- •Тема 1: основы
- •1.Организационный момент.
- •2.Основной материал:
- •1.Магнитное поле и его свойства:
- •II. Силовая характеристика магнитного
- •1) Для прямых токов
- •2) Для круговых токов:
- •III. Действие магнитного поля на проводник с током:
- •V. Применение закона Ампера:
- •1) Принцип действия электродвигателя:
- •2) Электроизмерительные приборы:
- •5. Закрепление пройденного материала:
- •7. Домашнее задание:
- •1.Организационный момент:
- •2. Проверка домашнего задания:
- •3.Основной материал:
- •1. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд:
- •2. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле:
- •3. Применение силы Лоренца:
- •4. Проявление силы Лоренца в природе:
- •4. Закрепление пройденного материала:
- •1. Организационный момент:
- •2. Проверка домашнего задания:
- •1). Магнитная проницаемость –
- •2). Три класса магнитных веществ:
- •3. Применение ферромагнетиков.
- •4. Закрепление пройденного материала:
- •1.Организационный момент:
- •2. Проверка домашнего задания:
- •3.Основной материал:
- •1. Опыты Фарадея:
- •2. Магнитный поток:
- •3.Явление электромагнитной индукции:
- •4. Правило Ленца:
- •5. Закон электромагнитной индукции:
- •6. Применение правила Ленца в законе электромагнитной индукции:
- •7. Вихревое электрическое поле:
- •8. Применение явления электромагнитной индукции:
- •I. Эдс индукции в движущемся проводнике.
- •II. Электродинамический микрофон.
- •III. Применение явления электромагнитной индукции:
- •1) Схема замыкания:
- •2) Схема размыкания:
- •2) Аналогия самоиндукции и инерции.
- •3) Индуктивность.
- •1.Организационный момент.
- •3.Основной материал:
- •III. Аналогия механических и электромагнитных колебаний:
- •I. Уравнение колебаний в контуре.
- •II. Аналогия уравнений механических и электромагнитных колебаний.
- •III. Гармонические колебания.
- •IV. Характеристики гармонических колебаний:
- •V. Гармонические колебания силы тока:
- •II. Активное сопротивление (r):
- •III. Мощность в цепи переменного тока с активным сопротивлением:
- •IV. Действующие значения силы тока и напряжения.
- •V. Емкостное сопротивление (хс):
- •VI. Индуктивное сопротивление (хl):
- •VII. Закон Ома для цепи переменного тока:
- •I. Резонанс в электрической цепи.
- •III. Работа генератора на транзисторе:
- •IV. Основные элементы автоколебательной системы:
- •2.Устройство и принцип действия индукционного генератора переменного
- •I. Подготовка к усвоению новой темы:
- •II. Основной материал:
- •2 . Работа нагруженного трансформатора:
- •3). Демонстрация работы трансформатора:
- •III. Закрепление пройденного материала:
- •1). Лабораторные исследования по фрагменту фильма:
- •IV. Подведение итогов урока:
- •Холостой ход трансформатора (без нагрузки):
- •2. Работа нагруженного трансформатора
- •Применение в источниках питания
- •Другие применения трансформатора
- •1.Организационный момент:
- •2. Проверка домашнего задания:
- •3.Основной материал:
- •1. Механизм распространения упругих
- •2. Виды волн:
- •4. Уравнение плоской волны:
- •7) Стоячие волны:
- •3. Характеристики волн:
- •3)Скорость распространения волны (V):
- •5. Энергия волны:
- •1) Условие максимума:
- •2) Условие минимума:
- •4. Закрепление пройденного материала:
- •1.Организационный момент:
- •2. Проверка домашнего задания:
- •3.Основной материал:
- •1.Звуковые волны:
- •2. Приемники звуковых волн:
- •3. Звуковые явления:
- •4. Физические характеристики звука:
- •3) Интенсивность звуковой волны
- •Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью
- •4. Электромагнитные волны переносят энергию.
- •6. Электромагнитные волны могут возбуждаться только ускоренно
- •Создать электромагнитные колебания высокой частоты;
- •Открыть колебательный контур.
- •I. Основы фотометрии:
- •1) Интерференция на тонких пленках (Гюйгенс)
- •2) Кольца Ньютона
- •1 Луч образовался при отражении света от выпуклой поверхности линзы;
- •I. Виды излучений:
- •II. Распределение энергии в спектре:
- •III. Спектральные аппараты.
