КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИОДП11 Физика

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Губернский колледж г. Сызрани»

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ОДП11 Физика

(наименование)

 

для проведения промежуточной аттестации

(вид аттестации)

 

в форме экзамена

(форма аттестации)

 

18.02.09 Переработка нефти и газа

23.02.06 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог,

15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств

(код и наименование специальности)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сызрань, 2014 г.

 

 

РАССМОТРЕН и ОДОБРЕН

на заседании предметной цикловой комиссии естественно математического цикла

Протокол №__ от«__»___20__г. 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав. отделом по учебной работе

      __________ Л.П. Копылкова

«____»__________ 20___г.

Председатель ПЦК __________/________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработчики:

 

Н.Е. Музурова, преподаватель физики ГБОУ СПО «ГК г. Сызрани»

 

1.                 Пояснительная записка

Контрольно-оценочные средства (КОС) разработаны в соответствии с:

- основной профессиональной образовательной программой по специальностям СПО 23.02.06 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог, 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств, 18.02.09 Переработка нефти и газа

- программой учебной дисциплины ОДП 11 Физика.

Перечень образовательных результатов (ОР), подлежащих оценке,

согласно ФГОС:

Знания	· смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная; · смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд; · смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта; · вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;
Умения	· описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект; · отличать гипотезы от научных теорий; · делать выводы на основе экспериментальных данных; · приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления; · приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров; · воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ,  Интернете, научно-популярных статьях. · применять полученные знания для решения физических задач; ·                   определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле*; ·                   измерять ряд физических величин, представляя результаты измерений с учетом их погрешностей;
Общие компетенции	ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения  профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за их ответственность. ОК 4. Осуществлять поиск, и использование информации, необходимой для эффективного выполнения  профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в  профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,  руководством, потребителями. ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

 

2.     Нормативные источники проведения оценочной процедуры:

1. Федеральный государственный образовательный стандарт по специальности среднего профессионального образования (далее – СПО), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации №_№ 193  от 17 марта 2010 г. СПО 23.02.06 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог

2. Федеральный государственный образовательный стандарт по специальности среднего профессионального образования (далее – СПО), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 621  от 17 ноября 2009 г. СПО 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств

3. Федеральный государственный образовательный стандарт по специальности среднего профессионального образования (далее – СПО), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 611  от 17 ноября 2009 г. СПО 18.02.09 Переработка нефти и газа.

4. Приказ «Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования» Министерства образования и науки Российской Федерации от 14 июня 2013 г. № 464, зарегистрированного Министерством юстиции Российской Федерации 30 июля 2013 г. (регистрационный № 29200);

1.                 Письмо Минобрнауки РФ от 29.05.2007 года «Рекомендации по реализации образовательной программы среднего (полного) общего образования в образовательных учреждениях начального профессионального и среднего профессионального образования в соответствии с Федеральным базисным учебным планом и примерными учебными планами для образовательных учреждений Российской Федерации, реализующих программы общего образования».

2.                 Письмо Минобрнауки РФ от 20.10.2010 №12-6961 «Разъяснение по реализации федерального образовательного стандарта среднего (полного) общего образования (профильное обучение) в пределах основных профессиональных образовательных программ начального профессионального или среднего профессионального образования, формируемых на основе федерального государственного образовательного стандарта начального профессионального или среднего профессионального образования основной профессиональной образовательной программы».

3.                 Письмо Минобрнауки РФ от 20.10.2010 №12–696 «Разъяснения по формированию учебного плана основной профессиональной образовательной программы начального профессионального образования и среднего профессионального образования» (с изменениями и дополнениями 2011г.).

4.                 Положение о текущем контроле знаний и промежуточной аттестации обучающихся государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования «Губернский колледж г. Сызрани» (приказ ГБОУ СПО «ГК г. Сызрани» №176-0 от 23.11.12 г.)

КОС предназначены для промежуточного контроля и оценки образовательных достижений обучающихся, освоивших программу учебной дисциплины ОДП 11 Физика

КОС включает теоретическое и практические задания.

КОС содержит контрольные материалы для проведения промежуточной аттестации в форме экзамена.

3.     Правила оформления результатов оценочной процедуры.

По результатам проведения оценочной процедуры заполняются рабочие документы, предусмотренные комплектом оценочных средств:

- бланки ответов;

а также итоговые документы - оценочная ведомость, журнал, зачетная книжка.

 

4.                 Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств.

4.1.Требования к деятельности обучающегося и соответствующих форм и методов оценивания

Предмет оценивания (перечень ОР: ПК, знания, умения, опыт практической деятельности в соответствии с ФГОС)	Показатели оценки сформированности образовательных результатов	Тип задания / Методы оценки
Знать:
Зн. 1 смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная;	Соотносит понятия с их определениями.	Задание 1: №№ 1,15,19,21,22,2426, Задание 2 №№ 9, 15,22 Задание 3 №№  10,11, 21
Зн.2  смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;	Описывает, анализирует, излагает содержание законов, экспериментов; знает обозначения и единицы измерения физических величин; производит правильное выполнение экспериментальных и качественных заданий	Задание 1: №№ 3, 5,8, 12, 14, 20. Задание 2: №№, 5,10,18, 20,24,26 Задание 3 №№ 8,9, 17
Зн.3 смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта;	Описывает, излагает физические законы; применяет при решении задач и при выполнении лабораторных и практических заданий; производит правильный выбор формулы физических законов.	Задание 1: №№   4,6,10, 13,15, 23. Задание 2: №№  1, 11, 22, 25,26 Задание 3: №№ 1,2, 10
Зн. 4 вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;	Соотносит понятия с их определениями; умеет на примере открытий и их применений на практике показать вклад российских и зарубежных ученых в развитие теоретической и экспериментальной физики.	Задание 1: №№ 2,3,6, 10, 12,13, 15, 18, 22, 23,. Задание 2: №№ 3, 4,23, 26 Задание 3 №№ 3, 7, 9,11,15
Уметь:
Ум. 1 - описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект;	Формулирует и применяет теоретические знания при описании и объяснении физических явлений и свойств	Задание 1: №№ 6,9,10,14,15,17,19,23,25 Задание 2 №№ 2,6,8,12,14, 20,22,25 Задание 3 №№ 1 - 26
Ум.2  - отличать гипотезы от научных теорий;	Анализирует законы и понятия, объясняет гипотезы с помощью физических законов, соотносит понятия с их определениями.	Задание 1: №№ 1,9,13,18,19,22, 23,24,26. Задание 2 №№ 3, 5, 10,11, Задание 3 №№ 3,6,11,12, 20,23,25
Ум.3 - делать выводы на основе экспериментальных данных;	Анализирует экспериментальные данные, соотносит их с теоретическими знаниями законов физики, рефлексирует и делает правильные выводы	Задание 1: №№ 2,3,4,5,6,7,8,10, 13,14,15,19,22, 23, 25 Задание 2: №№  3, 4, 6,8, 10,11, 13, 17,20, 22, 24, 25, Задание 3 №№ 6, 7,8,9,10, 12,14,15,17,20, 22,25,
Ум.4 -- приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;	Приводит примеры наблюдений и экспериментов, которые являлись основой гипотез и теорий; анализирует физическую теорию, которая дает возможность объяснять явления природы и научные факты	Задание 1: №№, 1, 5, 6, 8, 13, 23,24,26. Задание 2: №№  4, 5, 6, 8, 10, 22, 24 Задание 3 №№  3, 9, 15, 17, 18, 21, 24
Ум.5 - приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;	Сопоставляя теоретические и экспериментальные знания, выражает свое мнение по практическому использованию различных законов физики	Задание 1: № 3,4,5,11,13, 15,18,19,21,22, 23,24 Задание 2: №№ 5,6,8,9,13, 15,20,26 Задание 3 3,5,7,8,12,14,15, 17, 18, 19,24, 26,
Ум.6 - воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ,  Интернете, научно-популярных статьях.	Понимает содержание материала, выбирает необходимую информацию для изложения высказывания.	Задание 1: №№ 4,6,8,10,14, 17,18,22,24, 25 Задание 2 №№1,3,4,5,7,11,13,14,19,20,22, 24 Задание 3 №№ 1-26
Ум. 7 - применять полученные знания для решения физических задач;	Успешно использует знания законов и теорий для решения задач	Задание 2: №№ 1 - 26.
Ум.8 - определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле;	Излагает высказывание логично, структурировано, описывает действия, умеет построить графики и таблицы,  согласно физических формул	Задание 2: №№ 2, 23,5,6,7, 9,18, 20,22, 25 Задание 3 №№ 12
Ум.9 - измерять ряд физических величин, представляя результаты измерений с учетом их погрешностей	Знает единицы измерения физических величин, умеет пользоваться приборами для их измерения, находит погрешности измерений	Задание 2 №№ 2,4,6,10,11, 13, 20,22, 25

 

5.                 Инструментарий оценки

Экзаменационные билеты (26 билетов), включающие в себя три вопроса. Первый вопрос – теоретическое задание (26 вопросов), второй вопрос - практическое задание (26 задач), третий вопрос – работа с предложенным текстом (26 текстов с вопросами). Всего вопросов – 78.

 

6.                 Приложения

- Условия положительного/отрицательного заключения по результатам оценки (критерии оценки) (приложение 6.1, 6.2, 6.3).

- Инструкции для участников процедуры оценивания (приложение 6.4, 6.5).

 

Приложение 6.1

Структура  заданий
 для устных / письменных опросов

Ø Перечень вопросов/заданий   в заданном формате

Примечание:  содержание заданий/вопросов должно раскрывать суть оцениваемых образовательных результатов

Ø Техническая документация: чертежи, схемы, эскизы, рисунки и др.(может отсутствовать)

Ø Источник   информации- информационный ресурс для деятельности обучающегося  (может отсутствовать)

Ø Бланк для выполнения  письменных заданий (может отсутствовать)

Ø Перечень необходимого  оснащения для проведения устного /письменного опроса в расчете на одного обучающегося (может отсутствовать)

Ø  Ориентировочное время  выполнения  заданий одним  обучающимся

Ø Инструмент проверки:, критерии оценки, шкала оценки, таблица итоговых результатов, (эталон ответов/ модельные ответы)

Ø Инструкции для всех участников процедуры  (обучающийся,

Ø преподаватель и т.д.)

 

Структура  практического (практико-ориентированного,

продуктного, компетентностного) задания

Ø Стимул (может отсутствовать)

Ø Задачная формулировка

Ø Техническая документация: чертежи, схемы, эскизы, рисунки и др.(может отсутствовать)

Ø Источник информации- информационный ресурс для деятельности обучающегося  (может отсутствовать)

Ø Бланк для выполнения задания (может отсутствовать)

Ø Перечень необходимого оборудования, инструмента, расходных материалов в расчете на одного обучающегося (может отсутствовать)

Ø Время выполнения задания на одного обучающегося

Ø Инструкции для всех участников процедуры оценивания

Ø Инструмент проверки: эталон изделия, эталон (порядок) выполнения работы  (перечень действий в верной последовательности и непосредственно наблюдаемых при этом характеристик), критерии оценки, шкалы оценки, таблицы наблюдений и таблицы итоговых результатов

 

Приложение 6.2

Теоретическое задание № 1

1.   Научные методы познания окружающего мира. Роль эксперимента и теории в процессе познания. Научные гипотезы. Физические законы. Физические теории.

2.   Механическое движение и его виды. Относительность движения. Система отсчета. Скорость. Ускорение. Прямолинейное равноускоренное движение.

3.      Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Взаимодействие тел. Сила. Масса. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.

4.   Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение в природе и технике.

5.   Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Невесомость.

6.              Силы трения скольжения. Сила упругости. Закон Гука.

7.       Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

8.       Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Превращение энергии при механических колебаниях.

9.                Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Идеальный Газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.

10.  Давление газа. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона). Изопроцессы.

11.            Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха.

12.            Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Второй закон термодинамики.

13.       Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле.

14.      Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов.

15.      Электрический ток. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Ома для полной цепи.

16.      Магнитное поле. Действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, иллюстрирующие это действие. Магнитная индукция.

17.            Полупроводники. Полупроводниковые приборы.

18.  Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

19.  Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

20.            Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях.

21.            Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Волновые свойства света. Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение.

22.  Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Лазеры. Испускание и поглощение света атомами. Спектры.

23.                           Квантовые свойства света. Фотоэффект и его законы. Применение фотоэффекта в технике.

24.            Состав ядра атома. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра атома. Ядерные реакции. Ядерная энергетика.

25.            Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы.

26.            Солнечная система. Звезды и источники их энергии. Галактика.

 

Приложение 6.3

Практико-ориентированное задание № 2

Решите задачи:

1.                 Качественная задача по теме «Законы сохранения в механике»

Железнодорожная платформа, движущаяся с некоторой скоростью, сталкивается с другой платформой и останавливается. Буферная пружина между платформами сжимается. Какие преобразования энергии происходят в этом процессе?

2. Экспериментальное задание по теме «Элементы электростатики»: наблюдение явления электризация тел.

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения явления электризации тел: два электроста­тических маятника на изолирующих штативах» стеклянная и эбонитовая палочки, кусочек шелковой ткани, кусочек меха.

3. Экспериментальное задание  по  теме   «Оптика»: наблюдение изменения энергии отраженного и прелом­ленного лучей света.

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения отражения и преломления света: плоское зеркало, источник света, экран со щелью, плоскопараллельная стеклянная пластинка.

4. Экспериментальное задание по теме «Молекулярная физика»: наблюдение изменения давления воздуха при изменении температуры и объема.

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения изменения давления при изменении объема и температуры: гофрированный сосуд, манометр, регистрирующий давление внутри сосуда, термометр, сосуд с горячей водой.

Соберите установку согласно рис. 4.4.

Рис. 4.4                                          Рис. 4.5

Вращая винт, изменяем объем газа, содержащийся в гофрированном со­суде. Обращаем внимание на показания манометра.

Опускаем гофрированный сосуд с газом в сосуд с горячей водой (рис. 4.5). С повышением температуры газа показания манометра изменя­ются.

Делаем вывод: с уменьшением объема газа давление увеличивается при постоянной температуре, т.е. выполняется закон Бойля — Мариота:

; Т = const.

При постоянном объеме с увеличением температуры давление увеличи­вается, т.е. выполняется закон Гей-Люссака:

; V = const.

5.                 Качественная задача по теме «Электростатика»

Как направлен вектор напряженности электростатического поля, созданного двумя одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами в точке А, одинаково удаленной от зарядов (рис. 5.5).

Как направлен вектор напряженности электростатического поля, созданного двумя одинаковыми отрицательными зарядами в точке В, одинаково удаленной от зарядов

(рис 5.6).

О_-q                        О_-q

А .                     В .

О_+q               О_+q

 Рис. 5.5            Рис. 5.6

6.              Экспериментальное задание по теме «Магнитное поле»: наблюдение взаимодействия постоянного магнита и катушки с током (или обнаружение магнитного поля проводника с током при помо­щи магнитной стрелки).

В вашем распоряжении имеется проволочная катушка, соединительные провода, разъединитель­ный ключ, источник постоянного тока, дугообразный магнит, миллиамперметр.

Соберем электрическую цепь согласно рис. 6.5

 Рис. 6.5                             

1) Поднесите к висящей катушке магнит и после этого замкните ключ. Пронаблюдайте движение мотка.

2) Выберите несколько вариантов относительно катушки и магнита. Укажите направление магнитного поля, направление тока и предполагаемое движение катушки относительно магнита.

3) Применив правило правого винта (правило буравчика) и правило ле­вой руки, проверьте правильность предположений о характере и направле­нии движения катушки.

7.       Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

8.       Экспериментальное задание по теме «Элементы термодина­мики»: построение графика зависимости температуры от времени остывания воды.

В вашем распоряжении имеются стакан с горячей водой, большой ста­кан с холодной водой (стакан с горячей водой должен помещаться в стакан с холодной водой), термометр, часы с секундной стрелкой.

Опустите термометр в стакан с горячей водой и через равные проме­жутки времени снимайте показания термометра. Для ускорения процесса можно опустить стакан с горячей водой в стакан с холодной водой, при этом необходимо непрерывно помешивать горячую воду. Постройте график зависимости температуры от времени остывания воды.

9.                 Качественная задача по теме «Маг­нитное поле»

В однородное магнитное поле с индукцией В со скоростью υ влетает частица массой т и за­рядом q перпендикулярно линиям магнитной индукции. Как будет двигаться эта частица в магнитном поле?

На движущуюся заряженную частицу в маг­нитном поле действует сила Лоренца, которая направлена перпендикулярно скорости движения частицы, следовательно, частица будет двигаться по окружности (рис. 9.1).

 

 

10.  Экспериментальное задание по теме «Динамика»: проверка зависимости периода колебания маятника от длины нити (или не­зависимости периода от массы груза).

В вашем распоряжении имеется штатив с закрепленной лапкой, к кото­рой привязана нить длиной 1 м (на конце нити закреплен металлический шарик), секундомер, сантиметровая лента. Период колебаний математиче­ского маятника определяется по формуле

1)                           Установите штатив на краю стола. Шарик должен висеть на расстоя­нии 3-5 см от поверхности стола.

2)                 Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.

3)              Измерьте длину подвеса сантиметровой лентой (можно другим изме­рительным прибором).

4)                          Рассчитайте период собственных колебаний маятника, например, при длине нити i м.        Возьмите значение g на вашей широте.

5)                 Измените длину маятника, например 0,25 м.

6)                 Снова рассчитайте период колебаний маятника.

7)                 Сравните результаты.

8)                 Сделайте вывод о том, как зависит период свободных колебаний маятника от его длины.

 

11. Экспериментальное задание по теме «Электромагнитная ин­дукция»: наблюдение явления электромагнитной индукции.

В вашем распоряжении имеется оборудование для исследования явления электромагнитной индукции: дугообразный магнит, 2 проволочные катушка с сердечниками, миллиамперметр, соединительные провода, ключ, магнитная стрелка (компас), реостат.

Соберем электрическую цепь (рис. .11,1).

1.Приставьте сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита н вдвиньте внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой миллиам­перметра.

2.Повторите наблюдение за стрелкой, но при этом выдвигайте сердеч­ник из катушки.

3.Повторите опыт, меняя полюса магнита.

4.Примените для всех четырех случаев правило Ленца.

5.Вставьте в обе катушки сердечники, расположите их так, чтобы оси совпадали, и присоедините вторую катушку через выключатель к источнику питания.

6.       Наблюдайте отклонение стрелки при
 замыкании и размыкании цепи.

7. Сделайте вывод.

 

12. Качественная задача по теме «Строение атомного ядра»

Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа урана    U .

 

13. Экспериментальное задание по разделу «Молекулярная физика»: измерение влажности воздуха при помощи термометра

В вашем распоряжении имеется: гигрометр, термометр, эфир, таблицы насыщенного водяного пара, психрометр.

Относительную влажность определяем по формуле

где   р — давление пара в воздухе при окружающей температуре, р_нп — давление насыщенного пара при той же температуре (табличные данные).

Чтобы определить давление пара при температуре окружающего возду­ха, налейте в гигрометр эфир, прокачайте воздух, увеличивая испарение эфира, и отметьте температуру, при которой появится первая роса на по­верхности гигрометра (например, 12 °С). Посмотрите в таблице давление насыщенного пара при 12 °С — это давление водяного пара при окружаю­щей температуре, т.е. р = р_нп12. Полученные данные сравните с относитель­ной влажностью, которую показывает психрометр Августа.

 

 

14. Качественная задача по теме «Строение атома. Фотоэффект»

Катод вакуумного фотоэлемента освещается потоком монохроматиче­ского света. Что произойдет с максимальной кинетической энергией фото­электронов при увеличении частоты падающего светового излучения?

 

15. Качественная задача по теме «Элементы астрофизики»

Что удерживает Луну и планеты при их движении по орбитам?

 

16. Качественная задача по теме «Электромагнитные волны»

На каком физическом явлении основана радиолокация и для каких це­лей ее применяют?

 

17. Экспериментальное задание по теме «Свойства жидкостей и твердых тел»: наблюдение явления подъема жидкости в капилляре

В вашем распоряжении имеется: набор стеклянных капиллярных трубок разного сечения, стакан с водой, стакан с очищенным растительным мас­лом.

1)                Опустите одну из трубок в воду (рис. 17.7).

Рис. 17.7                                          Рис. 17.8

2)                        Проделайте то же самое с трубкой другого сечения.

3)                    Сделайте вывод: смачивает или нет вода стенки трубок, как зависит высота поднятия воды в капиллярах от радиуса капилляра?

4)                    Опустите сразу две трубки в растительное масло.

5)                    Сделайте вывод.

6)                       В какой из трубок, изображенных на рис. 17.7 и 17.8, наблюдается яв­ление смачивания и в какой несмачивания?

 

 

18. Качественная задача по теме «Кинематика»

На рис. 38.4 представлен график зави­симости модуля скорости тела от времени его движения. В какой из следующих промежутков времени сумма сил, дейст­вующих на тело, была постоянна и не равна нулю?

 

 

19. Качественная задача по теме «Законы термодинамики»

Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при изохорном на­гревании?

 

20. Экспериментальное задание по теме «Динамика»: построение графика зависимости силы упругости от удлинения (для пружины или резинового образца)

В вашем распоряжении имеется обору­дование для проведения работы: набор гру­зов, масса каждого равна 0,1 кг, пружина, закре­пленная на дощечке (нижний конец пружины снабжен стрелкой-указателем), линейка с мил­лиметровыми делениями, штатив с принадлеж­ностями.

1.  Соберите установку как показано на рис. 20.4.

2.  Подвесьте сначала один груз, потом два груза, три  и четыре.

3. Каждый раз отмечайте, насколько удли­нилась пружина.

                                                      4. В каждом случае сила тяжести грузов    уравновешивается силой упругости пружины:

F_упр1 = mg; F_упр2 = 2mg и т.д.

5.Постройте график зависимости силы упругости от удлинения (рис.20.5).

 

 

21. Качественная задача по теме «Строение газов, жидкостей и твердых тел»

Чем отличаются агрегатные состояния веществ друг от друга?

 

22. Экспериментальное задание по теме «Постоянный ток»: из­мерение  сопротивления  при  последовательном  и  параллельном соединении двух проводников

В вашем распоряжении имеется оборудование для проведения ра­боты: источник постоянного тока, два проволочных сопротивления, 3 ам­перметра, 3 вольтметра, соединительные провода, разъединительный ключ, для регулирования тока в цепи можно использовать реостат. (Если нет воз­можности включить сразу все измерительные приборы, включайте пооче­редно по одному.)

1) Соберите электрическую цепь согласно рис. 22.3 с последовательным соединением двух проводников.

 

 

 

 

2)         Снимите показания амперметра и вольтметра.

3)         Рассчитайте сопротивления по формулам

4)              Соберите электрическую цепь согласно рис. 22.4.

5)         Рассчитайте сопротивление по формулам

6)                  Снимите показания вольтметра и амперметра.

7)                  Сделайте вывод.

 

 

 

23. Качественная задача по теме « Электрический ток»

На рис. 23.3 представлена зависимость силы тока I от напряжения U на некотором сопротивлении. На каком участке выполняется закон Ома?

 

24. Экспериментальное задание по теме «Кинематика»: проверка зависимости времени движения шарика по наклонному желобу от угла наклона желоба

В вашем распоряжении для вы­полнения работы имеется оборудо­вание: желоб наклонный металли­ческий длиной 1,4 м, шарик метал­лический диаметром 2 см, цилиндр металлический, метроном, лента измерительная.

 Соберите установку согласно   рис. 24.4.

 

Пустите несколько раз шарик по желобу, меняя при этом угол наклона желоба.

Промежуток времени измеряйте с помощью метронома. Настройте метроном на 120 ударов в минуту, следовательно, промежуток времени между двумя последовательными ударами равен 0,5 с.

Удар, вместе с которым шарик начинает свое движение, не считайте.

Сделайте вывод, как зависит время движения шарика от угла наклона желоба.

 

25. Экспериментальное задание по теме «Постоянный ток»: по­строение графика зависимости силы тока от напряжения

В вашем распоряжении для выполнения задания имеется оборудо­вание: 4 источника постоянного тока, разъединительный ключ, реостат, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

1)        Соберите электрическую цепь согласно рис. 25.2.

2)         Меняя реостатом сопротивления цепи, пронаблюдайте, меняется ли сила тока и напряжение на реостате.

3)         Включите сначала один источник тока.

4)         Снимите показания амперметра и вольтметра.

5)                  Включите два источника тока, потом три и четыре источника тока, каждый раз при этом снимая показания амперметра и вольтметра и не ме­няя сопротивление.

6)         Постройте график зависимости силы тока от напряжения на данном сопротивлении.

7)         Выполняется ли закон Ома для участка цепи?

 

26. Качественная задача по теме «Законы динамики»

На рис. 26.1 показаны направления скорости и ускорения движущегося тела в некоторый момент времени. Как направлена результирующая всех сил, действующих на тело?

 

 

Приложение 6.4

 

Ключи к практико-ориентированному заданию № 2:

№ задания	Правильный вариант ответа
1	Кинетическая энергия движущейся платформы преобразуется в потенциальную энергию пружины.
2	В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения явления электризации тел: два электростатических маятника на изолирующих штативах, стеклянная и эбонитовая палочки, кусочек шелковой ткани, кусочек меха. Потрем эбонитовую палочку о шерсть и поочередно прикоснемся к электростатическим маятникам. Будем сближать маятники. Уже на некото­ром расстоянии они начнут отталкиваться. Отталкиваются они потому, что при соприкосновении эбонитовой палочки с электростатическим маятни­ком произошла электризация тел одинаковым зарядом. Следовательно, электрический заряд возник при трении эбонитовой палочки о шерсть и получил название отрицательного. Электрический заряд, возникающий при трении стеклянной палочки о шелк, получил название положительного. Повторим опыт теперь уже с заряженной стеклянной палочкой. Электростатические маятники вновь отталкиваются. Делаем вывод: одноименные электрические заряды отталкиваются. Если к одному электростатическому маятнику прикоснуться заряжен­ной эбонитовой палочкой, а к другому — заряженной стеклянной палочкой, то электростатические маятники при сближении будут притягиваться друг к другу. Возникшие при электризации тел электрические заряды разного зна­ка притягиваются
3	В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения отражения и преломления света: плоское зеркало, источник света, экран со щелью, плоскопараллельная стеклянная пластинка. Направим свет от источника света на экран со щелью. Выделенный луч света направим под некоторым углом на плоское зеркало (рис. 3.3). Наблюдаем отраженный луч. Он слабее падающего, потому что часть световой энергии поглотилась зеркалом. Заменим зеркало плоскопараллельной стеклянной пластиной (рис. 3.4). В зависимости от угла падения луча преломленный луч изменяет свою яркость. Чем больше угол падения, тем яркость преломленного луча меньше
4	Вращая винт, изменяем объем газа, содержащийся в гофрированном сосуде. Обращаем внимание на показания манометра. Опускаем гофрированный сосуд с газом в сосуд с горячей водой (рис. 4.5). С повышением температуры газа показания манометра изменяются. Делаем вывод: с уменьшением объема газа давление увеличивается при постоянной температуре, т.е.выполняется закон Бойля — Мариотта:   T = const.      Р1 : Р2 = V2 : V1 ; При постоянном объеме с увеличением температуры давление увеличивается, т.е. выполняется закон Гей-Люссака:  V – const Р1 : Р2 = Т1 : Т.
5	Как направлен вектор напряженности электростатического поля, соз­данного двумя одинаковыми отрицательными зарядами, в точке В,  одинаково удаленной от зарядов.
6	В вашем распоряжении имеется проволочная катушка, соединительные провода, разъединительный ключ, источник постоянного тока, дугообразный магнит, миллиамперметр. Соберем электрическую цепь, согласно рис. 6.5. 1.                  Поднесите к висящей катушке магнит и после этого замкните ключ. Пронаблюдайте движение мотка. 2. Выберите несколько вариантов относительно катушки и магнита Укажите направление магнитного поля, направление тока и предполагаемо* движение катушки относительно магнита. 3. Применив правило правого винта (правило буравчика) и правило левой руки, проверьте правильность предположений о характере и направлении движения катушки.
7	На рис. 7.5 представлен график изменения давления в зависимости от   температуры для не­которой массы идеального газа. Как при этом   Соединим начало координат с несколькими  точками на графике. Проведенные прямые являются изохорами . Выделим прямую 1-2. Очевидно, что при температуре Т2 объем 𝑽2 больше, чем V\. т.е. объем газа в этом процессе увеличивался
8	В вашем распоряжении имеются стакан с горячей водой, большой стакан с холодной водой (стакан с горячей водой должен помещаться в стакан с холодной водой), термометр, часы с секундной стрелкой. Опустите термометр в стакан с горячей водой и через равные проме­жутки времени снимайте показания термометра. Для ускорения процесса можно опустить стакан с горячей водой в стакан с холодной водой, при этом необходимо непрерывно помешивать горячую воду. Постройте график зависимости температуры от времени остывания воды.
9	В однородное магнитное поле с индукцией В со скоростью 𝑣 влетает  частица массой т и за­рядом q перпендикулярно линиям магнитной   индукции. Как будет двигаться эта частица в магнитном поле? На движущуюся заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая направлена перпендикулярно скорости движения частиц, следовательно, частица будет двигаться   по окружности
10	В вашем распоряжении имеется штатив с закрепленной лапкой, к кото­рой привязана нить длиной 1 м (на конце нити закреплен металлический шарик), секундомер, сантиметровая лента. Период колебаний математиче­ского маятника определяется по формуле        т = 2π       1.Установите штатив на краю стола. Шарик должен висеть на расстоянии 3-5 см от   поверхности стола. 2.     Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его. 3.Измерьте длину подвеса сантиметровой лентой (можно другим изме­рительным прибором). 4.Рассчитайте период собственных колебаний маятника, например, при длине нити 1 м. Возьмите значение g на вашей широте. 5.Измените длину маятника, например 0,25 м. 6.Снова рассчитайте период колебаний маятника. 7.Сравните результаты. 8.Сделайте вывод о том, как зависит период свободных колебаний маятника от его длины.
11	В вашем распоряжении имеется оборудование для исследования явления  электромагнитной индукции: дугообразный магнит, 2 проволочные катушки с сердечниками, миллиамперметр, соединительные провода, ключ, магнитная стрелка (компас), реостат. Соберем электрическую цепь 1. Приставьте сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита и вдвиньте внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой миллиам­перметра. 2. Повторите наблюдение за стрелкой, но при этом выдвигайте  сердеч­ник из катушки. 3.Повторите опыт, меняя полюса магнита. 4. Примените для всех четырех случаев правило Ленца. 5. Вставьте в обе катушки сердечники, расположите их так, чтобы оси совпадали, и присоедините вторую катушку через выключатель к источнику питания. 6. Наблюдайте отклонение стрелки при замыкании и размыкании цепи. 7. Сделайте вывод
12	Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа урана    23592U  Нижний индекс указывает на порядковый номер элемента, порядковый номер определяет число протонов в ядре . Таким образом, в ядре элемента урана находится 92 протона (Z = 92). Верхний индекс определяет число нуклонов в ядре элемента. Число нейтронов найдем как разность между числом нуклонов и числом протонов. Таким образом, в ядре урана находится N = 235 - 92 = 143 протона.
13	В вашем распоряжении имеется: гигрометр, термометр, эфир, таблицы насыщенного водяного пара, психрометр. Относительную влажность определяем по формуле φ   =    Р_   100% Рнп где р — давление пара в воздухе при окружающей температуре, рнп -давление насыщенного пара при той же температуре (табличные данные). Чтобы определить давление пара при температуре окружающего воздуха, налейте в гигрометр эфир, прокачайте воздух, увеличивая испарение эфира, и отметьте температуру, при которой появится первая роса на поверхности гигрометра (например, 12 °С). Посмотрите в таблице давление насыщенного пара при 12 °С — это давление водяного пара при окружаю щей температуре, т.е. р = рн„1,2 Полученные данные сравните с относительной влажностью, которую показывает психрометр Августа.
14	Катод вакуумного фотоэлемента освещается потоком монохроматического света Что произойдет с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов при увеличении частоты падающего светового излучения? Проанализируем формулу Эйнштейна для фотоэффекта:  hν = А вн + (mυ2):2 При увеличении частоты (v) падающего света увеличивается энергия, так как работа выхода электронов для данного вещества постоянна, то кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов с поверхности вещества будет увеличиваться
15	Удерживает Луну и планеты при их движении по орбитам?                                                                      На орбите Луну и планеты удерживает их собственная сила тяжести
16	Радиолокация — обнаружение объектов с помощью ультракоротких электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов ( 1010 - 1011). Радиолокаторы применяют для обнаружения скопления облаков, кораблей, самолетов, локации планет, в космических исследованиях, например для определения скорости вращения планет, для определения орбитальной скорости.
17	В вашем распоряжении имеется: набор стеклянных капиллярных трубок разного сечения, стакан с водой, стакан с очищенным растительным мас­лом. 1.                  Опустите одну из трубок в воду (рис. 17.7). 2. проделайте то же самое с трубкой другого сечения. 3. сделайте вывод: смачивает или нет вода стенки трубок, как зависит высота поднятия воды в капиллярах от радиуса капилляра? 4. опустите сразу две трубки в растительное масло. 5. сделайте вывод. 6. в какой из трубок, изображенных на рис. 17.7 и 17.8  наблюдается явление смачивания и в какой несмачивания?.
18	На рис. 18.4 представлен график зави­симости модуля скорости тела от времени его движения. В какой из следующих промежутков времени сумма сил, дейст­вующих на тело, была постоянна и не равна нулю? На промежутке времени от 2 до 5 с тело двигалось с постоянной скоростью и, следовательно, согласно первому закону Ньютона, геометрическая сумма сил, дей­ствующих на тело, была постоянной и равна нулю.
19	Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при изохорном на­гревании? Согласно  первому  закону  термодинамики   ΔU = А +Q          так  как A = pΔV, а изменения объема нет (процесс изохорный), то ΔU = Q. Если Q>Ot      т.е. идет процесс нагревания, то внутренняя энергия тела будет увеличиваться. Если Q < 0, то идет процесс охлаждения, и внутренняя энергия тела уменьшается
20	В вашем распоряжении имеется оборудование для проведения работы: набор грузов, масса каждого равна 0,1 кг, пружина, закрепленная на дощечке (нижний конец пружины снабжен стрелкой-указателем), линейка с мил­лиметровыми делениями, штатив с принадлеж­ностями. 1. Соберите установку как показано на рис. 2. Подвесьте сначала один груз, потом два груза, три и четыре. 3. Каждый раз отмечайте, насколько удлинилась пружина. 4. В каждом случае сила тяжести грузов уравновешивается силой               упругости пружины:                   Fynp1 = mg:   Fynp2 = 2 mg и т.д. 5. Постройте график зависимости силы упругости от удлинения
21	Молекулы одного и того же вещества в твердом, жидком и газообраз­ном состоянии не отличаются друг от друга. Агрегатное состояние вещест­ва определяется расположением, характером движения и взаимодействия молекул. В газах при атмосферном давлении расстояния между молекулами мно­го больше размера самих молекул. В связи с этим притяжение молекул газа  мало. Средняя кинетическая энергия молекул достаточна для того, чтобы преодолеть силы молекулярного притяжения.  В силу этого газы занимают весь предоставленный объем. В жидкостях и твердых телах плотность много больше плотности газа, молекулы расположены ближе друг к другу, и их кинетической энергии недостаточно для того, чтобы совершить работу по преодолению сил моле­кулярного притяжения. Молекулы в жидкостях и особенно в твердых телах не могут далеко удаляться друг от друга. Поэтому жидкости принимают форму сосуда, в который налита эта жидкость, а твердые тела сохраняют свою форму
22	В вашем распоряжении имеется оборудование для проведения ра­боты: источник постоянного тока, два проволочных сопротивления, 3 ам­перметра, 3 вольтметра, соединительные провода, разъединительный ключ, для регулирования тока в цепи можно использовать реостат. (Если нет воз­можности включить сразу все измерительные приборы, включайте пооче­редно по одному.) 1.                  Соберите электрическую цепь  с последовательным соединением двух проводников 2. Снимите показания амперметра и вольтметра. 3.Рассчитайте сопротивления по формулам 4.Соберите электрическую цепь с параллельным соединением проводников. 5.Снимите показания вольтметра и амперметра. 6.Рассчитайте сопротивление по формулам. 7. Сделайте вывод.
23	Согласно закону Ома для участка цепи, I= U/R, где R-сопротивление участка цепи, сила тока прямо пропорциональна напряжению, а графиком такой зависимости является прямая . На графике такая зависимость выпол­няется на участке до напряжения 4 В.
24	Пустите несколько раз шарик по желобу, меняя при этом > гол наклона желоба. Промежуток времени измеряйте с помощью метронома. Настройте метроном на 120 ударов в минуту, следовательно, промежуток времени между двумя последовательными ударами равен 0,5 с. Удар, вместе с которым шарик начинает свое движение, не считайте Сделайте вывод, как зависит время движения шарика от угла наклона желоба
25	В вашем распоряжении для выполнения задания имеется оборудо­вание: 4 источника постоянного тока, разъединительный ключ, реостат, амперметр, вольтметр, соединительные провода. 1. Соберите электрическую цепь согласно рис. 25.2.  R Рис. 25.2. 2.     Меняя реостатом сопротивления цепи, пронаблюдайте, меняется ли сила тока и напряжение на реостате. 3.Включите сначала один источник тока. 4.Снимите показания амперметра и вольтметра. 5.Включите два источника тока, потом три и четыре источника тока, каждый раз при этом снимая показания амперметра и вольтметра и не ме­няя сопротивление. 6.Постройте график зависимости силы тока от напряжения на данном сопротивлении. 7.         Выполняется ли закон Ома для участка цепи?
26	На рис. 26.1 показаны направления скорости и ускорения движущегося тела в некоторый момент времени. Как направлена результирующая всех сил, действующих на тело? Согласно второму закону Ньютона, результирующая всех сил F = та, таким образом результирующая всех сил, действующих на тело, направлена так же, как и ускорение.                                                      υ                      а                                                                                                        .                                                        Рис. 26.1

 

Приложение 6.5

 

Материалы для задания «Работа с текстом»

 

1.                  Текст по разделу «Электродинамика», содержащий информацию об использовании различных электрических устройств. Задание на определение условий безопасного использования электрических устройств

Короткое замыкание. Плавкие предохранители

 Любое электрическое устройство рассчитывают на определенную силу тока. Во время эксплуатации прибора, если произойдет увеличе­ние силы тока больше допустимого значения, может возникнуть короткое замыкание. Возрастание силы тока в цепи может произойти при соединении оголенных проводов, яри ремонте электрических цепей под током. В любом случае короткое замыкание возникает тогда, когда соединяются концы участков, цени проводником, сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением самого участка цепи. При коротком замыкании резко возрастает сила тока в электрической цепи, что может стать причиной пожара. Чтобы этого не случилось, применяют плавкие предохранители. Плавкие предо­хранители при возникновении короткого замыкания отключают электрическую цепь. Главная часть предохранителя — свинцовая проволока, находящаяся в фарфоровой пробке. В зависимости от толщины проволоки, она выдерживает ту или иную силу тока, например 10А. Если сила тока превысит допустимое значение, проволока в пробке расплавится, и электрическая цепь разомкнётся. Если перегоревшую проволоку заменить, то плавкий предохранитель можно использовать снова.

Ответьте на вопросы к тексту.

1. Почему в плавких предохранителях применяют именно свинцовую проволоку?

2. Где в квартире устанавливают предохра­нители?

3. Имеют ли автономные электрические устройства, например телевизоры, предохранители?

4. Существуют ли другие конструкции предохранителей?

 

2. Текст по разделу «Квантовая физика и элементы астрофизи­ки», содержащий описание опыта. Задание на формулировку гипо­тезы опыта, условий его проведения и выводов.

Изучение космических лучей

В 1896 г. французский физик А. Беккерель открыл ионизирующее дей­ствие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фото­эмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра. Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалли­ков образует скрытое изображение, при проявлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зерен серебра образует трек частицы.

Эти опыты Беккереля легли в основу создания метода изучения косми­ческих  лучей   и  ядерных  процессов,   разработанных  Л.С. Мысовским, А.П. Ждановым и др. Наблюдения показали, что а -частицы, попадая в эмульсию фотопластинки под острым углом к ее поверхности, оставляют в ней характерный след, становящийся видимым в микроскоп после проявления. Пробег а -частицы в фотоэмульсии вследствие большой плотности среды составляет несколько десятков микрометров. У обычных фотопластинок слой светочувствительной эмульсии имеет толщину всего около 20 мкм. Для ядерных исследований изготавливают пластинки с тридцатикратной и более толщиной светочувствительного слоя (до 600 и даже1000 мкм) и применяют мелкозернистые эмульсии, позволяющие запечат­леть след протонов.

Изучение следов космических частиц в толстослойных фотопластинках, поднятых с помощью ракет на высоту 100 км, не оставляет сомнения в том, что первичными частицами космического излучения являются главным образом протоны и в меньшем количестве альфа-частицы и ядра других бо­лее тяжелых элементов.

Интенсивность    первичных    космических    лучей    равна    примерно 100 000 МэВ/мин на 1 см² в единице телесного угла.

По порядку величины энергия, приносимая на Землю космическим из­лучением, примерно равна энергии, получаемой Землей от звезд.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                                     Можно ли для регистрации космических лучей использовать фото пластинки, применяемые при обычном фотографировании?

2.                     Как, изучая трек частиц, можно определить массу частиц?

3.                     Как, изучая трек частиц, можно определить энергию частиц?

4.                     Каковы преимущества метода фотоэмульсий перед другими методами исследования частиц?

 

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание использования законов МКТ и термодинамики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе ра­боты описанного устройства

Тепловая машина

В современной технике механическую энергию в основном получают за счет внутренней энергии топлива. Устройства, в которых происходит пре­образование внутренней энергии в механическую, получили название теп­ловых двигателей. Если в цилиндре есть поршень, который может свободно перемещаться, то можно заставить перемещаться этот поршень за счет рас­ширения газа, т.е. газ совершает работу. В этом случае газ называют рабо­чим телом. Чтобы двигатель работал непрерывно, необходимо, чтобы пор­шень после расширения газа каждый раз возвращался в исходное положе­ние, сжимая газ до первоначального положения. Сжатие газа может проис­ходить только под действием внешней силы, которая при этом совершает работу. После этого вновь могут происходить процессы расширения и сжа­тия газа. Следовательно, работа теплового двигателя должна состоять из периодически повторяющихся процессов расширения и сжатия.

Рассмотрим принцип работы поршневого двигателя. В таком двигателе рабочим телом является газ, который давит на поршень, вследствие чего поршень перемещается. При расширении газа возникает движение поршня, которое передается валу двигателя с укрепленным на нем маховиком. Для сжатия газа поршень должен переместиться под действием внешней силы в противоположном направлении. Это движение совершается за счет кинети­ческой энергии, запасенной маховиком в процессе расширения газа.

Если работа сжатия газа меньше работы рас­ширения газа, то мы получим полезную работу, т.е. каждому значению объема газа при сжатии должно соответствовать меньшее давление, чем при расширении. Давление газа при одном и том же объеме тем меньше, чем ниже его температу­ра. Поэтому газ перед сжатием должен быть ох­лажден. Для этого его необходимо привести в контакт с телом, имеющим более низкую темпе­ратуру. Это тело называют холодильником.

Нагреватель, рабочее тело и холодильник — основные части теплового двигателя. На рис. 3.5 в координатных, осях рV графически представлен процесс расширения газа (линия АВ) и сжатия до первоначального объема (линия CD).

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                     Чему численно равна площадь фигуры ABEF?

2.          Чему численно равна площадь фигуры DCEF?

3.          Чему численно равна площадь фигуры ABCD?

4.          Может ли коэффициент полезного действия тепловой машины быть больше единицы? Ответ обоснуйте.

 

4. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий  описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления при помощи физических знаний.

 

Молния

Наблюдали ли вы молнию? Красивое и небезопасное явление природы!  Уже в середине XIII в. ученые обратили внимание на внешнее сходство мол­нии и электрической искры. Высказывалось предположение, что молния — это электрическая искра. Когда же она возникает? Соберем установку: к двум шарикам, закрепленным на изолирующих штативах и находящимися на некотором расстоянии друг от друга, подклю­чим батарею конденсаторов (рис. 4.6). Начнем заряжать конденсаторы от элек­трической машины.

                             По мере заряжения конденсаторов увеличивается разности

потенциалов между электродами, а следовательно, будет

увеличиваться напряженность поля в газе. Пока

напряженность поля невелика, между шариками нельзя

заме­тить никаких изменений. Однако при достаточной

напряженности поля (30 000 В/см) между электродами

появляется электрическая искра, имеющая вид ярко

светящегося извилистого канала, соединяющего

рис. 4.6                 оба электро­да. Газ вблизи искры нагревается до высокой

                              температуры и   расширяется, отчего возникают  звуковые

                              волны, и мы слышим характерный треск.

 

Опыты с атмосферным электричеством, проводимые М.В. Ломоносовым и Франклином независимо друг от друга, доказали, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что молния — это гигантская искра, ничем (кроме размеров) не отличающаяся от искры между шариками.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                     Зачем в описанном опыте применяли батарею конденсаторов?

2.          К какому виду разрядов можно отнести молнию?

3.          Когда между облаками проскакивает молния?

4.          Может ли возникнуть молния между облаками и Землей? Объясните.

 

5.                  Текст по теме «Ядерная физика», содержащий информацию о влиянии радиации на живые организмы или воздействия ядерной энергетики на окружающую среду. Задание на понимание основных принципов радиационной безопасности.

Экологические последствия на Чернобыльской АЭС

Авария на Чернобыльской АЭС является не только крупной по своим масштабам, но и классической по опасным экологическим последствиям. Первичное парогазовое облако, образовавшееся в результате разрушения реактора, содержало всю гамму радионуклидов, накопившихся в реакторе за время его работы, а также компоненты ядерного топлива. Облако содер­жало большое количество образовавшихся биологически опасных изотопов плутония и других актинидов (нелтуний-237, америций-242, -245, кюрий-242,-244 и другие), опасных газообразных изотопов (ксенон-133, криптон-85, йод-131,-132). При подъеме этого облака и его движении образовались два радиоактивных следа: западный и северный.

Безусловно, что радиационному воздействию за счет прохождения пер­вичного парогазового облака подверглись люди и окружающая среда. Причем на малых расстояниях от аварийного облака доза облучения на его следе была весьма значительна, о чем свидетельствует гибель хвойных пород леса на западном следе облака. В дальнейшем значительные выбросы радионуклидов продолжались еще 9 суток. Все эти выбросы радионуклидов при меняющих­ся в этот период метеорологических условиях и вызвали в целом неравномер­ное радиоактивное загрязнение огромных территорий. Значимые с точки зре­ния экологических последствий для населения и территорий выпадения ра­дионуклидов были ограничены расстоянием 100-200 км от аварийного энер­гоблока. На дальних расстояниях преобладала конденсация компонента вы­падения, характерной особенностью которой является преимущественный вклад цезия-137 в суммарную активность загрязнения объектов окружающей среды после распада короткоживущих радионуклидов. В развитии радиаци­онной обстановки после аварии на Чернобыльской АЭС принято выделять  два основных периода: период «йодовой опасности» и «цезиевый» период, который наступил спустя два месяца после аварии. В «йодовом периоде», кроме внешнего облучения, за счет которого формировалось до 45% дозы за первый год, основные проблемы были связаны со снижением уровней внут­реннего облучения, которое определялось в основном употреблением молока — главного «поставщика» радионуклида йода в организм человека, и листо­вых овощей. Для примера отметим, что корова ежесуточно съедает на паст­бище корм с площади около 150 м² и является идеальным концентратором радиоактивности в молоке.

«Цезиевый период», наступивший в конце июня 1986 г., будет продол­жаться длительное время, и цезий будет являться основной причиной ра­диационного воздействия на население и окружающую среду. Как известно, период полураспада цезия-137 составляет 300 лет.

Анализ чернобыльской аварии убедительно подтверждает, что радиоактив­ное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях подвергающихся радиоактивному загрязнению.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                  Когда произошла авария на Чернобыльской АЭС?

2.                  Какие наиболее опасные изотопы актинидов?

3.                  Что значит принцип обоснования обеспечения радиационной безопасности?

4.                  Что значит принцип аварийной оптимизации обеспечения радиационной безопасности?

 

6. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание опыта. Задание на формулировку гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Огонь из «ничего»

Возьмем толстостенный сосуд, сделанный из оргстекла (рис. 6.6). Со­суд имеет диаметр порядка 40 мм и высоту около 160 мм. Вблизи дна сосуда имеется плотно закрывающееся отверстие. Внутри сосуда может перемещаться хорошо пригнанный к стенкам поршень с ручкой. Положим на дно цилиндра смоченный эфиром кусочек ваты и быстро опустим поршень вниз. Сквозь стенки прозрачного сосуда мы видим ярко вспых­нувшее пламя. Нагревание воздуха при быстром сжатии нашло примене­ние в двигателях Дизеля. В цилиндр двигателя заса­сывается атмосферный воздух, и в тот момент, когда наступает его максимальное сжатие, туда вспрыски­вается жидкое топливо. К этому моменту температура воздуха так велика, что горючее

самовоспламеняется. Двигатели Дизеля имеют больший коэффициент по­лезного действия, чем обычные, но более сложны в изготовлении и эксплуатации. Сейчас все большее количество автомобилей снабжается двигателями Дизеля.

 

 

         

                    рис 6.6       

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                      Почему опыт не удается, если воздух в цилиндре сжимать медленно?

2.          Почему для проведения опыта берется именно эфир?

3.                    Какой из двигателей: карбюраторный двигатель внутреннего сгора­ния или двигатель Дизеля более экологичный?

4.                    Почему у двигателей Дизеля больше КПД, чем у карбюраторных дви­гателей?

 

7. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание использования законов электродинамики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы опи­санного устройства.

Какое хочу, такое и получу

При практическом использовании энергии электрического тока очень часто" возникает необходимость изменять напряжение, даваемое каким-либо генератором. В одних случаях нужны напряжения в тысячи или даже сотни

тысяч вольт, в других необходимы напряжения в несколько вольт или несколько десятков вольт. Осуществить такого рода преобразова­ния можно в устройствах, которые называют трансформаторами. В основе работы транс­форматора лежит явление электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из двух обмоток, надетых на магнитомягкий стальной сердечник. Сердечник собран из пластин. Одна из обмоток, называемая первичной, подключа­ется к источнику переменного тока. Вторая обмотка, к которой подсоединяют «нагрузку», называют  вторичной (рис. 7.6).

Для трансформаторов, работающих на холостом ходу, справедливо соотношение

где U₁ и U₂ — напряжения на первичной и вторичной обмотках трансфор­матора, a N₁ и N₂  — число витков на первичной и вторичной обмотках

трансформатора. Величину К называют коэффициентом трансформации. Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение приблизительно одинаково в первичной и вторичной обмотках.

Электрическая энергия — самая универсальная и удобная форма энер­гии для передачи на большие расстояния. Удвоение потребления электроэнергии происходит в среднем за 10 лет. Это означает, что роль трансфор­маторов как повышающих, так и понижающих будет возрастать.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                  В чем заключается явление электромагнитной индукции?

2.                    Может ли трансформатор работать от постоянного тока?

3.                   Каковы потери передаваемой мощности в трансформаторах?

4.                   Почему сердечник трансформатора набирается из пластин?

 

8. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний.

Огни святого Эльма

В природе наблюдается интересное явление. Иногда в тропическую ночь на мачтах и реях кораблей появляются кисточки холодного пламени. Эти огни известны очень давно. Их видели Колумб и Магеллан, о них писал даже Юлий Цезарь, который однажды видел такое свечение на копьях своих солдат во вре­мя ночного похода через горы. Не составляет большого труда самим получить такое свечение. Если хорошо натереть лист оргстекла сухой тканью и после этого к листу поднести полураскрытые ножницы остриями к листу, то в затем­ненной комнате можно увидеть как на остриях ножниц появляются дрожащие пучки нитей, светящиеся лиловатым пламенем. В тишине можно услышать легкое шипение или жужжание. Если вместо ножниц к листу оргстекла поднес­ти спичку, то она не зажжется, хотя огонь будет плясать прямо на головке спички. Возникшее свечение холодное. Такое же свечение часто появлялось на шпиле церкви святого Эльма в одном из городов Франции и считалось доброй приметой. Подобное свечение получило название огней святого Эльма.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.                    Какое физическое явление лежит в основе появления огней святого Эльма?

2.                   Почему не возникает такого свечения на плоской металлической крыше?

3.          Опасно ли находиться вблизи возникших огней святого Эльма на ко­рабле?

4.          На каком физическом приборе можно получить огни святого Эльма? Продемонстрируйте.

 

9. Текст по разделу «Механика», содержащий описание исполь­зования законов механики в технике. Задание на понимание основ­ных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

От Галилея до современности

Маятник обладает удивительным свойством — оно казалось удивитель­ным Галилею, измерявшему время по числу биений пульса, оно кажется таким же и современному человеку, пользующемуся секундомером. Заклю­чается оно в том, что колебания маятника и с малой амплитудой и с боль­шой амплитудой совершаются практически за одно и то же время. Если сначала колебания происходят с очень большим отклонением, скажем на

80° от вертикали, то при затухании колебаний до 60...40...20° период уменьшится лишь на несколько процентов; а при уменьшении отклонений от 20° до едва заметного период изменяется меньше чем на 1%. При откло­нениях меньше 5° период остается неизменным с точностью до 0,05%.

Это свойство маятника оказалось не только удивительным, но и полез­ным. Галилей предложил использовать маятник в качестве регулятора в часах. Лишь столетие спустя после Галилея часы с маятниковым регулято­ром вошли в обиход. Однако мореплаватели нуждались в точных часах для измерения долготы на море. Была объявлена премия за создание морских часов, которые позволяли бы измерять время с достаточной точностью. Премию получил Гариссон за хронометр, в котором для регулирования хода использовалось маховое колесо (баланс) и специальная пружина.

Свойство независимости периода колебаний маятника от амплитуды на­зывается изохронностью.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                     Одинакова ли скорость движения маятника?

2.                    Постоянно ли ускорение при движении маятника?

3.                    Отчего зависит период колебаний?

4.                    В чем заключается свойство изохронности?

 

10. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание использования законов электродинамики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы опи­санного устройства.

Действие магнитного поля на проводник с током

Воспользуемся магнитным полем дугооб­разного магнита, а электрическую цепь собе­рем согласно рис. 10.5.

Проводник АВ представляет собою пря­молинейный участок цепи, находящийся в магнитном поле дугообразного магнита. При пропускании электрического тока на­блюдается отклонение проводника с током в магнитном поле. Меняя направление тока, можно наблюдать изменение направления отклонения проводника с током в магнитном поле.

                   Рис.10.5

В 1820 г. французский физик Ампер экспериментально установил, от каких физических величин зависит эта сила.

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции:

.

Существует правило, по которому опреде­ляется направление силы Ампера. Если в маг­нитном поле будет находиться рамка с током, то на нее действует пара сил, которая создает вращающий момент для рамки (рис. 10.6):

.

 Поворот рамки с током в магнитном поле используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы, например в  амперметрах. В магнитном поле между посто­янным магнитом и цилиндром из мягкого желе­за располагается катушка, способная вращаться вокруг горизонтальной оси.

 

Рис.10.6

 При такой конструкции вращающий момент, действующий на катушку, максимален. Вращающий момент пропорционален силе измеряемого тока и числу витков в катушке. Измеряемая сила тока прямо пропорциональна углу отклонения стрелки.

Ответьте на вопросы к тексту:

1. Почему магнитное поле действует на проводник с током, находящий­ся в этом магнитном поле?

2. Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера.

3. В каких единицах измеряют магнитную индукцию?

4. Возможно ли использовать поворот рамки с током в магнитном поле в приборах для измерения напряжения в электрической цепи? Как называ­ют такие приборы?

 

11.              Текст но разделу «Квантовая физика и элементы астрофи­зики», содержащий описание использования законов квантовой, атомной или ядерной физики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного уст­ройства.

Пока еще недоступная энергия

При слиянии легких ядер выделяется энергия. Как научиться управ­лять этой энергией? Задача состоит в том, чтобы, преодолев электриче­ское отталкивание, сблизить легкие ядра на достаточно близкие рас­стояния друг от друга, где уже начинают действовать между ними ядер­ные силы притяжения. Если бы можно было заставить два протона и два нейтрона объединиться в ядро атома гелия — или же четыре протона с соответствующими превращениями, — то при этом выделилась бы ог­ромная энергия. Заставить сблизиться ядра можно с помощью нагрева до высоких температур, когда в результате обычных столкновений ядра смогут сблизиться на столь малые расстояния, чтобы ядерные силы вступили в реакцию, и произошел синтез. Начавшись, процесс синтеза, по-видимому, сможет дать такое количество теплоты, которое нужно для поддержания высокой температуры, необходимой для дальнейших слияний ядер. Этот многостадийный процесс «горения» водорода, в результате которого происходит синтез ядер гелия, является источником непрерывного потока солнечной радиации. Проблема использования синтеза ядер в мирных целях, например для производства электриче­ской энергии, упирается в очень трудную проблему удержания реак­ции. Газ должен быть раскален до температуры порядка 50 000 000 °С, и любая твердая оболочка, соприкоснувшись с ним, обратится в пар. Если к тому же при синтезе выделяется полезное тепло, то задача удержания реакция еще более усложняется.

В настоящее время ведутся исследования по удержанию реагирую­щих веществ с помощью электромагнитного поля. Можно подвешивать в воздухе магнит с помощью других магнитов, хотя такое равновесное положение и является неустойчивым. Если пропускать ток достаточно большой силы через газ, то образуются потоки электронов и положи­тельных ионов, движущихся навстречу друг другу. Под действием маг­нитного поля, которое окружает ток, такой поток движущихся зарядов будет сжиматься в узкий шнур. В этом заключается так называемый пинч-эффект. Пинч-эффект и силы, создаваемые магнитными полями, меняющимися по определенному закону, можно использовать для удер­жания плазмы — смеси быстро движущихся ядер и электронов в «маг­нитной бутылке», где происходит реакция синтеза.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Что означает слово синтез?

2. Всегда ли при ядерной реакции выделяется энергия?

3. Что такое плазма?

4. Каковы проблемы управления термоядерным синтезом?

 

12.       Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание опыта. Задание на определение (или формулировку) гипотезы опы­та, условий его проведения и выводов

Разделение атомов в газовом разряде

На рис. 12.5 представлена разряд­ная стеклянная трубка, в которую впаяны два электрода А и В в виде металлических пластин, между кото­рыми подается высокое напряжение
порядка 40 000 В для создания сильно­го поля в области Y между электрода­ми. Трубка наполнена газом при пониженном давлении. По обе стороны электродов впаяны по две, параллель­ные между собой, пластины, к которым подается постоянное напряжение.

Предполагается, что во внешних областях X и Z горизонтальное элек­трическое поле отсутствует. В области Y находится небольшое количество газа, в котором образуются электроны и положительные ионы. Большинст­во электронов, увлекаемые полем, ударяется в пластину В, но некоторые проходят через отверстие, образуя пучок в области Z. Вертикальное элек­трическое поле, создаваемое пластинами    u   , отклоняет этот пучок вниз. В области Z действует и магнитное поле, перпендикулярное плоско­сти страницы; это поле также отклоняет пучок электронов вниз. Эти поля действуют и на положительные ионы, проходящие через отверстие в пла­стине А в область X. Наличие магнитного поля в области X приводит к то­му, что в пучке движущихся зарядов происходит разделение зарядов. От­клонения зарядов будут пропорциональны значениям е, т, υ.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Между пластинами    и  действует такое же электрическое поле, как между пластинами    и ? В каком направлении будут отклоняться положительные ионы электрическим полем?

2.  В области X действует такое же магнитное поле, как и в области Z?  Куда это поле    будет отклонять положительные ионы — вверх или вниз? Почему?

3. По какой траектории будут двигаться отклоняющиеся частицы?

4. По какой формуле можно рассчитать радиус кривизны траекторий частиц?

 

13.              Текст по разделу «Механика», содержащий информацию, на­пример, о мерах безопасности при использовании транспортных средств или шумовом загрязнении окружающей среды. Задание на понимание основных принципов, обеспечивающих безопасность использования механических устройств, или выявление мер по снижению шумового воздействия на человека.

Шумовое загрязнение среды

Остановитесь и прислушайтесь: по улице с шумом проносятся много­тонные МАЗы и ЗИЛы, хлопают двери парадных на мощных стальных пружинах, со двора несутся крики детворы, до глубокой ночи бренчат гита­ры, оглушают магнитофоны и телевизоры, заводские цеха встречают нас грохотом станков и других машин... Картина вроде обыденная. Но нор­мально ли это?

Наш век стал очень шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, т.е. мешающая и раздражающая нас смесь звуков. За определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствова­ние производства современному человеку приходится слушать не скрип телег, а вой автомобилей, лязг трамваев, рев реактивных самолетов. Вне­дрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощно­сти и быстроходности транспорта, механизация производственных процес­сов привели к тому, что человек в производстве и быту постоянно подвер­гается воздействию шума высоких уровней.

Шумом является всякий нежелательный для человека звук. При нор­мальных физических условиях скорость звука в воздухе 344 м/с. Звуковое поле — это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового дав­ления, децибелах (дБ), это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20-30 дБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Допустимая граница под­нимается примерно до 80 дБ. Шум в 130 дБ уже вызывает у человека боле­вое ощущение, а достигнув 150 дБ, становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь «под колокол»; колокольный звон убивал человека. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 дБ, в то время как по санитарным нормам он не должен превышать 40 дБ.

Шум, даже когда он не велик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевремен­ной усталости, стойкой бессоннице и атеросклерозу. Под воздействием шума 85-90 дБ снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Недо­могание, головокружение, тошнота, чрезмерная раздражительность — все это результат пребывания в шумных условиях. В настоящее время воздействие звука, шума на функции организма изучает наука аудеология. Было установ­лено, что шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя и др.) благотворно влияют на организм, успокаивают его, нормализуют сон. В 1980 г. был принят закон «Об охране атмосферного воздуха», в кото­ром в статье 12 отмечается, что «в целях борьбы с производственными и иными шумами должны, в частности, осуществляться: внедрение малошум­ных технологических процессов, улучшение планировки и застройки городов и других населенных пунктов, организационные мероприятия по предупреж­дению и снижению бытовых шумов».

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Какой уровень шума безвреден для человека?

2. Какой допустимый уровень шума для человека?

3. Как называется наука, изучающая воздействие звука и шума на человека?

4. Как влияют сверхдопустимые уровни шумов на человека?

 

14.       Текст по теме «Тепловые двигатели», содержащий информа­ции о воздействии тепловых двигателей на окружающую среду. Задание на понимание основных факторов, вызывающих загрязне­ние, и выявление мер по снижению воздействия тепловых двигате­лей на природу.

«Грязный» транспорт

Число автомобилей на дорогах растет. Все возрастающая интенсивность движения приводит к увеличению вредных выбросов, что негативно отра­жается на качестве воздуха: 1 т бензина, сгорая, выделяет 500-800 кг вред­ных веществ. В атмосферу ежегодно выбрасывается порядка 5 млрд. т СО₂ В состав выхлопных газов входит 1 200 компонентов, в том числе оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов (наи­более вредный — оксид свинца), сажа и пр.

Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение, поэтому увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере изме­няет ее прозрачность. Инфракрасное излучение, испускаемое земной по­верхностью, все в большей мере поглощается в атмосфере. Дальнейшее увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к так называемому «парниковому эффекту». Ежегодно температура атмосфе­ры Земли повышается на 0,05 °С. При сжигании топлива, уменьшается со­держание кислорода в воздухе. Более половины всех загрязнений атмосфе­ры создает транспорт. Кроме оксида углерода и соединений азота при рабо­те двигателей сгорания ежегодно в атмосферу выбрасывается 2-3 млн. т свинца. Содержание серы в топливе напрямую влияет на выделение в ок­ружающую среду диоксида серы. Диоксид серы вызывает образование сульфатных частиц, которые оказывают целый ряд негативных последствий на здоровье человека. Диоксид серы также может превращаться в высококоррозийную серную кислоту («кислотный дождь»), которая, среди проче­го, способна повреждать даже здания. Так как автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении окружающей среды в городах, то проблема их усовершенствования является одной из наиболее важных на­учно-технических задач. Один из путей уменьшения загрязнения атмосфе­ры — использование дизелей вместо карбюраторных бензиновых двигателей, так как в дизельное топливо не добавляют свинец, В перспективе и другие способы уменьшения загрязнения окружающей среды, например, применение электродвигателей на транспорте или двигателей, в которых топливом является водород, создание автомобилей, работающих на сол­нечной энергии.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                  Какие еще тепловые двигатели, кроме двигателей внутреннего сгора­ния, оказывают отрицательное влияние на окружающую среду?

2.          К каким последствиям приводит широкое применение тепловых ма­шин в энергетике и транспорте?

3.         К чему может привести повышение температуры Земли?

4.          Что предпринимается для охраны природы?

 

15.              Текст по разделу «Механика», содержащий описание законов механики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

Опыт Джоуля

В начале прошлого века английский ученый Д. Джоуль впервые устано­вил закон сохранения энергии. Ему удалось экспериментально доказать, что механическая энергия переходит в тепловую, тепловая в механическую в эквивалентных соотношениях. Баланс сходился всюду; химическая энергия превращалась в тепловую или сначала в электрическую, а затем в тепло­вую, электрическая энергия в химическую, а затем в тепловую. Многочис­ленные опыты проверялись и перепроверялись. Перед вами описание опы­та, проведенного Джоулем, по измерению перехода потенциальной энергии силы тяжести в тепловую при падении свинцовой дроби. Горсть свинцовой дроби помещалась в закрытую картонную трубку и быстро переворачива­лась так, чтобы дробь пролетела всю высоту трубки. Трубку резко перево­рачивали подряд порядка 50 раз. После этого дробь высыпали в картонный стаканчик. Ртутным термометром измеряли температуру дроби до и после опыта. При каждом переворачивании трубки дробь приобретает потенци­альную энергию за счет переворачивания. При падении дроби ее потенци­альная энергия превращается в кинетическую, которая при неупругом ударе о дно картонной трубки переходит в теплоту.

Можно рассчитать полную потенциальную энергию и количество теп­лоты, полученное дробью в конце опыта. Это очень неточный эксперимент и его можно усовершенствовать. В промышленности используют потенци­альную энергию поднятого молота при штамповке деталей из металла и пластмасс, а также при ковке деталей на кузнечных молотах.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                     Почему не обязательно в этом опыте измерять массу дроби?

2.          Когда дробь заканчивает свое движение, почему дно трубки должно находиться на твердой поверхности?

3.          Почему Джоуль пришел к выводу, что оптимальное число переворо­тов трубки 50?

4.          Как можно усовершенствовать опыт?

 

16.              Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание физических явлений ила процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических тер­минов, определение явления или его признаков, объяснение явле­ния при немощи имеющихся знаний.

Пузыри

Вам наверняка приходилось наблюдать за пузырями, которые образу­ются на поверхности пенных растворов, при выдувании из трубочки специ­альных растворов. Какой они формы? Долго они живут или быстро исчеза­ют? Большие они или маленькие?

Ведь вы наверняка наблюдали, как иголка или, например, скрепка, или лезвие может держаться на поверхности воды. Надо сделать это — только очень осторожно: положить эти предметы строго горизонтально, стоит только начать опускать эти предметы наклонно, как они сразу идут ко дну. Значит, в первом случае что-то поддерживало их, но что?

Молекулы, расположенные не очень близко друг к другу, притягивают­ся, В твердых телах межмолекулярные силы притяжения настолько велики, что надо приложить очень большое усилие для расцепления молекул и раз­деления твердого предмета на части.

В жидкостях притяжение не настолько сильное, но оно существует и вполне ощутимо. Наблюдая капли росы, вы замечали их округлую форму? А капля воды, растекаясь по ровной поверхности, образует круг, а в центре приподнятый холмик. Несомненно, существует какое-то притяжение между молекулами воды, которое заставляет их собираться в единое целое. Силы притяжения сближают молекулы, находящиеся на внешней поверхности, как можно ближе к центру капли. В результате поверхность служит как бы пленкой, стягивающей всю массу жидкости. Говорят, что жидкость облада­ет поверхностным натяжением.

