Программа курса Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физики, химии, биологии

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №5 г. НАДЫМА»










Программа

«Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии»


Элективный учебный предмет для обучающихся 11 классов












Авторы:
Зелевская А.С., учитель химии и биологии
Семенова С.Н., учитель физики
Шульгина И.В., учитель физики








Оглавление


I. Программа элективного учебного предмета «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов...


3-12

1. Пояснительная записка
3

1.1. Статус программы
3

1.2. Общая характеристика элективного предмета. Цели и задачи
3

1.3. Ценностные ориентиры элективного учебного предмета....
5

2. Основное содержание элективного учебного предмета......
6

2.1. Молекулярно-кинетическая теория


2.2. Квантовая теория


2.3. Периодический закон


2.4. Строение атома


2.5. Закон сохранения массы вещества


2.6. Закон сохранения энергии


2.7. Закон сохранения электрического заряда


3. Учебно - тематический план...
4. Календарно-тематический план
7
8-10

5. Обеспечение образовательного процесса и дидактические требования к учебным занятиям....

11

6. Литература и другие информационные источники........
12




II. Некоторые проекты интегрированных учебных занятий к программе «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов


13-21

1. Интегрированный урок - практикум по химии и физике «Современные представления о строении атома. Физика атома»

13-17

2. Интегрированный урок - практикум по химии и физике «Решение задач с использованием газовых законов»


17-21

III. Методическое пособие «Межпредметные связи и алгоритмы решения задач по физике»

22-50

I. Программа элективного учебного предмета «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов

1. Пояснительная записка

1.1. Статус программы
Программа элективного учебного предмета «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов является авторской, составлена в связи с необходимостью совершенствования форм, методов и средств подготовки обучающихся к единому государственному экзамену по физике, химии и биологии, изучающих данные предметы на базовом уровне.
Содержание предмета имеет особенности, обусловленные: задачами единого государственного экзамена по физике, химии и биологии; требованиями к уровню развития личностных и познавательных качеств обучающихся, сформированности метапредметных компетенций выпускников.