- •Основы специальной теории относительности:
- •I. Принцип относительности и законы электродинамики:
- •II. Постулаты теории относительности
- •1. Принцип относительности
- •III. Относительность одновременности:
- •IV. Следствия из постулатов Эйнштейна: Основы специальной теории относительности:
- •1) Относительность промежутков времени:
- •2) Относительность расстояний
- •3) Релятивистский закон сложения скоростей (V ≈ c)
- •4) Зависимость массы от скорости
- •5) Основной закон релятивистской механики
- •5. Связь между массой и энергией:
- •I. Тепловое излучение тел:
- •II. "Ультрафиолетовая катастрофа":
- •1) Наблюдение фотоэффекта:
- •2) Изучение фотоэффекта:
- •2. Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. Е. Наименьшая частота νmin , при которой еще возможен внешний фотоэффект.
- •3. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.
- •IV. Фотоны.
- •V. Корпускулярно-волновой дуализм:
- •VI. Применение фотоэффекта:
- •1. Вакуумные фотоэлементы:
- •2. Полупроводниковые фотоэлементы:
- •Физика атома и атомного ядра
- •I. Строение атома:
- •III. Модель атома водорода по Бору.
- •IV. Опыты Франка и Герца.
- •V. Лазеры
- •I. Методы регистрации заряженных частиц:
- •1) Сцинтилляционный счетчик
- •2) Счетчик Гейгера:
- •II. Открытие радиоактивности
- •III. Закон радиоактивного распада.
- •I. Открытие протона:
- •II. Открытие нейтрона:
- •III. Строение атома:
- •IV. Особенности взаимодействия нуклонов:
- •V. Энергия связи атомных ядер:
- •1. Механизм деления ядра урана:
- •2. Цепная ядерная реакции:
- •В атомных бомбах цепная неуправляемая ядерная реакция возникает при быстром соединении двух кусков , каждый из которых имеет массу несколько ниже критической.
- •Предпосылки
- •Принцип действия
- •I. Тепловое излучение тел:
- •II. "Ультрафиолетовая катастрофа":
- •1) Наблюдение фотоэффекта:
- •2) Изучение фотоэффекта:
- •2. Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. Е. Наименьшая частота νmin, при которой еще возможен внешний фотоэффект.
- •3. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.
- •IV. Фотоны.
- •V. Корпускулярно-волновой дуализм:
- •VI. Применение фотоэффекта:
- •1. Вакуумные фотоэлементы:
- •2. Полупроводниковые фотоэлементы:
- •Физика атома и атомного ядра
- •I. Строение атома:
- •1. Электронная модель - Модель Лоренца:
- •III. Модель атома водорода по Бору.
- •IV. Опыты Франка и Герца.
- •V. Лазеры
- •Физика атома и атомного ядра
- •I. Строение атома:
- •III. Модель атома водорода по Бору.
- •IV. Опыты Франка и Герца.
5. Связь между массой и энергией:
Связь между массой и энергией следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения.
Например при нагревании газа в сосуде ему сообщается энергия => температура повышается => скорость хаотичного теплового движения молекул увеличивается => увеличивается масса всех молекул => масса газа в сосуду увеличивается при увеличении его внутренней энергии => между массой газа и его энергией существует связь:
Е=mс2 – первая "великая формула" Эйнштейна: Энергия тела равна массе, умноженной на квадрат скорости света. (простая универсальная формула, связывающая фундаментальные величины)
Т.к.
=> если изменяется энергия, то изменяется масса: - приращение массы тела при увеличении его скорости равно сообщенной ему кинетической энергии на квадран скорости света.
Но т.к. коэффициент очень мал => изменение массы возможно лишь при очень больших изменениях энергии. Пример превращения энергии покоя в энергию излучения – это реакция превращения водорода в гелий. При превращении 1 кг водорода в гелий появляется дефект массы ∆m0=0,007 кг. Соответствующее уменьшение энергии покоя выделяется в виде излучения: ∆Е=∆mс2=7·10-3·9·10-16 Дж=6,3·1014 Дж.
Нельзя говорить, что при этом масса переходит в энергию. В действительности энергия переходит из одной формы (механической) в другие (электромагнитную и ядерную).
Например при взрыве водородной бомбы выделяется энергия Е=1017 Дж. Эта энергия превышает выработку электроэнергии на всем земном шаре за несколько дней. Выделяющаяся энергия уносится вместе с излучением.
Для случая движения тела с небольшой скоростью (υ<<с) энергия .