Пузыри тоже образуются за счет сил поверхностного натяжения. Добав­ление в воду моющих средств, например, мыла, ослабляют силы притяже­ния. На поверхности такого раствора уже практически невозможно удер­жать легкие предметы.

Пусть сначала поверхностное натяжение велико, как в случае чистой водой. Наружный слой воды давит на воздух и сжимает его. Сжатый воздух пытается прорваться через пленку и, в конце концов, прорывает ее в каком-либо слабом месте — пузырь лопается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.                      Каким образом некоторые насекомые, например stenus, удерживаются на воде и даже используют силы поверхностного натяжения для того, чтобы двигаться?

2.                     Почему пузырь имеет всегда шарообразную форму?

3. Зависят ли силы поверхностного натяжения от температуры?

4. Как можно измерить силу поверхностного натяжения?

 

17.              Текст по разделу «Механика», содержащий описание физиче­ских явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повсе­дневной жизни. Задание на понимание физических терминов, опре­деление явления, его признаков или объяснение явлений при по­мощи имеющихся знаний

Резонанс

Вы наблюдали, что при вращении велосипедного колеса, начиная с не­которой скорости вращения, невозможно различить спицы колеса. Они стали как бы шире и сливаются воедино. Представим себе, что между двумя брусочками закрепим четыре упругие гибкие пластинки разной длины (пла­стинки можно нарубить из металлических линеек). На концах пластинок имеются, сделанные из легкой жести, белые флажки. Пластинки могут со­вершать упругие колебания. Для своих наблюдений прибор укрепим на центробежной машине (рис. 17.9).

Начнем плавно вращать рукоятку центробеж­ной машины, медленно и равномерно увеличивая скорость. При этом пластинки нашего прибора испытывают периодические толчки, частота кото­рых равна числу оборотов машины. Наблюдаем, что при постепенном увеличении скорости враще­ния, визуальная ширина закрепленных пластинок поочередно увеличивается. Чем больше частота вращения центробежной машины, тем у более короткой пластинки наступает эффект увеличения полоски флажка, и наоборот. Увеличение ширины полоски флажка можно объяснить тем, что у пластинок наблюдается максимальное отклонение от положения равновесия при определенной частоте вращения центробежной машины. Когда собственная частота пластинки, определяемая ее параметрами, совпадает с частотой вращения центро­бежной пластины, наступает явление резонанса.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.    За счет чего можно добиться гибкости пластинок?

2.   Что называется резонансом?

3.   Почему в резонанс вступает короткая пластина при большей частоте, а длинная — при меньшей?

4.   Приведите примеры полезного применения резонанса.

 

 

18.       Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание опыта, задания на формулировку гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Давление воздуха

Когда мы обращаем внимание на то, что вокруг нас воздух? Тогда, ко­гда мы начинаем быстро двигаться, или тогда, когда нам дует ветер в лицо. Но самый наглядный способ убедиться в наличии воздуха — увидеть, как он давит на находящиеся в нем предметы.

Приготовим емкость с водой. Возьмем стакан, наполненный водой до краев, погрузим его в воду вверх дном. Медленно начнем вытаскивать ста­кан из воды. Вода поднимается вместе со стаканом, и уровень ее намного выше, чем уровень воды в емкости. Казалось, что воду в стакане ничто не поддерживает. Но тогда бы она вылилась из стакана. Что это за сила, удер­живающая воду?

На несколько сотен километров вверх простирается над нами воздуш­ный океан. Хотя воздух нам кажется совершенно невесомым, он оказывает значительное давление на все предметы, окружающие нас. На каждый квадратный сантиметр он оказывает давление порядка 9,8 Н. Таким обра­зом, воздух давит на поверхность воды в емкости и удерживает столб воды в стакане. Если возьмем трубки высотой 15, 30 см, 3 м, то при повторении опыта мы убедились бы, что и в трубках такой высоты атмосферное давле­ние удерживает столб воды в них. Однако есть предел высоты водяного столба, который может быть удержан атмосферным давлением. Вода, как и воздух, давит на находящиеся в ней тела. На глубине примерно 10 м сила давления воды становится равной 98 Н, что совпадает с нормальным атмо­сферным давлением. Значит, давление столба воды высотой 10 м (а точнее 10 м 33 см) как раз уравновешивает атмосферное давление, которое удер­живает воду в сосуде. Таким образом, высота столба воды не может пре­вышать 10 м.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задания:

1.  Можно ли давление воздуха измерять высотой столба воды?

2.     Изменение атмосферного давления означает вероятное изменение по­годы?

3. Почему используют ртутные барометры, а не водяные?

4.    Измерьте атмосферное давление в кабинете, в котором сдаете экза­мен.

 

19.              Текст по разделу «Квантовая физика и элементы астрофизи­ки», содержащий описание использования законов квантовой, атомной или ядерной физики в технике. Задание на понимание ос­новных принципов, лежащих в основе работы описанного устрой­ства

Центрифугирование

Разделение изотопов (например, извлечение Li-6,U-235,D) всегда сопряжено со значительными трудностями, так как изотопы, представляю­щие собой чуть различающиеся по массе вариации одного элемента, хими­чески ведут себя практически одинаково. Но скорость прохождения неко­торых реакций отличается в зависимости от изотопа элемента. Но различия в поведении изотопов настолько малы, что за одну стадию разделения ве­щество обогащается на сотые доли процента и повторять процесс разделе­ния приходится огромное число раз.

На производительность подобной каскадной системы влияют две при­чины: степень обогащения на каждой из ступеней и потери искомого изо­топа в отходном потоке. Поясним второй фактор. На каждой из стадий обо­гащения поток разделяется на две части — обогащенную и обедненную нужным изотопом. Поскольку степень обогащения крайне низка, суммар­ная масса изотопа в отработанной породе может легко превысить его массу в обогащенной части. Для исключения такой потери ценного сырья обед­ненный поток каждой последующей ступени попадает снова на вход пре­дыдущей. Существует несколько методов разделения изотопов. В любом случае количество произведенного обогащенного материала зависит от желаемой степени обогащения и обеднения выходных потоков. Если ис­ходное вещество имеется в большом количестве и дешево, то производи­тельность каскада можно увеличить за счет отбрасывания вместе с отхода­ми и большого количества неизвлеченного полезного элемента (пример — производство дейтерия из обычной воды). Эффективность различных мето­дов разделения зависит также от свойств исходного вещества. Технология газового центрифугирования впервые была разработана в Германии во вре­мя второй мировой войны и в начале 60-х годов получила промышленное применение. Если газообразную смесь изотопов пропускать через высоко­скоростные центрифуги, то при вращении произойдет разделение изотопов по массе; легкие и тяжелые частицы будут вращаться в разных слоях, где их можно будет собрать. Центрифуга одинаково хорошо работает и с легкими и с тяжелыми элементами. Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе.

Поэтому желательно, как можно быстрее раскрутить центрифугу Ти­пичные скорости вращения центрифуг от 250 до 600 м/с. Этот метод имеет уменьшенное энергопотребление, большую легкость в наращивании мощ­ности. В настоящее время газовое центрифугирование — основной метод разделения изотопов.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Где находят применение изотопные технологии?

2. Как используют изотопы в медицине?

3. За счет, какого действия происходит разделение изотопов в центрифуге?

4. Какие методы разделения изотопов вы еще знаете?

 

20.              Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических тер­минов, определение явления, его признаков или объяснение явле­ния при помощи имеющихся знаний

Броуновское движение

В своей повседневной жизни мы часто сталкиваемся с явлением диффу­зии — проникновением молекул одного вещества среди молекул другого (засолка продуктов, окраска тканей и т.д.). Причем чем выше температура веществ, тем процесс диффузии происходит быстрее. В 1827 г. английский ученый Р. Броун впервые наблюдал это явление, рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна. Броуновское движение можно наблюдать и в газе. Вот как описывает броуновское движение немецкий физик Р. Поль. «Немногие явления способны так увлечь наблюдателя, как броуновское движение. Здесь наблюдателю позволяется заглянуть за кулисы того, что совершается в природе.

Перед ним открывается новый мир — безостановочная сутолока огром­ного числа частиц. Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчай­шие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют свое направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте. Их выступы явно показывают вращение частиц вокруг своей оси, которая постоянно меняет свое направление в пространстве. Нигде нет и следа сис­темы или порядка. Господство слепого случая — вот какое сильное, подав­ляющее впечатление производит эта картина на наблюдателя». Броунов­ским движением является дрожание стрелок чувствительных измеритель­ных приборов, которое происходит из-за теплового движения атомов дета­лей приборов и окружающей среды. Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.                      Какова причина броуновского движения?

2.           Как влияет температура вещества на броуновское движение?

3.                     Наблюдается ли броуновское движение в твердых телах?

4.           Кто окончательно построил теорию броуновского движения и экспе­риментально ее подтвердил?

 

21.              Текст по тема «Квантовая физика и элементы астрофизики», содержащий описание физических явлений или процессов, наблю­даемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понима­ние физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Какие они, звезды?

Важнейшим источником информации о большинстве небесных объек­тов является их излучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их излучения. Этим мето­дом можно установить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое. Спектральный анализ основан на явлении дисперсии света. Известно, что свет распространяется в виде электромаг­нитных волн. Причем каждому цвету, входящему в спектр света, соответст­вует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны света уве­личивается от фиолетовых лучей до красных приблизительно от 0,4 до 0,7 мкм. За фиолетовыми лучами в спектре лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. За красными лучами находится область инфракрасных лучей. Они невидимы, но воспринимаются приемниками ин­фракрасного излучения, например, специальными фотопластинками.

Для получения спектров применяют приборы, называемые спектроско­пом и спектрографом. В спектроскоп спектры рассматривают, а спектро­графом его фотографируют. Для спектрального анализа различных видов излучения в астрофизике используют и более сложные приборы. Достаточ­но протяженные плотные газовые массы звезд дают непрерывные сплош­ные спектры в виде радужных полосок. Каждый газ излучает свет строго определенных длин волн и дает характерный для данного химического эле­мента линейчатый спектр. Наблюдения показывают, что звезды порой ме­няют свой блеск. Изменения в состоянии газа дают изменения и в спектре данного газа. По уже составленным таблицам с перечнем линий для каждо­го газа и с указанием яркости каждой линии определяют количественный и качественный состав небесных светил.

Ответьте на вопросы к тексту

1.        Как определяется химический состав звезд?

2.        Как определяется качественный состав звезд?

3.        Можно ли считать качественный анализ по спектрам излучения точ­ным?

4.        Чем отличается спектроскоп от спектрографа?

 

22.              Текст по разделу «Механика», содержащий описание физиче­ских явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повсе­дневной жизни. Задание на понимание физических терминов, опре­деление явления, его признаков или объяснение явления при по­мощи имеющихся знаний

Звуки

Задумайтесь о происхождении звуков — вот стукнула дверь, ударили кулаком по столу, проехала машина, стучат каблучки по полу. Звук всегда вызывается каким-либо механическим движением. Доски, стол, стены, большинство других предметов от толчков не приходят в видимое движение, если только они не очень сильны. Но они способны несколько проги­баться, и в результате возникает их легкое движение вперед-назад (вибра­ция). Хорошо иллюстрирует природу колебаний туго натянутая струна или резиновый шнур. Предположим, что мы оттянули середину струны гитары из нормального положения. Струна натягивается, и, когда мы ее отпустим, она вернется назад, но в момент возвращения в свое нормальное положение она будет двигаться. Продолжая движение, постепенно замедляясь, она остановится, но уже по другую сторону от своего первоначального положе­ния. Теперь струна снова натянута и должна двигаться назад. Со временем, после многих таких колебаний струна вернется в состояние покоя.

  Подобным способом происходят колебания твердых упругих предме­тов, если какой-то участок тела толкнуть и вывести из нормального состоя­ния. Колебания одной части предмета оказывают влияние на остальные части. Колеблющиеся участки тянут и толкают соседние, а те тоже начина ют колебаться. В свою очередь, они приводят в движение окружающие их участки и т.д. Таким образом, колебания, созданные в одной точке тела, передаются другим его точкам по всем направлениям, так что через какое-то время колеблются все точки внутри сферы с центром в источнике коле­баний. Так распространяется звуковая волна в твердом материале.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.   Одинакова ли скорость распространения звука в различных твердых материалах?

2. Только ли в твердых материалах распространяется звук?

3. Можно ли на Земле услышать гул двигателя космического корабля, пролетающего в открытом космосе?

4. Получите звуковые колебания на одном из физических приборов.

 

23.      Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических тер­минов, определение явления или его признаков, объяснение явле­ния при помощи имеющихся знаний

О природе теплоты

Задумывались ли над тем, как тепло проникает через твердые тела? По­чему испарение приводит к охлаждению?

Молекулы веществ находятся в непрерывном движении, и все время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны пере­двигаться на большие расстояния, причем в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях. В твердом теле молекулы только совер­шают колебания вблизи определенных мест. Чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела. При передаче тепла через твердый мате­риал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха, а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, ко­гда пища в кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Дви­жение молекул горящего газа намного быстрее, чем у предметов с нормаль­ной температурой. Эти быстрые молекулы сталкиваются с молекулами ме­талла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее. Затем, в свою очередь, начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних слоях металла и так от молекулы к молекуле быстрое колебатель­ное движение распространяется через металл и достигает содержимого ка­стрюли.

А почему происходит охлаждение, когда вода или любая другая жид­кость испаряется? Жидкости отличаются от твердых тел тем, что молекулы в них могут вырываться из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных сил уже не хватает, чтобы удерживать молекулу в одном определенном положении, как это имеет место в твердых телах. Но силы притяжения в жидкости еще достаточно велики, чтобы удерживать молекулы все вместе в объеме жидкости, налитой в сосуд. Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с дру­гом. Может случиться, что молекула, находящаяся недалеко от поверхно­сти, получит при соударении настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух. Происходит процесс испарения. В жидко­сти остаются более медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.  Что вы чувствуете, когда протираете кожу своей руки спиртом?

2. При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее — в сы­рую погоду или в сухую?

3. Когда быстрее растает кусочек льда — закутанный в теплый шарф или положенный на тарелку?

4. Каков принцип работы холодильника?

 

24.              Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терми­нов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Тлеющий разряд

Кто из нас не любовался огнями ночного города? Красные, зеленые, огни в рекламных трубках. Как они создаются?

Если из трубок, которым можно придать разную форму, откачать воз­дух до давления порядка десятых и сотых долей миллиметров ртутного столба и на впаянные в трубку электроды подать напряжение порядка нескольких сотен вольт, то в трубке возникает свечение. Возникшее та­ким образом свечение получило название тлеющего разряда.

При тлеющем разряде почти вся трубка, за исключением небольшого участка возле катода, заполнена однородным свечением, называемым положительным столбом. Когда мы соединяем электроды трубки с источ­ником высокого напряжения, то свободные положительные ионы, имею­щиеся в газе даже при пониженном давлении, устремляются к катоду. При определенном разрежении, когда длина свободного пробега значи­тельна, скорость положительных ионов достигает такого значения, что с поверхности катода вырываются электроны, устремляющиеся к аноду. При своем движении электроны, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, возбуждают свечение газа и частично его ионизацию.

Если трубка наполнена неоном, возникает красное свечение, аргоном — синевато-зеленое свечение. В лампах дневного света используют раз­ряд в парах ртути.

Тлеющий разряд получил применение в квантовых генераторах — га­зовых лазерах.

Ответьте на следующие вопросы к тексту:

1.  Для чего понижается давление в газоразрядных трубках?

2. От чего зависит цвет свечения?

3. Почему при возникшем тлеющем разряде не вся трубка заполнена положительным столбом?

4. Где применяют трубки с тлеющим разрядом?

 

25.              Текст по разделу «Механика», содержащий описание опыта. Задание на формулировку гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Нет веса?

Проведем наблюдения за несколькими опытами.

Опыт № 1. Возьмем литровую пластиковую бутылку, проделаем в ней по вертикали несколько отверстий. Нальем в нее воды. Из отверстий будут бить под разными углами струи воды. В силу того, что давление на разных высотах разное, поэтому и углы разные.

Сбросим наполненную водой бутылку с некоторой высоты, например, можно встать на стул и сбросить бутылку с высоты вытянутой руки. Поче­му-то струи воды не хотят больше выливаться.

Опыт № 2. Нальем в бутылку с отверстиями снова воду. Подбросим бу­тылку вверх.

Увы! Вода при движении бутылки вверх снова не выливается.

Опыт № 3. Бутылку с отверстиями наполним водой и бросим ее под уг­лом к горизонту, в заранее приготовленное ведро (можно вместо бутылки в этом опыте взять наполненный водой теннисный шарик). Вода снова не хочет выливаться через отверстия. (Во всех опытах бутылка, наполненная водой, не закрывается пробкой.)

Во всех трех опытах стало отсутствовать давление верхних слоев воды на нижние. Проверим эти наблюдения на следующем опыте.

Опыт № 4. К дощечке прикрепим пружину от школьного динамометра, а к ней гирю порядка 300 г. Отметим фломастером, насколько растянулась пружина. Снова встанем на стул и с высоты вытянутой вверх руки сбросим дощечку вниз. Предварительно попросим товарища последить за поведени­ем пружины. А ведет она себя «странно». Она во время своего падения не растягивается. Значит, грузы не оказывают действия на пружину во время свободного падения.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Что объединяло все эти опыты?

2. Почему при свободном падении отсутствовало давление внутри па­дающей системы?

3. Как называется состояние свободного падения?

4. Где встречается состояние невесомости? Имеет ли оно полезное при­менение?

 

26.       Текст по теме «Электромагнитные поля», содержащий ин­формацию об электромагнитном загрязнении окружающей среды. Задание на определение степени воздействия электромагнитных полей на человека и обеспечение экологической безопасности

Невидимее загрязнение

В последние годы повышенное внимание уделяется вопросам влияния электромагнитных полей на состояние здоровья населения и объекты при­родной среды. Основным источником электромагнитных полей на Земле является Солнце. Суммарная плотность потока электромагнитной энергии у поверхности Земли составляет 10^-10 — 10^-9 Вт/м^-2 в период мощных сол­нечных вспышек. Использование электромагнитной энергии в различных областях человеческой деятельности привело к тому, что к существующим природному электрическому и магнитному полям добавились электромаг­нитные поля искусственного происхождения, уровень которых в несколько десятков раз превышает уровень естественного электромагнитного поля.

В последнее время отмечено резкое увеличение количества и видов но­вой техники, оборудования и устройств, эксплуатация которых сопровож­дается излучением электромагнитной энергии в окружающую среду. Это оборудование развивающегося радио- и телевизионного вещания, систем подвижной и персональной радиосвязи, энергетическое оборудование, со­временная бытовая техника, линии электропередачи.

Являясь биологически активным фактором, электромагнитное поле ис­кусственного происхождения оказывает неблагоприятное воздействие на человека и окружающую природную среду, что и было отмечено в 1989 г, Всемирной организацией здравоохранения, включившей этот фактор в чис­ло значимых экологических проблем.

Помните, что электромагнитные поля различаются по длине волны и частоте колебаний. Чем короче длина волны, тем больше частота колеба­ний, и наоборот. Их подразделяют на высокочастотные, ультравысокочас­тотные и сверхвысокой частоты. Биологическая активность электромагнит­ных излучений возрастает с уменьшением длины волны, что приводит большей «агрессивности» действия полей радиочастот по сравнению с по­лями промышленной частоты.

По предварительным оценкам, в России электромагнитному облучению гигиенически значимых уровней подвергаются приблизительно 70 % общей численности населения, облучаемого вне производственной сферы (прожи­вающие вблизи воздушных линий электропередачи, в домах с электропли­тами и т.д.).

Самые опасные — поля СВЧ диапазона, волны миллиметровые, санти­метровые и дециметровые. По санитарным нормам в диапазоне СВЧ при круглосуточном облучении предельно допустимые уровни электромагнит­ного излучения достигают 5 мкВт/см².

Между интенсивностью электромагнитных полей, продолжительностью их воздействия и состоянием здоровья населения имеется однозначная связь. Она выражается в снижении иммунологической реактивности орга­низма, увеличении общей заболеваемости, распространенности болезней органов дыхания, нервной системы, болезней кожи, разрушения сетчатки глаз, увеличения онкологических заболеваний.

Применение американскими полицейскими радиотелефонов, работаю­щих в СВЧ диапазоне, привело к значительному увеличению числа заболе­ваний раком мозга.

Размещение садовых и дачных участков вблизи ЛЭП и радарных уста­новок приводит к тому, что электромагнитные поля воздействуют на чело­века не только снаружи, но и внутри здания.

Дети в возрасте до 15 лет в 2,7 раза чаще страдают злокачественными заболеваниями, подвергаясь действию электромагнитного поля с индукцией свыше 0,2 мкТл.

Регулярная работа с компьютером без применения защитных средств приводит к заболеванию органов зрения, к болезням сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта.

Не до конца изучено воздействие ЭМП на сельскохозяйственные объекты.

Недооценка электромагнитных полей как загрязнителя окружающей природной среды привела к ухудшению экологической ситуации в стране. Необходимо научно обосновать нормативные оценки степени загрязнения окружающей среды электромагнитными полями.

Чтобы в дальнейшем обеспечить экологическую безопасность и защи­тить население и природную среду от повреждающего действия ЭМП, не­обходимо детальное нормирование уровня электромагнитных полей раз­личных диапазонов в жилых помещениях, общественных зданиях и на при­легающих к источникам ЭМП территориях.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.  Что значит магнитное поле промышленной частоты?

2. Какие из бытовых приборов создают наиболее опасные электромаг­нитные поля?

3. Почему магнитные поля создаются лишь работающими приборами и установками?

4.Каковы предельно допустимые нормы электромагнитного излучения?

 

Приложение 6.6

Методический комментарий.

Перечень теоретических вопросов и практико-ориентированное задание позволяют проверить и объективно оценить знания и умения обучающихся по физике.

Теоретическое задание № 1 оценивается таким образом:

- оценка «2» ставится в том случае, если ответ на вопрос примитивен и неглубок, допущены фактические ошибки, отвечающий явно не понимает  той или иной проблемы;

- оценка «3» ставится, если обучающийся формально ответил на поставленный вопрос,  не достиг нужной глубины и полноты в понимании поставленного вопроса (или художественного произведения);

- оценка «4» означает правильный и достаточно глубокий ответ, в котором упущены те или иные нюансы;

- оценка «5» - абсолютно правильный ответ, отличающийся точностью и глубиной.

В разделе «Ключи к практико-ориентированному заданию № 2» указаны правильные варианты ответов. За каждый правильный ответ ставится оценка «5»; за каждый неправильный ответ – оценка «2».

При выставлении итоговой оценки суммируются баллы, полученные  за первое, второе и третье задания, и делятся на количество вопросов. В спорных случаях, преимущество отдаётся вопросу теоретического характера.