8 клас Теплові явища І

Урок №1

Тема. Тепловий стан тіл. Температура та її вимірювання.

Мета: з’ясувати поняття температури і теплового стану тіла; з’ясувати суть

           одного із способів вимірювання температури, вивчити будову і принцип дії

           термометра; розвивати творчі здібності, уяву; виховувати в учнів інтерес до

           вивчення фізики.

Основні поняття: тепловий стан, температура, термометр, градус, теплова

           рівновага.

Обладнання: три посудини з водою різної температури, термометр, підручник з

          фізики.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

План-схема уроку

Етап уроку	Час, хв	Форми і методи діяльності вчителя	Результат
1. Розминка	2	Вправа «Абетка добра»	Визначення психоемоційного стану учнів
2. Актуалізація опорних знань	4	Вправа «Відгадай загадку» Вправа «Мозковий штурм»	Повторення вивченого матеріалу. Розвиток логічного мислення
3. Мотивація навчальної діяльності	3	Бесіда з учнями з опорою на їх досвід. Метод створення асоціацій та порівнянь	Розвиток уяви учнів, творчого мислення, підведення до повідомлення теми уроку
4. Сприйняття та засвоєння нового матеріалу	18	Пояснення вчителя з використанням демонстрацій та проблемних запитань	Засвоєння навчального матеріалу
5. Осмислення об’єктивних зв’язків	8	Самостійна робота з підручником	Закріплення вивченого матеріалу
6. Узагальнення знань	5	Вправа «Продовж речення»	Узагальнення і закріплення вивченого
7. Підсумки уроку	4	Вправа «Сенкан»	Підбиття підсумків
8. Домашнє завдання	1	Завдання репродуктивного, практичного спрямування; робота з додатковою літературою	Ефективне засвоєння теми

Хід уроку

І. Розминка

Вправа «Абетка добра».

До кожної літери слова «температура» дібрати добре слово.

Т – творчість

Е – елегантність

М – мама

П – працьовитість

Е – емоційність

Р – радість

А – ангел

Т – толерантність

У – Україна

Р – родина

А – академія

ІІ. Актуалізація опорних знань

 Вправа «Відгадай загадку».

1. Із гарячої криниці

    Через ніс водиця ллється ( Чайник )

2. В теплий дощик народився

    Парасолькою накрився

    Може б з лісу пострибав,

    Якби другу ногу мав ( Гриб )

3. Росте вона додолу головою,

    Росте вона холодною зимою.

    А тільки сонечко засяє –

    Вона заплаче й помирає ( Бурулька )

 Вправа «Мозковий штурм»

Спробуйте заплющити очі і пригадати все, що ви пов’язуєте зі словом «тепло».

                                           Шуба              піч                   літо 

                                         

Тепло

                                         

                                           Сонце          лампочка         батарея

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Учитель. Сучасна людина живе в оточенні корисних і розумних речей, і часом не

    уявляє, скільки цікавого могли б розповісти про себе деякі предмети, яким

    довгим і важким був їхній шлях розвитку. Наприклад, знайомий всім

    термометр. Він здається нам одвічним супутником людини, а насправді

    переступив поріг нашого дому не так вже давно.

У давні часи про температуру тіла людини судили по безпосередньому відчутті: гаряче, тепле, холодне. Така система існувала досить довго – до тих пір, поки одного разу Галілео-Галілей, відомий всім нам як великий вчений-астроном, не винайшов термоскоп. Дана конструкція дозволила Галілею судити про ступінь нагрітості тіла або про температуру. Сьогодні темою нашого уроку буде вивчення поняття температури та способу її вимірювання.

ІV. Сприйняття та засвоєння нового матеріалу.

1. Поняття температури

Температура – це фізична величина, що характеризує ступінь нагрітості тіла.

Коли людина користується своїми відчуттями ( на дотик або на око ), то така оцінка температури є відносною і не завжди однозначною. Наприклад, в холодну кімнату ввійшла людина з двору, де лютує вітер і мороз. Вона скаже: «О, як тепло!» Інша людина, вийшовши з теплого приміщення, скаже: «О, як холодно!» 

Доведемо це на досліді. Візьмемо три посудини з холодною, теплою і гарячою водою. Коли одну руку занурити у холодну воду, іншу – у гарячу, а потім обидві руки – в теплу воду, то одній руці буде тепло, а іншій – холодно.

Отже, за власними відчуттями людина не завжди може однозначно визначити тепловий стан тіла

. 

2. Поняття теплової рівноваги.

Давайте разом сформулюємо певні закони, за якими відбуваються теплові процеси:

а) більш нагріте тіло завжди віддає тепло менш нагрітому;

б) температури тіл, які контактують, з часом вирівнюються і стають однаковими.

У тіл з однаковою температурою теплообмін не відбувається – вони перебувають у стані теплової рівноваги.   

3. Термометр.

Для вимірювання температури використовують спеціально призначені для цього прилади, які називаються термометрами. Розглянемо рідинний термометр, принцип дії якого ґрунтується на залежності об’єму рідини від температури:

а) будова термометра (резервуар з рідиною, довга трубка, шкала);

б) визначення температури термометром (чим вища температура тіла, тим вищим є стовпчик рідини в термометрі)

Демонстрація різних видів термометрів.

V. Осмислення об’єктивних зв’язків

Самостійна робота учнів з підручником (ст.171)

1. Як на шкалі термометра позначають першу реперну точку? (0⁰С)

2. Як на шкалі термометра позначають другу реперну точку? (100⁰С)

3. На скільки частин Цельсій поділив інтервал між цими точками? (на 100)

4. Що таке 1⁰С? (це одна сота частина зміни температури води під час нагрівання її від температури плавлення до температури кипіння при нормальному атмосферному тиску)

5. Як позначають температуру за шкалою Цельсія? (t⁰)

VI. Узагальнення знань.

Вправа «Продовж речення»

Температура – це…

Теплова рівновага –це…

Термометр – це…

Термометр складається з …

Щоб правильно виміряти температуру тіла потрібно …

VII. Підсумки уроку.

Вправа «Сенкан»

Складіть сенкан зі словом «термометр».

Термометр

Рідинний, електронний

Показує, вимірює, допомагає

Прилад для вимірювання температури

Винахід людини

VIII. Домашнє завдання.

1. Опрацювати §33, виконати вправу 33.

2. Підготувати інформацію про різні температурні шкали.

Додаток І

Температурні шкали

     Для однозначного визначення температури різними методами й на основі зміни різних властивостей тіл, термометри необхідно градуювати. Для цього використовуються температурні шкали. В основі температурних шкал – особливі реперні точки, яким присвоюється певне значення температури. Історично склалися різні температурні шкали, що використовують різні реперні точки, які пов’язані з певними фізичними явищами, що відбуваються при певній температурі.

     В Міжнародній системі одиниць (СІ) термодинамічна температура входить до складу семи основних одиниць і виражається в Кельвінах. До складу похідних величин СІ, які мають спеціальну назву, входить температура Цельсія, яка вимірюється в градусах Цельсія. На практиці часто застосовують градуси Цельсія через історичні прив’язки до важливих характеристик води – температури танення льоду (0^оС) і температури кипіння (100^оС). Це зручно, оскільки більшість кліматичних процесів, процесів у живій природі, тощо пов'язані з цим діапазоном. Зміна температури на один градус Цельсія тотожна зміні температури на один Кельвін. Тому після введення в 1967 році нового визначення Кельвіна температура кипіння води перестала грати роль незмінної реперної точки і, як показують точні вимірювання, вона вже не дорівнює 100^оС, а близько 99,975^оС.

     У Міжнародній системі одиниць (СІ) для вимірювання температури застосовується шкала Кельвіна і символ К ( при цьому знак ^о відсутній). Широкий вжиток також мають системи Цельсія і Фаренгейта.

За шкалою Кельвіна

          0 градусів відповідають абсолютному нулю, тобто повній відсутності руху молекул. Інша реперна точка – потрійна точка води. ЇЇ температура 273, 16 К вибрана так, щоб один Кельвін відповідав одному градусу за шкалою Цельсія.

Температура за шкалою Кельвіна називається абсолютною температурою. Вона позначається великою латинською літерою Т. Шкала Кельвіна використовується в фізиці. ЇЇ називають термодинамічною шкалою, оскільки вона найкраще визначена. Наприклад, потрійна точка води на відміну від температури замерзання, не залежить від тиску.

За шкалою Цельсія

          0^оС відповідає температура замерзання води, 100^оС – температура кипіння води (при тиску в 1 атмосферу). Здебільшого температура за шкалою Цельсія позначається маленькою латинською літерою t.

За шкалою Фаренгейта

          Замерзання і кипіння води розділяють 180^оF. Один градус за Фаренгейтом дорівнює 5/9Кельвіна або градуса Цельсія. Вода замерзає при 32^оF, а кипить при 212^оF.

Існували також інші системи вимірювання температури, які тепер вийшли з ужитку, такі як

·        шкала Ранкіна;

·        шкала Деліля;

·        шкала Ньютона;

·        шкала Реомюра;

·        шкала Ромера.

Урок №1. Деформація. Сила пружності. Закон Гука.

Мета уроку: з’ясувати залежність сили пружності від деформації.

Навчальна:Сформувати знання про яивще деформації, про причину виникнення сили пружності, про закон Гука. Розкрити діючі в природі причинно-наслідкові зв’язки між земним тяжінням і деформацією тіл.

Розвивальна: Розвивати логічне мислення через встановлення причинно-наслідкових зв’язків.

Виховна: Формувати науковий світогляд, збуджувати інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку: комбінований урок.

Основні поняття: Деформація, Пружна деформація, Пластична деформація, Сила пружності ,  Деформація тіла, Механічна напруга, Закон Гука, Коефіцієнт пропорційності.

Демонстрації:

- презентація:  Сила пружності. Закон Гука.; - відео:Закон Гука; - відео:Деформація. Сила пружності .

                                            Хід уроку

Самостійна робота  «Сили в механіці»

Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. У результаті дії сили тіло може...

А збільшити свою масу; Б збільшити свою швидкість;  В змінити свій об’єм.

2. Виберіть правильну відповідь. На тіло в горизонтальному напрямку діють дві сили — 5 Н і 7 Н. Чому може дорівнювати рівнодійна цих сил? А 1 Н;  Б 10 Н; В 12 Н.

Середній рівень

1.   На тіло  в  горизонтальному  напрямку  діють  дві  сили   - 10 Н і 20 Н. Зобразіть ці сили. Скільки варіантів рисунка ви можете зробити? Чому дорівнює рівнодійна цих сил?

2.   На тіло уздовж однієї прямої діють дві сили: 2 Н і 5 Н. Чи може рівнодіюча цих сил дорівнювати: а) 10 Н; б) 8 Н; в) 7 Н; г) 5 Н; д) 3 Н; є) 1 Н? Для правильних відповідей зробіть рисунки.

 Достатній рівень

1.   Рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, спрямована вертикально вниз. Чи можна вказати напрямок руху тіла? Наведіть приклад, що підтверджує вашу відповідь.

2.   Одна із двох сил, що діють на тіло уздовж однієї прямої, дорівнює 5 Н. Рівнодійна цих сил дорівнює 8 Н. Якою може бути за величиною інша сила? Як вона має бути спрямована? Виконайте креслення.

 Високий рівень

1.   На тіло діють три сили F1, F2, F3  спрямовані уздовж однії прямої, причому F1 = 4 Н, F2 = 7 Н. Чому дорівнює F3, якщо рівнодійна всіх трьох сил дорівнює 12 Н? Скільки розв'язків має ця задача? Зробіть у зошииті схематичні рисунки, що відповідають кожному з розв'язків.

2.   Три сили прикладені уздовж однієї прямої. Залежно від напрямку цих сил їх рівнодійна може дорівнювати 1 Н, 2 Н, З і 4 Н. Чому дорівнює кожна із цих сил?

Вивчення нового матеріалу

1. Сили пружності

Під дією сили змінюється швидкість руху тіла. При контакті взаємодіючих тіл починають рухатися окремі частини тіла, внаслідок чого обидва тіла деформуються.

Деформація — це зміна форми або розмірів тіла.

Пружна деформація – деформація, яка повністю зникає після припинення дії зовнішньої сили.

Пластична деформація – деформація, яка не зникає після припинення дії зовнішньої сили, тобто тіло не відновлює своєї попередньої форми.

Сила пружності – сила, яка виникає в результаті пружної деформації тіла і напрямлена в бік, протилежний зміщенню частинок тіла під час деформації.

Отже пружні сили виникають завжди під час спроби змінити об’єм чи форму твердого тіла, під час зміни об’єму рідини, а також під час стискання газу.

Існує багато різних видів пружних деформацій: розтяг (стиск), зсув, згин, кручення.

Деформація тіла називається пружною, якщо після зняття навантаження повністю відновлюються розміри й форма тіла.

Деформація тіла називається пластичною, якщо після зняття навантаження розміри й форма тіла не відновлюються.

    Іноді деформацію тіла легко помітити, наприклад, при розтяганні або стиску пружини. Але часто деформація не помітна для наших очей, наприклад, ми не помічаємо, як прогинається стіл під книгою.

 Сили пружності виникають при деформації тіла, тобто при зміні його форми.

Причиною виникнення сил пружності у тілі є взаємодія його молекул, які розташовані на певній відстані одна від одної. Молекули тіла однозначно відштовхуються і притягаються одна до одної. У недеформованому тілі молекули перебувають саме на такій відстані, за якої сили притягання й відштовхування врівноважуються. Коли ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування. У результаті й виникає сила пружності, що завжди спрямована так, аби зменшити величину деформації тіла.

Механічна напруга – це відношення модуля сили пружності до площі поперечного перерізу тіла.

У випадку стискування твердого тіла напруга аналогічна тиску в газах і рідинах.

При малих деформаціях тіл зв’язок між , і досліджував англійський фізик Роберт Гук.

2. Закон Гука

Із практики відомо, що чим більшу деформацію ми бажаємо створити, тим більше навантаження потрібно прикласти до тіла, що деформується. Отже, за величиною деформації можна судити про величину прикладеної сили.

Знайдемо на досліді співвідношення між деформацією тіла й силою пружності. Підвісимо до пружини спочатку один важок й виміряємо видовження пружини. Додамо ще один важок — тоді сила пружності збільшиться вдвічі: адже тепер вона врівноважує силу ваги, що діє на два важки. Ми побачимо, що видовження пружини теж стало вдвічі більшим.

Співвідношення між силою пружності й видовженням пружини вперше було встановлено дослідним шляхом англійським фізиком Робертом Гуком. Тому його називають законом Гука: модуль сили пружності Fпр прямо пропорційний видовженню тіла x.  Fx = Fупр = –kx.

Коефіцієнт пропорційності k називають жорсткістю тіла. Він чисельно дорівнює силі, яку необхідно прикласти для того, щоб розтягти тіло на одиницю довжини. Одиницею виміру жорсткості в СІ є Н/м.

Закон Гука: Сила пружності прямо пропорційна до зміни довжини шнура (видовження).

 σ = F / S = –Fупр / S    – напрямлена у протилежний бік деформації (зовнішньої сили), – коефіцієнт жорсткості пружного тіла, з залежно від форми і розмірів тіла від матеріалу, з якого виготовлено тіло.

 3. Вимірювання сил за допомогою сили пружності

Отже, за величиною деформації тіла можна судити про величину сили пружності. Тому силу пружності часто використовують для вимірювання сил. Прилад для вимірювання сили називають динамометром. При градуюванні (нанесенні шкали) пружинного динамометра використовується закон Гука.

За допомогою динамометра можна порівнювати сили за модулем, а також визначати напрямок дії сили.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Що таке деформація? 2. У яких випадках виникає деформація? 3. Які причини виникнення сили пружності?

4. Від чого залежить сила пружності? 5. Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не з міді або свинцю?

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Сила F1 = 40 H розтягує пружину на x1 = 8cм. Яка сила розтягне пружину ще на Δx = 6cм? Відповідь: 70 Н.

2. Під дією якої сили пружина жорсткістю 1500 Н/м укоротилася на 5 см?

3. До пружини довжиною 8 см підвісили вантаж масою 100 г. Довжина пружини стала 12 см.

Якої маси вантаж необхідно підвісити до пружини, щоб її довжина стала 9 см?

 Поміркуй і відповідай

1. Чи завжди при збільшенні сили, що розтягує пружину, у стільки ж разів збільшується її

деформація?  2. На столі лежить куля. Зобразіть графічно силу пружності, що діє на кулю. До чого

прикладена сила пружності? Яка причина виникнення сил пружності?

Домашнє завдання

1. § 10 ( підручник).

задачі:  10.1, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8.

Конспект уроку з фізики (11 клас): Світло як електромагнітна хвиля. Інтерференція і дифракція світлових хвиль. Мета уроку: ознайомити учнів зі способами одержання системи коге¬рентних хвиль; з'ясувати умови спостереження інтерферен¬ції та дифракції світла. Розвивати образне та критичне мис¬лення, творчу уяву. Виховувати почуття відповідальності, праце¬любність, самостійність, уважність. Обладнання: плакат, підручник Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу Орієнтовний план проведення уроку  І. Організаційна частина (2 хв)  ІІ. Повторення вивченого матеріалу й набутих знань і умінь (5 хв)  ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (2 хв)  IV. Оголошення теми й мети уроку (2 хв)  V. Вивчення нового матеріалу (30 хв)  VI. Підведення підсумків роботи (4 хв) Хід уроку І. Організаційна частина • Перевірка присутніх. • Призначення чергових. ІІ. Актуалізація опорних знань учнів Учитель проводить усне опитування учнів. 1.    Які приклади ви можете навести на підтвердження прямолінійного по¬ширення світла? 2.    Чому утворення тіні є доказом прямолінійності поширення світла? 3.    Що таке тінь і півтінь? 4.    Які явища відбуваються під час переходу світла з одного середовища в інше? 5.    Чим зумовлене заломлення світла на межі розділу двох прозорих сере¬довищ? 6.    У якому випадку відносний показник заломлення є більшим за одини¬цю? В якому — меншим за одиницю? ІІІ. Мотивація навчальної діяльності Ми з вами на попередніх уроках ознайомились з теоріями становлення поняття світла. І розглянули відповідну теорію, що світло це електромагнітна хвиля. Через які такі експерименти та явища виникла ця теорія ми з вами зараз дізнаємося. IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку V. Вивчення нового матеріалу 1. Принцип незалежності світлових пучків. Звертаємо увагу учнів на те, що світлові пучки, поширюючись від різних джерел світла, не впли¬вають один на одного. Вони поширюються крізь одну частину простору без взаємних перешкод, без викривлень. Цікавим є такий дослід. За допо¬могою двох проекційних апаратів на екрани проектуються два різні діа¬позитиви. У разі взаємного перетинання світлових пучків зображення на екранах не спотворюються. Вони будуть такими самими, як під час про¬ектування кожного кадру окремо. У цьому й полягає принцип незалежно¬сті світлових пучків. Світлові пучки, зустрічаючись, не впливають один на одного. Спробуємо визначити сферу застосування цього принципу. Якщо дво¬ма стрижнями одночасно торкнутися поверхні води, то від кожного з них побіжить колова хвиля, що проходитиме крізь іншу так, начебто її й нема. Аналогічно поширюються звукові хвилі (приклад з оркестром) і радіо¬хвилі. Досліди показують, що хвилі підкоряються принципові суперпозиції: хвилі не взаємодіють одна з одною та поширюються незалежно одна від одної. 2.Інтерференція хвиль. Оскільки хвилі не взаємодіють одна з одною, то кожна частина простору, куди надходять дві або кілька хвиль, братиме участь у коливаннях, викликаних кожною хвилею окремо. Щоб знайти результуючий зсув у даній точці простору, треба знайти зсув, викликаний кожною хвилею, а потім скласти їх чи то векторно, якщо вони поширюються в різних напрямах, чи то алгебраїчно, якщо — уздовж однієї прямої. Додавання в просторі хвиль, за яких утворюється постійний у часі роз¬поділ амплітуд результуючих коливань, називається інтерференцією (від лат. inter — взаємно, між собою і ferio — ударяю, уражаю). Інтерференцією хвиль називається явище підсилення коливань в од¬них точках простору Послаблення в інших у результаті накладання двох або кількох хвиль, які надходять у ці точки, 3.Когерентність хвиль. Інтерференція — загальна властивість хвиль будь-якої природи. Стійка в часі інтерференційна картина може спосте¬рігатися тільки у разі додавання корельованих (взаємозалежних) коли¬вань, які називаються когерентними хвилями (від лат. cohaerens — той, що перебуває у зв'язку). Когерентні (зв'язані) хвилі — це хвилі, що мають однакову частоту та незмінний зсув фаз у кожній точці простору. Когерентні джерела — це джерела, що мають однакову частоту та незмінний зсув фаз у часі. Коливання кожної точки середовища характеризуються трьома вели¬чинами — амплітудою, частотою й фазою. В означення когерентності вхо¬дять лише дві останні величини. Від різниці амплітуд залежить міра різкості інтерференційної картини. Різниця амплітуд має бути такою, щоб за інтенсивністю коливань можна було відрізнити максимуми від мінімумів. Інакше інтерференційна кар¬тина буде розмитою. Незважаючи на те що умова когерентності залишається однаковою для хвиль різної фізичної природи, способи здійснення когерентності, напри¬клад, для джерел звуку та джерел світла, були зовсім різними. Для одер¬жання когерентних звукових хвиль можна скористатися двома незалеж¬ними джерелами звуку, що здійснюють коливання зі сталою різницею фаз. Незалежні ж джерела світла (крім оптичних квантових генераторів) не дають когерентних хвиль. Причина полягає в тому, що атоми джерел випромінюють світло неза¬лежно один від одного окремими «обривками» (цугами) синусоїдальних хвиль. І такі цуги хвиль від обох джерел накладаються один на одного. У результаті амплітуда коливань у будь-якій точці простору хаотично змінюється з часом. Отже, ці цуги некогерентні. Ніякої стійкої картини з певним розподілом максимумів і мінімумів освітленості не спостеріга¬ється. 4. Інтерференція світла. Для одержання двох когерентних світлових хвиль можна випромінювання від одного й того самого атома розділити шляхом відбивання або заломлення на два пучки. У школі звичайно роз¬глядаються два методи: Френеля та Ньютона. За допомогою методу Френеля вивчається інтерференційний дослід із дзеркалами або біпризмою Френеля. У першому випадку використовуєть¬ся явище відбивання, у другому — заломлення. Використовуючи метод Ньютона, можна розглянути інтерференцію в тонких плівках і за допомогою кілець Ньютона. Когерентність хвиль, відбитих від зовнішньої та внутрішньої повер¬хонь плівки, пояснюється їх приналежністю до одного й того самого світ¬лового пучка. Якщо джерела когерентні та синфазні (тобто збігаються за фазою в часі), то в точках середовища, куди хвилі надходять, збігаючись за фа¬зою, утвориться максимум інтерференційної картини. Амплітуда коливань середовища в даній точці максимальна, якщо різниця ходу двох хвиль, які збуджують коливання в цій точці, дорівнює цілому числу довжин хвиль: ∆x = kλ , де ∆х — різниця ходу двох хвиль, a k = 0, l, 2, ... . Амплітуда коливань середовища в даній точці мінімальна, якщо різ¬ниця ходу двох хвиль, які збуджують коливання в цій точці, дорівнює непарному числу півхвиль: ∆x = (2k + 1)λ/2 . 5. Порушення хвильового фронту в середовищі. Наявність чіткої тіні за освітленим об'єктом уявлялась вагомим доказом прямолінійного поширення світла. Проте, чим далі від об'єкта знаходиться його тінь, тим більш розпливчастими стають її обриси. З одного боку, світло проникає в область геометричної тіні, з іншого боку — ослаблення освітленості спостерігається в тих частинах простору, де тіні, здавалося б, не повинно бути. Коли на шляху пучка світла поставити невелике непрозоре тіло, роз¬міри якого порівнювані з довжиною світлової хвилі, то світло, огинаючи краї цього тіла, буде відхилятися від прямолінійного поширення. Явище огинання механічними хвилями перешкод ми спостерігали ба¬гато разів у житті. Так, морські хвилі вільно огинають камінь з води. За каменем хвилі поширюються так, ніби його й не було. Здатність до оги¬нання перешкоди мають і звукові хвилі. Ми можемо чути сигнал автомо¬біля за рогом будинку, коли самого автомобіля ще не видно. Відхилення від прямолінійного поширення хвиль, огинання хвилями перешкод, проникнення в область геометричної тіні називається дифрак-\/ цією (від лат. difractus — розламаний). Це явище властиве усім хвильовим процесам. Дифракція — це порушення прямолінійності поширення хвиль під час проходження повз перешкоду або крізь отвір. 6. Дифракція світла. Пропускаючи тонкий пучок світла крізь маленький отвір, можна спостерігати порушення закону прямолінійного поширення світла. Досліди Т. Юнга, дослідження О. Френеля, принцип X. Гюйгенса дали пояснення прямолінійному поширенню світла в однорідному середовищі на основі хвильової теорії. Відповідно до ідеї Френеля хвильова поверхня в будь-який момент часу являє собою не просто обвідну вторинних хвиль, а результат їхньої інтер¬ференції. Через дуже малу довжину світлової хвилі кут відхилення світла від на¬пряму прямолінійного поширення невеликий. Тому для кращого спосте¬реження за дифракцією потрібно або використовувати незначні перешко¬ди, або розташовувати екран далеко від перешкод. Дифракція — це явище огинання світлом меж непрозорих тіл — кра¬їв отворів, вузьких щілин й екранів, тобто порушення прямолінійності світла. Дифракція світла визначає межі застосовності геометричної оптики. Виявляється, закон прямолінійного поширення світла й інші закони гео¬метричної оптики виконуються досить точно лише в тому випадку, коли розміри перешкод на шляху поширення світла набагато більші за довжи¬ну світлової хвилі. Огинання світлом перешкод обмежує розділювлльну здатність найважливіших оптичних інструментів — телескопа й мікро¬скопа. 7. Дифракційна решітка. Перед ознайомленням з дифракційною ре¬шіткою слід розглянути дифракційні картини в паралельних пучках спо¬чатку від однієї щілини, а потім від двох. Дифракційна решітка — скляна тонка пластинка, на яку нанесено па¬ралельні штрихи з проміжками між ними. Ширина щілини й штриха по¬значається d і називається сталою решітки (або періодом решітки). Дифракційна решітка служить для розкладання світла в спектр і ви¬мірювання довжини хвилі. Якщо на дифракційну решітку падає плоска монохроматична хвиля довжиною А., то відповідно до принципу Гюй-генса — Френеля кожну точку фронту хвилі можна прийняти за джере¬ло вторинних хвиль, які поширюються в усі боки. Хвилі, що йдуть від решітки у напрямі нормалі до решітки, мають однакові фази. Лінзою вони зведуться в одну точку, де в результаті інтерференції амплітуди цих хвиль додадуться. У цій точці буде спостерігатися вузька смужка моно¬хроматичного світла. Хвилі, що йдуть під яким-небудь кутом ф у напрямі нормалі до решіт¬ки і мають сталу різницю фаз, також будуть зведені в одній точці (й у си¬метричній їй), де вони будуть інтерферувати. Умова спостереження диф¬ракційного максимуму запишеться так: dsinφ = kλ , де k = 0, 1, 2, ... . Звідси випливає, що положення максимумів світла залежить не від числа щілин, а тільки від довжини хвилі. Чим менша довжина хвилі ви¬промінювання, тим меншому значенню кута відповідає положення мак¬симуму. Таким чином, видиме оптичне випромінювання розтягається в спектр так, що внутрішнім краєм його є фіолетове оптичне випроміню¬вання, а зовнішнім — червоне. Значення k = 0 відповідає максимуму за напрямом для всіх довжин хвиль. Тому нульовий спектр являє со¬бою біле зображення щілини. VІ. Заключний етап заняття 1.Закріплення матеріалу 1.    Що є наслідком взаємодії хвиль? 2.    Чи буде спостерігатися на поверхні води інтерференційна картина, якщо кинути у воду два камені одночасно? 3.    Чи буде спостерігатися на поверхні води інтерференційна картина, якщо кинути у воду жменю піску? 4.    Чому штрихи на дифракційних решітках мають розташовуватися гу¬сто один біля одного? 5.    Чи залежить положення головних максимумів дифракційного спектра від кількості щілин решітки? 6.    Чому дифракційні спектри всіх порядків починаються з фіолетової смуги, а закінчуються червоною? 7.    Чому в центральній частині спектра, отриманого на екрані під час освітлення дифракційної решітки білим світлом, завжди спостеріга¬ється біла смуга? 2. Домашнє завдання Опрацювати матеріал з підручника:  Коршак Є.В. ЛяшенкоО.І. «Фізика-11» §57,58 Виконати завдання: 1.    Чим зумовлюється райдужне забарвлення тонких нафтових плівок? 2.    Чому товстий шар нафти не має райдужного забарвлення? 3.    Решітки мають 50 і 100 штрихів на 1 мм. Яка з них дасть на екрані більш широкий спектр за інших однакових умов? 4.    Знайдіть найбільший порядок спектра для жовтої лінії натрію з довжи¬ною хвилі 589 нм, якщо період дифракційної решітки 2 мкм. (Відпо¬відь: 3.)

 

Вторник, 16. Февраля 2016

Всі права збережені! BS studio 2011-2014 The special gratitude is for an idea and support Pagor Yuriyu

>

Тема уроку.  Магнітна дія струму. Дослід Ерстеда.

  Тип уроку: засвоєння нових знань.

  Мета уроку:  показати взаємозв’язок між електрикою й  магнетизмом, 

ознайомити  учнів  з  дослідом  Ерстеда,  сформувати 

поняття  магнітного  поля,  силових  ліній  магнітного 

поля;

 розвивати уяву, пам'ять, логічне мислення під час вивчення матеріалу,

 виховувати любов до предмету, повагу до однокласників і дорослих, любов до Батьківщини.

  обладнання:  магнітні  стрілки,  металеві  ошурки,  джерело  струму, 

прямолінійний і   круговий провідники.

Хід уроку

I.  Перевірка домашнього завдання; актуалізація опорних 

знань учнів

Запитання до класу

Чому  два   цвяхи,  які  притягуються   до  магніту,  розходяться   •  

вільними   кінцями?

Чому  корпус  компаса  виготовляють   із   міді,  алюмінію,  пласт - •  

маси,  але   ніколи  із   заліза?

Чому  сталеві   рейки   через   якийсь  час   виявляються  намагні - •  

ченими?

Чи  буде  діяти   магніт  на  магнітну  стрілку,  якщо   між   ними  по- •  

містити   руку?   аркуш  паперу?   залізний  лист?

Які  явища  свідчать  про   існування   магнітного  поля  Землі? •  

Як  установиться  магнітна  стрілка   на  магнітних   полюсах  Землі? • 

Чи  завжди   збігаються  напрямки   на  північ  за   магнітною  стріл - •  

кою   й   географічним   меридіаном?

Тестові завдання

1.     Як  називається   властивість   тіл  довгий  час   зберігати   магнітні

властивості?

А   Магнітна  властивість

Б   Намагніченість

В   Інертність

Г   Ємність

2.     Постійний  магніт  —  це  тіло,  яке:

А   тривалий   час  зберігає   намагніченість

Б   здатне  притягувати  до  себе   будь-які  метали

В   притягує  до  себе   всі  інші  тіла

Г   здатне  орієнтувати   ошурки

3.     Як  взаємодіють   між   собою   полюси   магнітів?

А   Різнойменні  відштовхуються,  однойменні   притягуються

Б   Різнойменні  та  однойменні   полюси   притягуються

В   Різнойменні  та  однойменні   полюси   відштовхуються

Г   Різнойменні  притягуються,  однойменні   відштовхуються

4.     Причиною  взаємодії  магнітів  є:

А   наявність   електричного   поля  навколо   них

Б   наявність   електричного   струму  в   них

В   наявність   магнітного  поля  навколо   них

Г   сила  гравітаційної   взаємодії

5.     Магнітна  стрілка   встановлюється   в   даному  місці  Землі   в   пев -ному напрямку,  оскільки:

А   на  Землі   багато  магнітів

Б   Земля  сама  є   магнітом

В   Земля  має   електричне   поле

Г   Земля  притягує  до  себе   всі  тіла   на  своїй   поверхні

6.     Який  кінець  магнітної  стрілки   показує   на  північний   магнітний

полюс  Землі?

А   Південний

Б   Північний

В   Магнітна  стрілка   не  показує   на  північний   магнітний  полюс

Г   Положення  стрілки   завжди   є   різним

Відповіді:   1. Б.  2. А.  3. Г.   4. В.  5. Б.  6. А.

III. Вивчення нового матеріалу

У   1820  р.   людство   зробило   ще  один  важливий   крок  на  шляху

до  розуміння  природи  магнітної  взаємодії.   15  лютого  цьго  року

професор  Копенгагенського  університету  (Данія)   Г.   Ерстед  демон -стрував  своїм   студентам   теплову   дію   електричного   струму.   Біля

провідника,   який  нагрівався  електричним  струмом,  поруч   випад -ково  опинився  компас.   Один  зі   студентів   помітив,  що  в   момент

замикання  кола  стрілка   компаса  змінювала  свій   напрямок,  а   в   разі 

розмикання   кола  поверталася   в   початковий   стан.  Цікавий  студент 

попросив  Ерстеда   пояснити,   що  відбувається.  Однак  професор  не

знав,   що  відповісти,  він  ніколи  нічого  подібного   не  чув.  До  честі

професора,  він  не  відмахнувся  від  допитливого  юнака,  а   просто

повторив  дослід  і   зробив...  відкриття.  Виявилося,  що  між   елек-тричним  струмом  і   магнетизмом  існує   взаємозв’язок!

Демонстрація 1.    При підключенні кільцевого провідника до джере -ла струму магнітна стрілка  міняє  своє положення.