Если υ=0, то Е0=m0с2 – энергия покоя: Любое тело, уже в силу своего существования, обладает энергией пропорциональной массе покоя m0.
Чрезвычайно важным выводом релятивистской механики был вывод о том, что находящаяся в покое масса m содержит огромный запас энергии. Это утверждение получило разнообразные практические применения, включая использование ядерной энергии. Если масса частицы или системы частиц уменьшилась на Δm, то при этом должна выделиться энергия ΔE = Δm · c2. Многочисленные прямые эксперименты дают убедительные доказательства существования энергии покоя. Первое экспериментальное подтверждение правильности соотношения Эйнштейна, связывающего массу и энергию, было получено при сравнении энергии, высвобождающейся при радиоактивном распаде, с разностью масс исходного ядра и конечных продуктов. Например, при бета-распаде свободного нейтрона появляется протон, электрон и еще одна частица с нулевой массой – антинейтрино:
При этом суммарная кинетическая энергия конечных продуктов равна 1,25·10–13 Дж. Масса нейтрона превышает суммарную массу протона и электрона на Δm = 13,9·10–31 кг. Такому уменьшению массы должна соответствовать энергия ΔE = Δm · c2 = 1,25·10–13 Дж, равная наблюдаемой кинетической энергией продуктов распада.
Чтобы возникло ощущение масштабов этого явления в макромире, рассмотрим такой пример. При взрыве 1 т тринитротолуола высвобождается энергия 4,2·109 Дж. При взрыве мегатонной бомбы выделится энергия 4,2·1015 Дж. Соответствующая этой громадной энергии масса m = E / c2 оказывается равной всего 46 г. Таким образом, при взрыве ядерной мегатонной бомбы масса ядерной «взрывчатки» должна уменьшится примерно на 50 г. Полная первоначальная масса водородной бомбы, эквивалентной по мощности 1 мегатонне тринитротолуола, примерно в 1000 раз больше и составляет около 50 кг.
Закон пропорциональности массы и энергии является одним из самых важных выводов СТО. Масса и энергия являются различными свойствами материи. Масса тела характеризует его инертность, а также способность тела вступать в гравитационное взаимодействие с другими телами. Важнейшим свойством энергии является ее способность превращаться из одной формы в другую в эквивалентных количествах при различных физических процессах – в этом заключается содержание закона сохранения энергии. Пропорциональность массы и энергии является выражением внутренней сущности материи. Формула Эйнштейна E = mc2 выражает фундаментальный закон природы, который принято называть законом взаимосвязи массы и энергии.
Комбинируя выражение для релятивистского импульса
и выражение для полной энергии E, можно получить соотношение, связывающее эти величины.
Для этого удобно эти соотношения переписать в следующем виде:
Вычитая почленно эти соотношения, можно получить E2 = (mc2)2 + (pc)2 => для покоящихся частиц (p = 0) E = E0 = mc2 => частица может иметь энергию и импульс, но не иметь массы (m = 0). Такие частицы называются безмассовыми. Для безмассовых частиц связь между энергией и импульсом выражается простым соотношением E = pc.
К безмассовым частицам относятся фотоны – кванты электромагнитного излучения и, возможно, нейтрино. Безмассовые частицы не могут существовать в состоянии покоя, во всех инерциальных системах отсчета они движутся с предельной скоростью c.
Квантовая физика
Квантовая механика описывает процессы микромира недоступные не только восприятию нашими органами чувств, но и воображению. Мы лишены возможности представить их наглядно в полной мере, т.к. они совершенно отличны от тех макроскопических явлений, которые человечество наблюдало на протяжении миллионов лет.
Наше воображение " не создает новых образов, а лишь комбинирует известные" (А.Франс), вплоть до кентавров и ведьм.
В декабре 2000 года мировая научная общественность отмечала 100-летний юбилей возникновения новой науки – квантовой физики и открытие новой фундаментальной физической константы – постоянной Планка. Заслуга в этом принадлежит выдающемуся немецкому физику Максу Планку. Ему удалось решить проблему спектрального распределения света, излучаемого нагретыми телами, проблему, перед которой классическая физика оказалась бессильной. Планк первым высказал гипотезу о квантовании энергии осциллятора, несовместимую с принципами классической физики. Именно эта гипотеза, развитая впоследствии трудами многих выдающихся физиков, дала толчок процессу пересмотра и ломки старых понятий, который завершился созданием квантовой физики.
Зарождение квантовой теории: