажется нецелесообразным. Лучше говорить о силе поля, подобно тому, как мы говорим о силе ветра или силе линзы.

Линии магнитной индукции называем сразу, ссылаясь на то, что на следующих уроках выясним, почему они так называются.

 

Урок 40.      Индукция магнитного поля.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как силовая характеристика магнитного поля, магнитная индукция, единицы магнитной индукции.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: анализ экспериментальных данных и результатов наблюдений, анализ и синтез, решение простейших задач.

Оборудование: осциллограф, постоянные магниты, электрофорная машина, подвижный проводник, источник тока.

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Магнитное поле, его обнаружение.

2.     Магнитное поле Земли.

3.     Определение направления поля с помощью магнитной стрелки.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 Понятие магнитной индукции .Единицы магнитной индукции - Тл. Правило левой руки. Сила Лоренца. Индукция магнитного поля – векторная физическая величина, характеризующая поле в каждой его точке, ее модуль равен отношению силы, действующей на частицу, скорость которой перпендикулярна полю, к заряду этой частицы и модулю ее скорости.

Направление магнитной индукции определяется с помощью стрелки. Если мы знаем направление скорости заряда и направление силы, то магнитная индукция  перпендикулярна силе и расположена в одной плоскости со скоростью. Для определения направления используется правило левой руки.

 

Демонстрации.

1.     Отклонение электронов в пучке электронно-лучевой трубки. Зависимость отклонения от направления поля и от удаленности магнита от пучка. Используется демонстрационный осциллограф с выключенной разверткой или катодная трубка.

2.     Изменение формы искры разряда конденсаторов электрофорной машины в магнитном поле.

3.     Изменение формы проводника в магнитном поле, при протекании электрического тока.

4.     Отклонение проводника с током в магнитном поле.

Домашнее задание

Записи в тетради.

Задание.

Изготовить модель взаимного расположения скорости, силы и магнитной индукции. (Обычно ученики используют спички или другие легкие элементы, закрепленные, например, в шарике пластилина, иногда модель изготавливается из одного кусочка проволоки.)

 

Методические рекомендации.

На основе демонстраций формируем следующие представления:

1.     Магнитное поле действует только на заряженные частицы, скорость которых не равна нулю.

2.     Сила перпендикулярна скорости частицы. Механическая мощность этой силы  равна нулю. Магнитное поле не изменяет кинетическую энергию частицы. Магнитное поле не потенциально.

3.     Сила зависит от свойств поля. Вблизи магнита поле действует с большей силой, чем вдали от него. При изменении направления поля изменяется направление силы.

4.     Для того, чтобы характеризовать поле в некоторой точке, необходимо ввести физическую величину, которая должна иметь направление. В разных точках эта величина может иметь различное направление и модуль.

Наиболее сложным нам представляется тот момент, что модуль силы, действующий на частицу, зависит от взаимной ориентации скорости и поля. Требуется достаточно много усилий, чтобы ученики убедились в этой зависимости. При проведении первой и третьей демонстрации показываем, что при параллельности скорости и поля сила рана нулю. При увеличении угла возрастает сила и становится максимальной при угле 90 градусов.

Мы предлагаем ввести понятие магнитной индукции с помощью анализа силы Лоренца, так как явление воздействия поля на частицу более простое, чем действие поля на проводник с током. Несмотря на то, что сила Ампера более наглядна и исторически была обнаружена раньше, ее действие обусловлено существованием как магнитного, так и электрического поля. Именно электрическое поле изменяет энергию проводника. Поэтому мы предлагаем изучение этой силы провести позже.

Урок 41.     Движение заряженной частицы в магнитном поле.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как закономерности движения заряженной частицы в однородном магнитном поле, повторяется кинематика и динамика равномерного движения по окружности, происходит подготовка учащихся к изучению методов регистрации элементарных частиц.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: Применение полученных знаний для решения задач. Расчет траектории и периода обращения.

Оборудование: фотографии треков заряженных частиц в камере Вильсона, центрифуга ручная, пружина с прикрепленным шариком.

Ход урока.

1. Опрос.

1.     Магнитное поле. Направление магнитного поля.

2.     Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.

3.     Сила Лоренца.

4.     Определение направления силы Лоренца в различных случаях.

Повторение.

Равномерное движение по окружности. Скорость, период, частота, центростремительное ускорение.

Второй закон Ньютона. (Повторение происходит с активными подсказками учителя.)

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Проявление силы Лоренца. Решение задач на закрепление формул. Повторение кинематики и динамики вращательного движения.

Демонстрации.

1.     Движение шарика по окружности на горизонтальной поверхности центрифуги под действием пружины.

2.     Фотографии треков заряженных частиц в камере Вильсона.

Домашнее задание

Повторить формулы равномерного движения по окружности, силу Лоренца.

 

Основной материал.

Частица массы m с зарядом q в однородном магнитном поле с индукцией B имеет начальную скорость v, направление которой перпендикулярно направлению поля. Определить, как будет двигаться частица в дальнейшем.

Так как сила, действующая на заряд со стороны магнитного поля, всегда перпендикулярна скорости движения частиц, частица будет двигаться по окружности. Сначала найдем период, т.е. время, за которое частица сделает один оборот.

                 T = 2pR/ v 

Для того, чтобы определить радиус окружности, по которой движется заряд, воспользуемся вторым законом Ньютона   a = F/m ,  подставим в формулу  центростремительное ускорение  v2/R = F/m , но сила, действующая на заряд со стороны магнитного поля, равна

F = Bqv .

Подставим ее в уравнение , получим v2/R = Bqv   , выразим отсюда v

V = BqR/m

Подставим значение скорости в формулу для расчета периода

T = 2pRm/ BqR =2pm/Bq

Из полученного выражения  видно, что период обращения заряженной частицы в магнитном поле, не зависит от скорости ее движения, а, следовательно, и ее кинетической энергии.

Это означает, что группа частиц, начавших двигаться по окружности одновременно, вернется «на линию старта»  также одновременно, не зависимо от того, с какой скоростью каждая из частиц  двигалась.

Чем же отличаются траектории этих частиц? Они отличаются радиусом, так как из уравнения  видно, что радиус, по которому вращается частицы  R = mv/ qB, т.е. при увеличении скорости частицы, радиус ее траектории увеличивается, точнее, при увеличении импульса частицы. Во сколько   раз больше импульс частицы, во столько раз больше ее радиус.

Поведение частиц в магнитном поле используется в целом ряде приборов, в частности, в ускорителях протонов и электронов.

 Принцип действия ускорителей заключается в следующем. Группа частиц ускоряется электрическим полем под действием магнитного поля.  Под действием магнитного поля, пролетев по окружности, все частицы одновременно возвращаются «на линию старта». Электрическое поле сообщает им новую порцию энергии, скорость частиц увеличивается, но период обращения частиц не изменяется. Они снова через то же время возвращаются «на линию старта» за новой порцией энергии. Это позволяет разгонять частицы до очень больших скоростей.

Урок 42.     Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

 

Цель урока: На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как сила Ампера, механизм возникновения этой силы.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения:

Оборудование: подковообразные магниты, массивный проводник, подвешенный на тонких гибких проводниках, аккумулятор или выпрямитель, позволяющий получать ток до 10 А.

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Сила Ампера. Объяснение механизма возникновения силы Ампера.

Правило левой руки для определения направления силы Ампера.

Повторение. Работа, мощность. Сила тока.

Демонстрации.

1.     Взаимодействие проводников с током

2.     Действие постоянного магнита на проводник с током.

3.     Подъем тела горизонтальной силой с помощью наклонной плоскости.

Ход урока.

Методические рекомендации.

Сила Ампера, как уже отмечалось выше, является результирующей сил Лоренца и Кулона. Работа совершается электрическим полем, существующим в проводнике при прохождении тока. Магнитное поле играет роль наклонной плоскости, что и показываем при демонстрации. Точно так же,  как сила нормального давления (упругости) при подъеме тела не совершает работы, так и магнитное поле не совершает ее.

Проводник, длиной l=1м находится в однородном магнитном поле с индукцией В=1мкТл, направленной перпендикулярно ему. Какая сила будет действовать на него, если сила тока в нем I=10 А?

Решение: Используем следующую модель, внутри проводника движется заряд, значение которого ; со скоростью  , тогда на него действует сила . Подставляя выражения для заряда и скорости, получаем 

Направление силы совпадает с направлением силы Лоренца, т.е. определяется с помощью правила левой руки. Отмечаем, что сила Ампера не зависит от того, какой проводник по строению, с какой скоростью движутся заряды. Зависимость только от силы тока и длины проводника для данного поля.

Если направление тока и поля составляют угол отличный от 90о, то появится sinα . Желательно, чтобы выражение было запомнено именно в этой последовательности множителей I и В, особенно для тех детей, которые в будущем будут изучать физику в ВУЗе, так как выражение для силы Ампера в современном виде содержит векторное произведение, которое зависит от последовательности сомножителей.

Подчеркиваем, что это выражение получено для неподвижного проводника, если проводник начнет движение, скорость зарядов изменит свое направление и сила Ампера не будет перпендикулярна проводнику.

 

Урок 43.      Электромагнитное поле

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

 

Методические рекомендации.

В начале урока рассматривают свойства полей. Предлагают ученикам составить сравнительную таблицу свойств полей.

Гравитационное поле

Электрическое поле

Магнитное поле

 

Создается телом с массой М

Создается любым телом, заряд которого не равен 0

Создается телом, заряд которого не равен 0 и скорость не равна 0

Других способов создания гравитационного поля не известно.

Электрическое поле может создаваться изменяющимся магнитным полем.

Магнитное поле может создаваться изменяющимся электрическим полем.

Действует на любые тела, обладающие массой, действие зависит от массы тел.

Действует на любые заряженные тела, действие зависит от заряда тела.

Действует на движущиеся заряды, действие зависит от заряда и скорости тела.  F = qvB +(правило левой руки).

 

Из таблицы 1 видно, что гравитационные, электрические и магнитные поля обладают общим свойством всех полей. Они чем порождаются, на то и действуют. Гравитационные – порождаются телом, имеющим массу, действуют на тело, имеющее массу. Электрическое - порождается телом, обладающим зарядом, действует на тело, имеющее заряд. Магнитное – порождается телом, имеющим заряд и скорость, и действует на движущийся заряд.

Если бы мы задали вопрос: «Какие из трех видов полей являются ближайшими «родственниками»?» Ответ был бы таким: «Ближайшими «родственниками» являются магнитные и электрические поля». Ибо оба они связаны по происхождению – электрическим зарядом. И действуют они на электрический заряд. Более того, при переходе от одной системы отсчета к другой они взаимозависимо изменяются.

На этом уроке полезно  показать единство электрического и магнитного поля. Произвести синтез понятий. Объяснить, что индукция магнитного поля и напряженность электрического это характеристики одного объекта – электромагнитного поля.

Рассматривают мысленный эксперимент. Представим летящий самолет.  Наблюдатель на земле фиксирует, что самолет движется  в однородном постоянном магнитном поле, индукция которого вертикальна. На заряды в крыле действует сила Лоренца, в результате на одном конце крыла появляется избыток положительных зарядов, а на другом отрицательных. Внутри крыла существует  электрическое поле, препятствующее дальнейшему перемещению зарядов. Вдали от самолета электрическое поле отсутствует.

Наблюдатель в самолете обнаружит, что электрическое поле внутри неподвижного крыла отсутствует, магнитное поле однородно и постоянно. Однако, концы крыльев заряжены противоположным знаком. Это возможно только при наличии электрического поля вне самолета.

Таким образом, в одной системе отсчета внутри крыла обнаруживается и магнитное и электрическое поле (В≠0 и Е≠0), а в другой только магнитное (В≠0, Е=0). Вне самолета в системе отсчета связанной с землей только магнитное (В≠0, Е=0), а в системе отсчета, связанной с самолетом и электрическое и магнитное (В≠0 и Е≠0). Электрический заряд не меняется при переходе из одной системы в другую, поэтому остается сделать вывод: электрическое и магнитное поле взаимозависимо изменяются при переходе из одной системы в другую. В нашем случае в одной системе отсчета существовало только магнитное поле, а электрическое отсутствовало, в другой появилось электрическое, а магнитное изменилось. Материальный объект не может существовать в одной системе отсчета и отсутствовать в другой. При переходе в другую систему отсчета могут изменяться свойства объекта, но не его существование. Так у тела при переходе из одной системы в другую изменяется скорость, энергия, размеры, масса, но само тело существует. Как же быть с электрическим и магнитным полем? Объяснить противоречие можно, предположив, что  и  свойства одного объекта, электромагнитного поля. Они могут быть различными в разных системах отсчета, но невозможно найти такую систему, в которой  и   одновременно будут равны нулю.

Урок 44.     Явление электромагнитной индукции. Поток магнитной индукции.

Тип урока:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

Методические рекомендации.

При изучении явления электромагнитной индукции классическими являются опыты Фарадея. Ученикам необходимо показать существенное различие в механизме возникновения тока в катушке. При движении катушки и неподвижном магните ток возникает из-за действия силы Лоренца. При движении магнита сила Лоренца не возникает, так как заряды в проводнике неподвижны. (Хаотическим движением пренебрегаем). Единственным объяснением может быть появление вокруг движущегося магнита электрического поля.

Урок 45.      Генератор переменного тока.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

Урок 46.     Переменный ток, как пример колебаний электрических величин

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

Урок 47.     Контрольная работа.

Контрольная работа № 4

(по теме «Электромагнитное поле»)

Вариант 1

1. Магнитное и электрическое поля одновременно можно обнаружить:

A. Возле неподвижной заряженной частицы или неподвижного магнита.

Б. Только вблизи движущейся заряженной частицы.

B. Только вблизи потока заряженных частиц.

Г. Возле подвижной заряженной частицы и потока заряженных частиц.

2. Какие  преобразования  энергии  происходят  в электрической плитке?

3.  Магнитные полюсы катушки с током не переменятся, если:

A.  Вставить в катушку железный стержень. Б. Вынуть из нее железный стержень.

B.  Изменить направление тока в ней. Г. Верны ответы А и Б.

4. На рисунке 46 изображен проводник с током в однородном магнитном поле. Определите направление линий индукции магнитного поля, действующего на проводник с силой F.

и,Ъ 3

6   t, с

Рис. 46

Рис. 47

5.  В   однородном   магнитном   поле   с   индукцией 0,1 Тл находится проводник с током. Длина проводника равна 1,5м. Он расположен перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Определите силу тока в проводнике, если на него действует сила 1,5 Н.

6.  На рисунке 47 показан график зависимости на-'-•ния на концах катушки с током от времени.

<ллите амплитуду, период и частоту колебаний напряжения.

7.  Расстояние от Земли до Солнца равно 15 • 1010м. •ко времени потребуется свету, чтобы преодо-

рость света считать равной 3 • 108м/с.

8.  На какой частоте должен работать радиопередатчик, чтобы длина излучаемых им электромагнитных волн была, равна 49 м?

Вариант 2

1. Проволочная катушка присоединена к гальванометру (см. рис.). Она поворачивается вокруг магнита, находящегося внутри нее. Что будет показывать гальванометр?

A. Гальванометр будет показывать некоторое постоянное значение силы тока.

Б. Его стрелка будет отклоняться то вправо,  то влево.

B. Гальванометр покажет нуль.

Г. Стрелка всегда будет отклонена в одну и ту же сторону.

2. Какие преобразования энергии происходят при свечении электрической лампы?

3. Магнитное поле катушки с током можно ослабить, если:

A. Вставить в катушку железный сердечник. Б. Вынуть сердечник.

B. Увеличить электрический ток в катушке.

Г. И увеличить силу тока, и вставить железный сердечник.

4. На рисунке 48 изображен проводник с током в однородном магнитном поле. Определите направление силы, действующей на проводник.

5. Однородное    магнитное    поле    с    индукцией 0,25 Тл действует на находящийся в нем проводник с силой 2 Н. Определите длину проводника, если сила тока в нем равна 5 А.

6. Сила тока в осветительных проводах меняется с течением времени согласно графику, представленному на рисунке 49. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

Рис. 48

69

Рис. 49

 

7. Радиолокационный   импульс,   отраженный   от цели, возвратился через 0,8 • 10~6с после излучения локатором. Чему равно расстояние от локатора до цели?

8. Радиостанция «Европа-плюс» ведет передачи на частоте 106,2 МГц. Найдите длину излучаемой электромагнитной волны.

 

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

Урок 48.     Электромагнитные волны

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Электромагнитные волны – взаимосвязано изменяющиеся электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с=3.108 м/с.

Скорость распространения электромагнитных волн оказалась равной скорости света.

Электромагнитная волна характеризуется длиной волны, частотой, периодом.

 Длиной волны называют расстояние, пройденное волной за период.

λ = v/ν = v*T

Электромагнитные волны являются поперечными. Изменяющиеся напряженность электрического поля и магнитная индукция перпендикулярны скорости распространения волны.

 

Закрепление:

1.     На какой частоте работает радиостанция, передающая программу на волне 250 м?

2.     На какой частоте суда передавали сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволн должна была быть 600 м?

3.     Чему равна длина волн, посылаемых радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц?

4.     Электромагнитные волны распространяются в некоторой однородной среде со скоростью 2*108 м/с. Какую длину волны имеют электромагнитные колебания в этой среде, если их частота в пустоте была равна 1 МГц?                                                                             

 

Домашнее задание: § 52, упр. 42

Методические рекомендации

Перед изложением нового материала повторить материал о механических волнах и их характеристиках.

Подчеркнуть, что механические волны распространяются в среде, не могут распространятся в вакууме. Есть как продольные волны ( звуковые), так и поперечные ( волны на поверхности воды).

Напомнить, что волны на воде это механическое движение частиц воды. Звуковые волны – это периодическое во времени и пространстве изменения давления, то есть некоторой физической величины. Общее в этих явлениях то, что происходит перенос энергии от источника волны к частицам среды.

Если есть возможность, то рекомендуем провести следующую демонстрацию.

Звонок и лампочка под колоколом вакуумного насоса. По мере откачивания звук убывает до исчезновения, а лампочка, указывающая на работу звонка, продолжает гореть.

Далее излагается материал параграфа с акцентом на то, что происходит перенос энергии электромагнитного поля. Особенно важно отметить, что этот процесс не связан с наличием вещества, то есть электромагнитная волна может распространяться в вакууме. Скорость ее распространения в вакууме не зависит от скорости источника и наблюдателя.

Это опережающая информация пригодится в будущем при изложении основных положений специальной теории относительности Эйнштейна.

В заключение, проводится аналогия способов описания механических и электромагнитных волн.

 

Урок 49.     Электромагнитная природа света.

 

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как волновые и корпускулярные свойства объектов, повторяются явления отражения преломления, рассказывается о поляризации и корпускулярных свойствах света. Учащиеся знакомятся с историей развития взглядов на природу света.

Тип урока: комбинированный урок.

Формируемые умения: представлять волновые свойства света, объяснять отражение и преломление с помощью волновой модели, понимать, что интенсивность тем больше, чем больше амплитуда, что цвет зависит от частоты...

Оборудование:  волновая ванна, дифракционная решетка или призма, экран.

Ход урока.

1. Опрос.

1.      

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Методические рекомендации.

Урок 50.     Шкала электромагнитных волн.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как электромагнитные волны, длина волны и частота, свойства электромагнитных волн, электромагнитные волны в природе.

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения: использование диалектического подхода в познании окружающего мира, нахождение взаимосвязей количественных и качественных характеристик.

Оборудование: шкала электромагнитных волн, плакаты.

Ход урока.

1. Опрос.

1.      

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Шкала электромагнитных волн – последовательность длин волн или  частот  электромагнитных волн, разбитая условно на диапазоны,  имеющие общие свойства. На границе диапазона свойства соседних диапазонов перекрываются, т.е. резкой границы между диапазонами не существует.

Шкала электромагнитных волн позволяет проиллюстрировать, как изменение количественной характеристики объекта (частоты), приводит к качественным изменениям (условиям отражения от ионосферы, поглощению в различных средах).

Методические рекомендации.

Традиционно курс физики используется для формирования мировоззрение человека. Изучая физику, он познает не соотношение между объектами, но и законы развития, законы диалектики. Прекрасная возможность проиллюстрировать закон перехода количества в качество позволяет изучение шкалы электромагнитных волн. Приведенная в тексте параграфа таблица должна быть дополнена еще одним столбцом, в котором кратко описаны свойства каждого из указанных диапазонов. Если это будет сделано, то учащимся легче будет увидеть, как изменения количественных характеристик проводит к качественным изменениям. Это может быть хорошим творческим заданием для сильных учащихся, которые результаты своей работы доложат всему классу.

Необходимо использовать таблицу электромагнитных волн.

Учащиеся плохо представляют и воспринимают числа выраженные в стандартном виде. Поэтому при изучении таблицы рекомендуем производить словесное сравнение границ длин волн различных диапазонов.

Можно предложить учащимся сделать рисунок по данной таблице.

 

Шкала электромагнитных волн На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

Методические рекомендации.

 

Строение атома и атомного ядра  Использование энергии атомных ядер.(15)

Образовательно-развивающие цели

Воспитательные:

 

Урок 51.      Радиоактивность

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: объяснение нового материала.

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

Методические рекомендации.

Урок 52.      Модель атома Резерфорда.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

Основной задачей этого урока является не объяснение состава атома, которые учащиеся хорошо знают из материала физики 7 и 8 класса и химии 8 класса, а формирование образных представлений атомных масштабов и механизма взаимодействия ядра и электрона.

Подчеркнуть, что для понимания спектральных закономерностей нам необходимо знать свойства атома, так как любое вещество, излучающее свет состоит из атомов, следовательно, именно атомы играют решающую роль в этих процессах.

Перед объяснением нового материала повторяют в беседе с учащимися состав атома: ядро и электроны. основной характер взаимодействия – кулоновский, или электромагнитный, энергию и второй закон Ньютона.

1.     Каковы основные положения молекулярно-кинетической теории?

2.     Что называется молекулой?

3.     Что называется атомом?

4.     Из чего состоит атом?

5.     Почему атом нейтрален?

6.     Сравните массу протона и электрона?

7.     Каков заряд протона?

8.     Каков заряд электрона?

9.     По какой формуле определяется центростремительное ускорение

При повторении энергии, подчеркивают, что кинетическая энергия всегда положительная, а потенциальная может быть положительной, нулевой и отрицательной.

Школьниками с интересом воспринимается вопрос «Какова по знаку потенциальная энергия взаимодействия молекул в жидкостях». Для облегчения ответа на этот вопрос напоминают, что в газах молекулы практически не взаимодействуют, поэтому потенциальная энергия взаимодействия в газах равна нулю.

Правильным ответом на этот вопрос мы считаем «если потенциальную энергию взаимодействия молекул газа считать равной нулю, то потенциальная энергия взаимодействия молекул в жидкостях отрицательная, так как при испарении потенциальная энергия увеличивается и становится равной нулю». То есть здесь мы продолжаем идею мотивированного повторения ранее изученного материала.

Прежде чем рассматривать планетарную модель атома Резерфорда, напоминают, что такое модель и какова роль моделей в физике, подчеркивают, что модель отражает только некоторые свойства объекта, и в данной модели нас будет интересовать зависимость энергии атома от расстояния между ядром и электроном.

Мы считаем необходимым введение внесистемной единицы энергии –эВ, в силу того, что эта единица широко используется научной и научно-популярной литературе.

Описание опыта Резерфорда важно для учащихся, планирующихся связать свою деятельность с физикой, поскольку результаты этого опыта  имеют мировоззренческую направленность.

При изучении этого материала опять же важно подчеркнуть ограниченность модели атома Резерфорда.

Идеи квантовой механики также как и теория относительности вступают в противоречие с жизненным опытом человека. Чем старше человек, тем болезненней преодолевается это противоречие. Подростки воспринимают эти идеи достаточно легко. Главной целью этого параграфа является задача добиться от учащихся понимания того, что энергия системы может изменяться только порциями, подобно тому, как количество воды не может измениться меньше, чем на одну молекулу.

Эту же аналогию используют и для объяснения того, почему наши органы чувств не замечают квантования количества воды и энергии.

После того как становится понятным или запоминается, что энергия изменяется квантами, показывают, что из этого следует отказ от представлений о классической орбите электрона. Данный момент важен, поскольку мы сталкивались с утверждением продвинутых учеников о возможности превышения скорости света при изменении энергии электрона.

При объяснении полезно провести повторение о механизме возникновения электромагнитных волн. Ранее мы говорили о том, что ускоренно движущийся заряд является источником электромагнитных волн. Здесь следует это четко выделить, как отдельный вывод, справедливый для свободного электрона и не справедлив для электрона в атоме.

 

Вопросы для закрепления

1.     Каково строение атома?

2.     Почему атом нейтрален?

3.     Почему электрон не удаляется от ядра?

4.     По какой формуле определяется потенциальная энергия электрона?

5.     По какой формуле определяется кинетическая  энергия электрона?

6.     По какой формуле определяется полная энергия электрона?

7.     Почему электрон не падает на ядро?

8.     Что такое эВ?

9.     Как соотносятся эВ и Дж?

10.  Как меняется полная энергия электрона при удалении его от ядра?

11.  *Какова схема опыта Резерфорда?

12.  *Что является «снарядом» и «мишенью» в опыте Резерфорда?

13.  *Каковы результаты опыта Резерфорда?

 

Урок 53.     Превращения атомных ядер.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

Ядерные реакции – превращение атомов одного элемента в атомы другого элемента названы реакциями по аналогии с химическими превращениями вещества. Открытие атома позволило установить, что все многообразие веществ во вселенной обусловлено комбинацией из ограниченного (около 100) количества элементов. После того, как мы узнали, что атомы образованы протонами, нейтронами и электронами количество видов «кирпичиков», из которых построено вещество сократилось до трех. Между нуклонами существует ядерное взаимодействие, во много раз большее на малых расстояниях, чем электромагнитное, поэтому обычные методы воздействия на вещество, такие как повышение температуры, увеличение давления, облучение светом, пригодные для осуществления химических реакций, не оказывают влияния на процессы перегруппировки нуклонов. Поэтому до открытия радиоактивности считалось наукой, что атом неделим. Открытие радиоактивности не только позволило опровергнуть убеждение о неделимости атома, но и дало в руки человека инструмент, позволяющий изменять атомы.

Именно эта идеология заложена в содержание урока вместе с необходимыми для усвоения элементами знаний об основных, наиболее простых, типах ядерных реакций. 

Вопросы для закрепления

1.     .Какова модель ядра атома?

2.     Как читается закон сохранения электрического заряда?

3.     Как определяется масса изотопа?

4.     Как определяется заряд ядра атома?

5.     Напишите ядерную реакцию               7 14N + 2 4He→8 17O + ?

6.     Что означают цифры, стоящие у знака 36Li ; 37 Li ?

7.     Что называется ядерной реакцией?

 

 

Урок 54.      Методы исследования элементарных частиц.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

В учебнике приведено неполное описание счетчика Гейгера и камеры Вильсона. На наш взгляд, материал урока полезно расширить, поскольку в настоящее время камера Вильсона и счетчики Гейгера в научных исследованиях практически не применяются. Их вытеснили пузырьковая и искровая камеры, позволяющие получить более полную информацию о происходящих в микромире событиях.

Можно ограничиться весьма краткой информацией об этих приборах.

Пузырьковая камера  изобретена Глейзером в 1952 году. О важности этого изобретения говорит тот факт, что уже в 1954 г его изобретателю была присвоена Нобелевская премия. Принцип действия устройства заключается в образовании пузырьков пара в перегретой жидкости, вдоль траектории движения заряженной частицы.  Состояние перегретости создается в камере за счет понижения давления за время 5 – 15 мс. Через некоторое время, необходимое для роста пузырьков, производится фотографирование получившихся следов – треков. Фотографирование ведется с нескольких точек, что позволяет впоследствии  иметь стереокартины треков. Камера  помещается в магнитное поле для получения информации о заряде частиц и их скорости. Толщина треков свидетельствует об энергии частиц. Чем больше объем камеры, тем больше эффективность регистрации.  Чаще всего используются камеры, объемом  1 – 2 м3 , но есть камеры, объем которых 30 м3 .

Недостатком пузырьковой камеры является то, что она регистрирует все события, происходящие в момент понижения давления, а этот процесс слишком медленный, поэтому говорят, что камера неуправляема. Приходится просматривать большое количество снимков. Этого недостатка лишена искровая камера.

Искровая камера в простейшем виде представляет собой две плоскопараллельных пластины, пространство между которыми заполнено инертным газом, аргоном или неоном. Площадь пластин от нескольких десятков квадратных сантиметров до нескольких квадратных метров. При прохождении частицы между пластинами происходит ионизация атомов газа. Если в этот момент между пластинами создать на короткое время (10 – 100 нс) сильное электрическое поле с напряженностью 500 – 2000 кВ/м, то в местах ионизации возникнет искра или свечение газа. По форме визуализированного следа можно судить о свойствах частицы. По искривлению следа в магнитном поле, которое создается внутри камеры, определяют заряд частицы и прочие ее характеристики.

Преимущество искровой камеры в том, что напряжение на электроды можно подавать в строго определенный момент времени, например, по сигналу от сцинтилляционного датчика, что позволяет  исследовать интересующие события. Искровая камера позволяет производить регистрацию в автоматическом режиме и обрабатывать результаты автоматически с помощью вычислительных машин.

Кроме того, полезно упомянуть о существовании пропорциональных счетчиков, сцинтилляционных счетчиков, полупроводниковых детекторов, фотоядерных эмульсиях. Информацию об этих инструментах учащиеся могут получить из дополнительной литературы или в Интернете.

 

Урок 55.      Открытие протона и нейтрона

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

Урок 56.      Состав атомного ядра. Изотопы.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

Урок 57.      Альфа- бета- распад ???

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

При закреплении материала урока полезно обсудить, почему при b-распаде мы наблюдаем вылет электрона из ядра, не смотря на то, что существует электромагнитное притяжение между зарядами разных знаков. Это позволяет мотивированно повторить понятия потенциальной и кинетической энергии. Рассмотреть изменения энергии частицы в электростатическом поле. Оценить начальную энергию электрона при b-распаде. Рассмотреть другие вопросы, нуждающиеся в повторении.

На уроке, посвященном ответу на вопрос о причинах приводящих к выделению энергии при ядерных реакциях, ученики узнают о фактах, которые для физиков, работавших в начале 20 столетия, казались невероятными, а многим даже невозможными. Не обремененными устоявшимися представлениями детьми эти факты принимаются без внутреннего сопротивления. Они легко усваивают, что при изменении ядра выделяется энергия в 100 тысяч раз большая, чем при изменении молекул. Что энергия тела и его масса взаимосвязаны, то есть при увеличении полной энергии тела, его масса увеличивается. В учебнике это представлено, как опытный факт без ссылок на теорию относительности.

 

 

 

Урок 58.      Энергия связи. Дефект масс.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Масса ядер меньше суммы масс частиц, составляющих ядро.

Разность между суммой масс частиц, составляющих ядро, и массой ядра называется дефектом масс.

 Δm =ΔE/ c2 

. Изменение энергии тела и его массы связаны соотношением ΔE= Δm c2

Для того, чтобы расщепить  ядро на отдельные протоны и нейтроны, требуется энергия, которая называется энергией связи.

Удельная энергия связи – это работа, которую надо совершить, чтобы вытащить из ядра одну частицу.

Закрепление

Вопросы для закрепления

1.     Что называется дефектом массы?

2.     Каким соотношением связаны изменение энергии тела и его массы?

3.     Что называется энергией связи?

4.     Что называется ядерной реакцией?

5.     Какова цена одного джоуля энергии электромагнитного поля, которое поставляется вдоль проводов в нашу квартиру?

6.     Посчитать свою стоимость, пересчитав свою массу в кВт * час ,

7. Что называется удельной энергией связи?

Задачи

 В ядерной физике массу принято выражать  в атомных единицах массы (а.е.м.). А.е.м. равна 1/12  массы нуклида  углерода  12С, что в единицах СИ составляет 1,660565… 10-27 кг. Так

Масса покоя электрона равна 5,4858 10-4 а.е.м.

 Масса покоя протона равна  1, 00728  а.е.м.

Масса покоя нейтрона  равна 1, 00866 а.е.м.

Масса покоя водорода  11 Н равна 1,00728 а.е.м.

Масса покоя дейтерия  21Н равна 2,01410 а.е.м.

Масса покоя  гелия  42 Не равна  4, 00260 а.е.м.

 

1.  Вычислите энергетический выход для реакции   12Н + 13Н → 01n + 24He 

 Начальные массы: 12Н    m = 2, 01410 а.е.м.

                                  13Н    m = 3,01604 а.е.м.

                                 ________________________

                                                    5, 03014 а.е.м.

 

Конечные массы:   01n       m = 1, 00866 а.е.м.

                                 24Не     m = 4, 00260 а.е.м.

                                  __________________________

                                                     5, 01126 а.е.м.

ΔМ = 0, 01888 а.е.м.

Энергетический эффект равен Q = 0,01888 а.е.м. х 931 МэВ/ а.е.м  ≈ 17,57728 МэВ > 0.

7.      

2.Вычислите  энергетический эффект  для реакции 2713Al + 42 He→ 3015P + 10n   Начальные  массы:  42 He   m= 4, 00260 а.е.м.  

                                        2713Al    m = 26, 98154 a.е.м.

                                        ____________________________

                                                          = 30,98414 а.е.м.

Конечные массы :  30 15Р            m =  29, 97832 а.е.м.

                                  10n              m = 1, 00866  а.е.м.

                                  ­­­­­­­­­­­­_______________________________

                                                      =  30, 98698 а.е.м.

 

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

 

Если в качестве модели ядра взять ямку, на дне которой лежат тяжелые шарики, то атомы дейтерия, железа и урана можно изобразить, как это сделано на рис.

 Тогда,  энергия связи ядра – это работа, которую надо совершить, чтобы вытащить все шарики на поверхность, а удельная энергия связи – это работа, которую надо совершить, чтобы вытащить один шарик.

При увеличении массы ядер (числа шариков)  энергия связи  увеличивается. У урана ямка меньше, но шариков больше, значит энергия связи у урана больше, чем у железа в 4 раза.

Для того, чтобы расщепить ядро на отдельные частицы, требуется затратить энергию. Из закона сохранения энергии  следует, что при образовании ядра из свободных нейтронов и протонов должна выделиться энергия, равная  энергии связи.

 Эта модель достаточно наглядна, позволяет подчеркнуть отрицательность потенциальной энергии взаимодействия нуклонов в ядре. Здесь снова срабатывает отказ от определения энергии, как «способности тел совершать работу».

Обращаем внимание, что в современной литературе, как в художественной так и в научной, и в учебной и в разговорном языке слово энергия часто используется как обозначение некоторого объекта. Выделяется, увеличивается, расходуется, покупается, поставляется - подобные глаголы обычно употребляются для обозначения действия предмета или над предметом. Однако энергия – это свойство, ни в одном музее, хранилище или на выставке мы не найдем колбы или сейфа с надписью «Здесь находится энергия».

При рассмотрении превращений энергии при ядерных реакциях важно указывать, энергию чего мы рассматриваем. Например, потенциальная энергия ядра при a-распаде уменьшается, так как образовавшаяся a частица обладает кинетической и потенциальной энергией взаимодействия нуклонов ее образующих. Образующаяся при этом электромагнитная волна также имеет энергию. Можно привести такой пример, часто употребляют выражение «тепловая энергия превращается в электрическую». Учащиеся должны понимать смысл этой фразы следующим образом: внутренняя энергия рабочего тела (пара или раскаленного газа) уменьшается, а энергия электрического поля после всех промежуточных процессов  возрастает.

.

 

 

 

Урок 59.      Реакции деления. Цепная реакция.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Вопросы для закрепления

1.     Что собой представляет энергия, выделившаяся при распаде ядра?

2.     Что называется критической массой?

3.     Какая реакция называется управляемой ядерной реакцией? Решите задачи.

Вычислите энергию связи ядра урана 23892U, mp = 1, 00728  а.е.м.; mn = 1, 00866 а.е.м.; Мя = 238,03 а.е.м

 

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

 

 

При изложении материала можно использовать модель из лунок и шариков.

Для лучшего понимания процесса получения энергии при ядерных реакциях можно провести аналогию с экономической моделью получения прибыли: деньги – товар – деньги. Сначала мы затрачиваем деньги для создания товара, а потом, продав его, получаем деньги.

Для того, чтобы «заставить» ядро распасться необходим нейтрон, обладающий энергией, но энергия продуктов распада во много раз больше, чем энергия нейтрона.

Для объяснения условий существования цепной реакции в учебнике приведена упрощенная модель, которая является неустойчивой ибо малейшее отклонение коэффициента размножения нейтронов от единицы за доли секунды приведет либо к затуханию реакции, либо к взрыву. Это получилось в результате того, что учитывались только нейтроны, возникающие при делении ядра урана. Существование запаздывающих нейтронов, возникающих из осколков, и позволило осуществить управляемую реакцию деления.

Зависимость критической массы от геометрической формы можно проиллюстрировать с помощью двух одинаковых кусков тонкой ткани. Если их смочить водой, и один кусок повесить расправленным, а второй свернуть в комок, то за время урока расправленный кусок ткани высохнет(нейтроны вылетят из образца), а свернутый кусок ткани останется сырым (нейтроны остаются внутри образца).

При изложении материала имеет смысл еще раз обсудить, энергию чего мы получаем. - Кинетическая энергия осколков, a и b частиц, энергия электромагнитного излучения. Задуматься над тем, как использовать эти продукты распада, обладающие энергией, для совершения полезной работы.

 

 

Урок 60.      Реактор. Атомная энергетика.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

 

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

Урок 61.      Биологическое действие радиоактивного излучения.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Вопросы для закрепления.

1.     Какова средняя облучаемость человека природными источниками за год год?

2.     Опасна ли эта облучаемость для жизни?

3.     Какова максимально безопасная для человека доза облучения в год?

4.     Почему естественная облучаемость человека безопасна для него?

5.     Почему доза облучения выше 10 бэр в год опасна для здоровья человека?

6.     Каковы последствия повышенного облучения человека для его здоровья?

7.     Какова доза смертельного облучения человека?

8.     Какой из одинаковых источников облучения более опасен тот, что находится внутри организма или тот, что вне организма?

9.     Как человек может защитить себя от радиоактивного излучения?

 

. Домашнее задание:

Методические рекомендации.

 

Полезно познакомить учеников с таблицей переводных коэффициентов для некоторых видов ионизирующего излучения.

Таблица 1. Переводные коэффициенты для некоторых видов ионизирующего излучения.

Вид излучения

Коэффициент бэр/рад

Рентгеновское излучение, g и b - излучение

1

a - излучение

10

Медленные нейтроны

3- 10

Быстрые нейтроны

10

Быстрые протоны

10

Осколки деления

20

 

Учитывая все возрастающую опасность контакта детей с радиоактивными веществами, при изложении материала о биологическом действии радиоактивных веществ необходимо уделить больше внимание пагубному действию этого излучения на живые организмы, в том числе и на человека.

Причиной разрушительного действия является ионизация молекул внутри клетки, особенно серьезные последствия вызывает ионизация внутри ядра клетки, поскольку это может привести не только к гибели клетки, но и к изменению ее генетического кода и вызвать в дальнейшем появление раковых клеток.

Обращают внимание на то, что в процессе эволюции, в силу безопасности естественных источников радиоактивных излучений у животных не сформировались органы, способные обнаруживать и избегать опасного излучения. Опасность радиации впервые установили еще Кюри, но степень этой опасности уточняется до сих пор. Так за последние 50 лет санитарные нормы допустимых доз были уменьшены в десятки раз.

На наш взгляд, важным моментом является разъяснение способов предохранения и защиты от лучевых поражений. Наибольшей опасностью обладают, как видно из таблицы переводных коэффициентов, при одной и той же дозе a-излучение и осколки ядер, являющиеся короткоживущими изотопами. Однако, это излучение практически полностью поглощается воздухом и одеждой, то есть для того, чтобы вызвать поражение радиоактивные вещества должны попасть в организм. Поэтому главным способом защиты от лучевой болезни является применение противогаза и защитной одежды, предохранение напитков и продуктов питания от попадания в них радиоактивных веществ.

Излучение оказывает следующие воздействия на вещество:

Увеличивает кинетическую энергию молекул (нагревание), по этому действию излучение характеризуется поглощенной дозой;

Ионизирует молекулы вещества (ионизация), это действие характеризуется экспозиционной дозой.

Комплексное воздействие на живую ткань (лучевое поражение), по опасности характеризуется эквивалентной дозой. Для различных видов излучения соотношение между этими характеристиками различно, что и видно из таблицы.

В силу того, что в литературе и СМИ по-прежнему употребляются различные единицы, характеризующие радиоактивное излучение, мы считаем полезным привести здесь определения основных единиц.

 

 

 

 

Таблица 1

Единицы измерения радиоактивности.

Величина

СИ

Внесистемная единица

Соотношение между величинами

Активность

Бк. Беккерель, равный одному распаду в секунду (расп/с).

Ки. Кюри, равно 3,7 1010распадов в секунду.

1 Бк = 1расп/с. 1 Ки =  3,7 1010 расп/с=3,7 1010Бк.

Поглощенная доза

Гр –Грей  -поглощенная доза излучения, соответствующая энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облученному веществу массой 1 кг.

Рад. Рад соответствует поглощенной энергии 100 эрг на 1 г вещества.

1 Гр = 1 Дж/кг = 104 эрг/г =100 рад

1 рад = 100 эрг/г = 1 10-2 Дж/кг = 1 10-2Гр

Экспозиционная доза

Кл/кг. Кулон на кг – экспозиционная доза фотонного излучения, при которой корпускулярная эмиссия в сухом атмосферном воздухе массой 1 кг производит ионы. несущие заряд каждого знака, равный 1 Кл.

Р. Рентген – доза фотонного излучения, при которой корпускулярная эмиссия, возникающая в1 см3 воздуха, создает ионы, несущие 1 СГСЕ количества электричества каждого знака.

 

Эквивалентная доза

Зв. Зиверт – эквивалентная доза любого вида излучения, поглощенная в 1 кг биологической ткани, создающий такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения.

Бэр. Бэр – энергия любого вида излучения, поглощенная в 1 г  биологической ткани, при которой наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе в 1 рад фотонного излучения.

 

Мощность поглощенной дозы

Гр/с. Грей в секунду, равный 1 Дж на кг в секунду.

Рад/с.

1 Гр/с = 1 Дж/кгс=1 102 рад/с

1 рад/с = 1 10 –2 Дж/кгс =1 10 –2Гр/с

 

Таблица.2.

Средняя облучаемость человека на Земле, мЗв/год.

 

Естественные источники

В том числе:

Внутреннее облучение земного происхождения

Внешнее облучение земного происхождения

Внутреннее облучение за счет космических лучей

Внешнее облучение за счет космических лучей

Техногенные источники

В том числе:

Медицинские назначения

Радиоактивные выпадания

Ядерная энергетика

2

 

1,321

0,35

0,015

0,3

0,4

 

0,4

0,02

0,01

 

Очень важно подчеркнуть, что в таблице 3 указаны результаты облучения всего тела человека за несколько часов.. При облучении малых участков тела, отдельных органов, в частности при лечении онкологических заболеваний, поглощенные дозы могут во много раз превышать смертельные без тяжелых последствий для здоровья.

Таблица 3. Последствия облучения человека.

 

Летальные дозы, Гр

100

Смерть через несколько часов или дней (повреждение центральной нервной системы)

10 – 50

Смерть через 1 – 2 недели (внутреннее кровоизлияние)

3 – 5

50% облученных умирают в течение 1 2 месяцев (поражение костного мозга)

Вероятностная оценка на 1 Гр

Смерть от лейкоза

2 чел. из 1 тыс. облученных лиц

Рак щитовидной железы

10 чел. из 1 тыс. облученных лиц

Рак молочной железы

10 чел. из 1 тыс. облученных женщин

Рак легких

2 –3  чел. из 1 тыс. облученных лиц

Рождение ребенка с наследственными дефектами

1,5 чел. из 1 тыс. Рождений.

Без заметных последствий

0,25 бэр.

 

 

Работая над развитием мировоззрения учащихся при изложении этого материала полезно остановиться на роли ученых, исследовавших явление радиоактивности, рисковавших своим здоровьем. Отметить негативную роль политиков, использующих новые научные достижения для уничтожения людей, утверждающих свою власть и добивающихся мирового господства.

 

 

 

Урок 62.      Термоядерные реакции.

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

Закрепление.

1.     Сравните энергию, выделяющуюся в одном акте  реакций синтеза  и деления. 

2.     Почему для реакции синтеза необходима очень высокая температура?

3.     Что такое плазма?

4.     Выделяется или поглощается энергия при следующих реакциях?

147N + 42He→ 178O + 11H

73Li  + 42He→ 105B + 10n

63Li  + 11H → 42He + 32He

 

 

. Домашнее задание:

§72.

Методические рекомендации.

Рассматривая условия, необходимые для осуществления термоядерной реакции, получаем возможность повторить многие разделы физики. Необходимо повторить  понятие удельной энергии связи. Анализируя зависимость удельной энергии связи от массы ядра, приходим к выводу о том, что синтез элементов средней части таблицы Менделеева является экзотермическим процессом. После этого решаем задачу по нахождению кинетической энергии, которой должен обладать протон, чтобы приблизиться к неподвижному протону на расстояние 10-15м, на котором уже действуют ядерные силы.

Задача решается из условия равенства начальной кинетической энергии изменению потенциальной энергии кулоновского взаимодействия. На бесконечности потенциальную энергию принимаем равной нулю. Получив значение кинетической энергии (»10-17Дж), вспоминают связь между температурой и кинетической энергией поступательного движения. Находят, какой эта энергия соответствует температуре »1010К. Далее очень важно показать, что в силу распределения Максвелла (при этом называть его нет нужды) даже при низкой температуре всегда существуют частицы, обладающие достаточной энергией, чтобы реакция произошла. Но в этом случае требуется высокая концентрация частиц и время создания высокой температуры и удержания столь большой концентрации тоже должно быть немаленьким. Существует критерий Лоуренса, равный произведению концентрации частиц на время удержания плазмы, который должен быть не меньше некоторого значения для данной температуры, чтобы можно было получать больше энергии, чем затрачивается на нагрев плазмы. 

Термоядерные реакции являются перспективными для энергетики не только из-за больших запасов «топлива», но и потому, что они могут осуществляться с существенно меньшим загрязнением окружающей среды радиоактивными веществами.

Решение  задач.

 

Урок 63.     Контрольная работа № 5

(по теме «Строение атома и атомного ядра»)

Вариант 1

1. Явление радиоактивности,  открытое Беккере-лем, свидетельствует о том, что...

A. Все вещества состоят из неделимых частиц-атомов.

Б. В состав атома входят электроны.

B. Атом имеет сложную структуру.

Г. Это явление характерно только для урана.

2. Кто предложил ядерную модель строения атома?

A. Беккерель. Б. Гейзенберг.

B. Томсон.

Г. Резерфорд.

3. На рисунке  изображены схемы четырех атомов. Черные точки — электроны. Какая схема соответствует атому * Не?

 

 

Рис. 51

4. В состав атома входят следующие частицы:

A.  Только протоны.

Б. Нуклоны и электроны.

B.  Протоны и нейтроны.

Г. Нейтроны и электроны.

5. Чему равно массовое число ядра атома марганца

7. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, какими парами частиц внутри ядра действуют ядерные силы?

A. Протон—протон. Б. Протон—нейтрон.

B.  Нейтрон—нейтрон. Г. Во всех парах А—В.

8. Массы протона и нейтрона...

A. Относятся как 1836: 1.

Б. Приблизительно одинаковы.

B. Относятся как 1: 1836.

Г. Приблизительно равны нулю.

9. В ядре атома кальция 40 20Са содержится...

A. 20 нейтронов и 40 протонов.

Б. 40 нейтронов и 20 электронов.

B.  20 протонов и 40 электронов.

Г. 20 протонов и 20 нейтронов.

10. В каком приборе след движения быстрой заряженной частицы в газе делается видимым (в результате конденсации пересыщенного пара на ионах)?

A. В счетчике Гейгера.

Б. В камере Вильсона.

B. В сцинцилляционном счетчике.

Г. В пузырьковой камере.

11. Определить второй продукт X в ядерной реакции:

A. Альфа-частица.

Б. Нейтрон.

B. Протон.

 Г. Электрон.

12. Атомное ядро состоит из Z протонов и N нейтронов.  Масса  свободного  нейтрона mn,  свободного протона mp. Какое из приведенных ниже условий выполняется для массы ядра mg?

A.Mя= Zmp + Nmn.

Б. Mя> Zmp + Nmn..

B. Mя< Zmp + Nmn..

Г. Для стабильных ядер условие А, для радиоактивных ядер условие В.

13. Рассчитать Δm (дефект масс) ядра атома  (в а. е. м.).

mp = 1,00728; mn = 1,00866; mя = 3,01602.

А. Δm =0,0072

Б. Δm =-0,072.

В. Δm = -0,0072

Г. Δm =0.

14. В каких единицах должно быть выражено значение массы Дот при вычислении энергии связи атомных ядер с использованием формулы ΔЕ = Δm с2?

A. В килограммах.

 Б. В граммах.

B. В атомных единицах массы.

 Г. В джоулях.

15. Что называется критической массой в урановом ядерном реакторе?

A. Масса урана в реакторе, при которой он может работать без взрыва.

Б. Минимальная масса урана, при которой в реакторе может быть осуществлена цепная реакция.

B. Дополнительная масса урана, вносимая в реактор для его запуска.

Г. Дополнительная масса вещества,  вносимого в реактор для его остановки в критических случаях.

16. Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внешнем облучении человека?

A. Бета-излучение. Б. Гамма-излучение.

B. Альфа-излучение.

Г. Все три вида излучения: альфа, бета, гамма.

Дополнительное задание

17.  Все химические элементы существуют в виде двух или большего количества изотопов. Определите отличие в составе ядер изотопов  и .

A.  Изотоп имеет в ядре на 2 протона больше, чем .

Б. Изотоп имеет в ядре на 2 протона меньше, чем .

B.  Изотоп  имеет в ядре на 2 нейтрона больше, чем .

Г. Изотоп  имеет в ядре на 2 нейтрона меньше, .

18. При альфа-распаде атомных ядер...

A. Масса ядра остается практически неизменной, поэтому массовое число сохраняется, а заряд увеличивается на единицу.

Б. Массовое число увеличивается на 4, а заряд остается неизменным.

B. Массовое число уменьшается на 4, а заряд увеличивается на 2.

Г. Массовое число уменьшается на 4, заряд также уменьшается на 2.

19. При бомбардировке изотопа нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается альфа-частица. Пользуясь законами сохранения массового числа и заряда, а также периодической системой элементов, запишите ядерную реакцию.

Вариант 2

1.В состав радиоактивного излучения могут входить...

A. Только электроны. Б. Только нейтроны.

B. Только альфа-частицы.

Г. Бета-частицы, альфа-частицы, гамма-кванты.

2. С помощью опытов Резерфорд установил, что...

A. Положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома.

Б. Положительный заряд сосредоточен в центре атома и занимает очень малый объем.

B. В состав атома входят электроны.

Г. Атом не имеет внутренней структуры.

3.На рисунке 52 изображены схемы четырех ато мов. Электроны изображены в виде черных точек. Какая схема соответствует атому ?

 

 


Рис.

 

 

4. В состав ядра атома входят следующие частицы:

A. Только протоны.

Б. Протоны и электроны.

B. Протоны и нейтроны. Г. Нейтроны и электроны.

5. Чему равен заряд ядра атома стронция в единицах элементарного заряда?

А.88.'

Б. 38.

В. 50.

 Г. 126.

6. Ядерные силы, действующие между нуклонами...

А. Во много раз превосходят гравитационные силы и действуют между заряженными частицами.

Б. Во много раз превосходят все виды сил и действуют на любых расстояниях.

В.  Во много раз превосходят все другие виды сил, но действуют только на расстояниях, сравнимых с размерами ядра.

 

7. Массы протона и электрона...

A. Относятся как 1836 : 1.

Б. Приблизительно одинаковы.

B. Относятся как 1 : 1836.

Г. Приблизительно равны нулю.

8. В ядре атома железа ||Fe содержится:

A.  26 нейтронов и 56 протонов.

Б. 56 нейтронов и 26 протонов.

B.  26 протонов и 56 электронов.

Г. 26 протонов и 30 нейтронов.

9. В каком приборе прохождение ионизирующей частицы регистрируется по возникновению импульса электрического тока в результате возникновения самостоятельного разряда в газе?

A. В камере Вильсона.

Б. В счетчике Гейгера.

B. В сцинцилляционном счетчике.

Г. В пузырьковой камере.

10. Атомное ядро состоит из Z протонов и N нейтронов.  Масса свободного нейтрона тп,  свободного протона т, . Какое из приведенных ниже условий выполняется для массы ядра тя?

A. Альфа-частица (|Не).

Б. Нейтрон.

B. Протон.

Г. Электрон.

11.  Рассчитать дефект масс (Дот) в а. е. м. ядра атома ^Не. Массы частиц и ядра, выраженные в а. е. м.,соответственно равны: тп = 1,00866; тр- 1,00728; тя= 3,01602.

A.  Am =0,072. Б. Д/п =0,0072.

B. Дт=-0,0072. Г. Am = 0.

12. В каких единицах будет получено значение энергии   при  вычислении  энергии  связи   атомных ядер с использованием формулы ΔЕ = Δm • с2?

A.  В электрон-вольтах (эВ).

Б. В мегаэлектрон-вольтах (МэВ).

B.  В джоулях.

Г. В. а. е. м.

13.  В ядерном реакторе в качестве так называемых   замедлителей  используются  такие   вещества, как графит или вода. Что они должны замедлять и зачем?

A.  Замедляют нейтроны для уменьшения вероятности осуществления ядерной реакции деления.

Б. Замедляют нейтроны для увеличения вероятности осуществления ядерной реакции деления.

B.  Замедляют осуществление цепной реакции деления, чтобы легче было управлять реактором.

Г. Замедляют осколки ядер, образовавшихся в результате деления урана, для практического использования их кинетической энергии.

14.  Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внутреннем облучении человека?

A.  Бета-излучение.

Б. Гамма-излучение.

B.  Альфа-излучение.

Г. Все три вида излучения: альфа, бета, гамма.

Дополнительное задание

15 Все химические элементы существуют в виде двух или большего количества изотопов. Определите отличие в составе ядер изотопов  и .

чем

А. Изотоп  имеет в ядре на 2 протона меньше, чем .

Б. Изотоп e имеет в ядре на 2 протона больше, чем

В. Изотоп имеет в ядре на 2 нейтрона больше, чем .

Г. Изотоп  имеет в ядре на 2 нейтрона меньше, чем чем .

18. При β-распаде атомных ядер...

A. Масса ядра остается практически неизменной, поэтому массовое число сохраняется, а заряд увеличивается.

Б. Массовое число увеличивается на 1, а заряд уменьшается на 1.

B. Массовое число сохраняется, а заряд уменьшается на 1.

Г. Массовое число уменьшается на 1, а заряд сохраняется.

19. Пользуясь законом сохранения массового числа и заряда, а также периодической системой элементов, написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке α-частицами и сопровождаемую выбиванием нейтронов.

Методические рекомендации

Предлагаемая контрольная работа состоит из двух частей: 16 вопросов, являющихся обязательными, рассчитаны на проверку знаний основных понятий, явлений, физических величин и единиц их измерения, законов, основных формул темы, умения решать задачи по известному образцу и выполнения несложных вычислений: вопросы 17—19 рассчитаны на умение применять знания в измененной или незнакомой ситуации и являются необязательными для выполнения всеми учащимися. Вопрос 19, к которому не даются варианты ответов, предполагает свободно конструируемый ответ. Список используемой литературы

1. Кабардин О. Ф.. Кабардина С. И.. Орлов В А. Контрольные и проверочные работы по физике. М.: Дрофа, 2000.

92

На этом уроке раскрываются и отрабатываются такие понятия,  как

Тип урока: комбинированный урок:

Формируемые умения:

Оборудование:  

Ход урока.

1. Опрос.

П. Объяснение нового материала.

Основные понятия урока.

 

 

 

Hosted by uCoz