Дослід Ерстеда був  настільки  простий, що його стали  повторювати

у всіх  лабораторіях світу.  Так, француз  Домінік  Франсуа Араго (1786—

1853)   встановив,  що  провідник   зі   струмом   притягує  до  себе   ошурки,

а  магнітна  дія  посилюється,  якщо  провіднику  надати  форму  спіралі.

Андре  Марі  Ампер  (1775—1836)   відкрив   магнітну  взаємо-дію   двох  провідників  зі   струмом  і   зробив  заяву,  шокуючу  для 

того  часу,  що  й   природу  постійних   магнітів  можна  пояснити 

струмами,  які  циркулюють  усередині   молекул  (про  існуван -ня  електронів  в  атомах  ніхто  в   ті   далекі  часи  і   гадки   не  мав).

Висновок:   електричний  струм   є   джерелом   магнітного  поля.

(Пояснюється   фізична   природа   магнітних  бур   на  Землі.)

Як  ми  вже   знаємо,   для   графічного  зображення   магнітного  поля

використовують   магнітні  силові  лінії.

Демонстрація 2.    Прямолінійний  провідник  пропускаємо  крізь

картон,   на  який  насипаємо  залізні  ошурки.  Під

час   пропущення  струму  спостерігаємо   намагні -чування  й   орієнтацію  ошурок   у  магнітному  полі.

Запис  у   зошит.  Магнітні  силові  лінії  —  лінії,  уздовж  яких  роз -ташовуються  осі маленьких  магнітних  стрілок,   поміщених  у   дане

поле.  Ці  лінії  мають  вигляд  замкнутих  кіл.   Напрямок,  на  який

вказують   північні   кінці  цих   стрілок,   прийнятий  за   напрямок   си-лових   ліній.

У   зошитах  і   на  дошці   зображаються   магнітні  силові  лінії  по-стійних   магнітів.

Для   визначення   напрямку   силових   ліній  магнітного  поля  за -стосовують правило свердлика  або   правило правої руки.   (Форму -лювання  правил записуються  в   зошити.)

III. Закріплення нового матеріалу

Завдання й   вправи класу

1.     На  рис.  72, а —г   показано  взаємодію   магнітів.  Укажіть  невідомі

полюси   магнітів.

S

S

N

N

а б

в г 

Рис.  72

2.     Визначте  напрямок   силових   ліній  магнітного  поля  провідника

зі   струмом  на  рис.  73.

3.     Укажіть  напрямок   струму  в   провіднику  на  рис.  74.

I

Рис.  73 Рис.  74

4.     Накресліть  силові  лінії  магнітного  поля  провідника  зі   струмом

на  рис.  75,  а —в .

I

а б в 

Рис.  75

IV.  Домашнє завдання

1.   Вивчити  теоретичний  матеріал  уроку.

2.     Додаткове завдання.  Придумайте  й   накресліть  схему   пристрою 

для   очищення   корму  для   тварин  від  сталевих  ошурок.

166

Скарбничка цікавих фактів

Вічний двигун!

У   XVII  ст.  англійський  єпископ   Джон   Вількенс  запропонував 

свій   проект  вічного   двигуна   (рис.   76).   Металева  кулька  К,   притягу -ючись  до магніту,  почне   підніматися   вгору   по  похилій   площині  А .

А

Б

М

К

О

З

Рис.  76

Провалившись в отвір О, вона скотиться  по жолобі Б, а по закруглен -ню  З  знову  потрапить   на  похилу  площину  А.  У  чому  помилка?   Якщо 

магніт М дуже потужний, то кулька перескочить  через отвір О ; якщо 

магніт  М  слабкий,  то  кулька,   потрапивши   в  отвір  О,  не  докотиться

до  закруглення  З,  оскільки  загальмується   дією  магніту  М.

Фізика і   класична література

У   творах  давньоримського  письменника  й   філософа  Плінія

можна  прочитати  про   магнітну  скелю,  розташовану  на  узбережжі

Індії.   За  переказом,  ця  скеля   здатна  була  витягувати  всі  до  одного

цвяха   з   корабля,  який  насмілювався   наблизитися  до  неї.

Подібний  сюжет  можна  зустріти  й   у   казках  «1001   ніч».  На-справді   притягання  збоку   гір  з   покладами  магнітних  руд   є   над -звичайно   малим,  і   такі  «неподобства»  їм  не  під  силу.   А   от  кораблі,

повністю  побудовані  з   дерева,  за   винятком   кріплень,   виготовлених 

із   бронзи,   міді,  алюмінію,  дійсно  існують.  Їх   використовують   для 

вивчення   магнітного  поля  Землі.

Хай буде магнітне поле!

Астроном   Фріц  Цвіккі  (1898—1974)   одного  разу  вступив 

у   суперечку   про   походження  Всесвіту  зі   священиком.  Служитель

церкви  наполягав   на  тому,   що  світ   був   створений   тоді,  коли  Бог

сказав:   «Хай  буде  світло!»   Подумавши,  Цвіккі  додав:  «Я  б   ще  міг

погодитися  із   цим   твердженням,   якби  він  сказав:   «Хай  буде  світло 

й   магнітне  поле!»