1.2. Общая характеристика элективного учебного предмета.
Цели и задачи
Элективный учебный предмет «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов по своей сути является системообразующим для естественнонаучных учебных предметов. Тематическое построение этого предмета позволяет рассматривать учебные занятия как отдельные «узлы» систематизированных знаний, находящихся между собой в определенной степени связи и ограничения. Изучение элективного учебного предмета на 3 ступени обучения способствует превращению отдельных знаний обучающихся о природе в единую систему мировоззренческих понятий.
Выбор тематики предмета обусловлен тем, что:
- межпредметные связи являются важным условием эффективного комплексного подхода в процессе подготовки обучающихся к ЕГЭ по физике, химии и биологии;
- естествознание занимает одно из важнейших мест в системе знаний о природе.
Анализ имеющегося опыта позволяет рекомендовать следующие основные формы и методы реализации межпредметных связей:
- раскрытие взаимосвязи физических, химических и биологических явлений;
- сообщение знаний о применении физических, химических и биологических явлений и закономерностей в других науках;
- использование на учебных занятиях элективного учебного предмета знаний и умений, которые учащиеся получили при изучении других предметов;
Цели элективного учебного предмета:
 основные методические цели предмета:
- методическая поддержка цикла школьных предметов по естествознанию: физики, химии, биологии с выделением межпредметных связей;
- полная ориентация элективного учебного предмета на реализацию межпредметных связей по физике, химии, биологии;
- выделение общего инвариантного ядра содержания образования на базовом уровне по физике, химии, биологии;
 основная образовательная цель предмета - создание условий для формирования:
-обобщенных знаний школьников по естествознанию: физике, химии, биологии;
-предметных, метапредметных и личностных компетенций выпускников, выбравших в качестве экзамена по выбору в формате ЕГЭ: физику, химию, биологию.
Достижение этих целей обеспечивается решением следующих задач:
- овладение школьниками обобщенными знаниями по естествознанию;
- овладение школьниками обобщенным характером познавательной деятельности;
- повышение уровня сформированности естественнонаучного мировоззрения выпускников;
- обеспечение готовности выпускников, изучающих физику, химию, биологию на базовом уровне, к итоговой государственной аттестации по данным элективного учебного предметам.
Личностные результаты обучения элективный учебный предмету «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии»:
- мотивация образовательной деятельности на основе личностно ориентированного подхода;
- убежденность в необходимости глубокого изучения естествознания, общих законов природы для собственного интеллектуального развития в соответствии с профессиональным самоопределением и интересами.
Метапредметные результаты обучения элективный учебный предмету «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии»:
- овладение навыками самоконтроля и психотехническими навыками выполнения тестовых заданий;
- выявления межпредметных связей;
- развитие у школьников умения выявлять ведущие положения изучаемой темы и ведущие идеи элективного учебного предмета (учебного элективного учебного предмета);
- развитие умения по организации изучения учебного материала вокруг стержневых положений темы и дисциплины в целом на широкой межпредметной основе, осознание обучающимися необходимости и важности межпредметного синтеза как в учебной деятельности, так и в будущем при реализации важных производственных, социальных и научных задач.
Предметные результаты:
- формирование убеждения в закономерной связи и познаваемости явлений природы, в объективности научного знания, в высокой ценности науки в развитии материальной и духовной культуры людей;
- развитие теоретического мышления на основе формирования умений устанавливать факты, различать причины и следствия, выдвигать гипотезы, отыскивать и формулировать доказательства выдвинутых гипотез;
- умения применять теоретические знания на практике;
- овладение разнообразными способами выполнения тестов в соответствии с условиями заданий по физике, химии и биологии.
1.3. Ценностные ориентиры элективного учебного предмета
Уникальность и значимость элективного учебного предмета определяются нацеленностью на повышение результативности подготовки выпускников к ЕГЭ по физике, химии и биологии на основе формирования у обучающихся диалектико-материалистических взглядов на природу, современных представлений о ее целостности и развитии.
Межпредметные связи выполняют в обучении  ряд функций. Методологическая функция выражена в том, что только на их основе возможна интеграция идей и методов с позиций системного подхода к познанию природы.
Образовательная функция межпредметных связей состоит в том, что с их помощью формируются необходимые для успешной сдачи ЕГЭ качества знаний обучающихся, такие как системность, глубина, осознанность, гибкость. Межпредметные связи выступают как средство развития понятий, способствуют усвоению связей между ними и общими естественнонаучными понятиями.
Развивающая функция межпредметных связей определяется их ролью в развитии системного и творческого мышления обучающихся, в формировании их познавательной активности, самостоятельности, предметных и метапредметных компетенций, интереса к познанию природы. Межпредметные связи помогают преодолеть предметную инертность мышления и расширяют кругозор школьников.
Воспитывающая функция межпредметных связей выражается в содействии всем направлениям воспитания в обучении физике, химии и биологии.
Конструктивная функция межпредметных связей состоит в том, что с их помощью возможно совершенствование содержания учебного материала, методов и форм организации обучения. Реализация межпредметных связей в ходе изучения элективного учебного предмета требует обязательного совместного планирования учителями предметов естественнонаучного цикла комплексных форм учебных занятий.

2. Основное содержание элективного учебного предмета

2.1. Молекулярно-кинетическая теория. Термодинамика
Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) – одна из фундаментальных научных теорий, утверждающая научную идею – идею о дискретности вещества. МКТ – основа для объяснения многих физических, химических и биологических процессов. Термодинамика. О направлении самопроизвольных процессов в природе. Принцип минимума потенциальной энергии.
2.2. Квантовая теория
Квантовая теория. Квантовые теория – основа объяснения физических, химических и биологических явлений. Кванты. Фотоэффект. Давление света. Зрение. Химические реакции под действием квантов. Фотосинтез. Наследственность.
2.3. Периодический закон
Периодический закон. Таблица Менделеева. Определение характеристик физических свойств с помощью таблицы Менделеева. Квантовые числа.
2.4.Строение атома
Строение атома. Физические основы строения атомного ядра.
2.5. Закон сохранения массы вещества
Масса. Закон сохранения массы вещества – первый общий закон природы, утверждающий идею сохранения. Сущность фотосинтеза. Обмен веществ. Закон сохранения полной массы системы для физических, химических и биологических процессов. Формула взаимосвязи массы и энергии (формула Эйнштейна).
2.6. Закон сохранения энергии
Энергия. Закон сохранения энергии. Тепловые эффекты химических реакций. Химические связи. Образование кристаллов. Энергетические процессы в клетке. Закон сохранения энергии для физических явлений: механических, тепловых, электрических, магнитных, ядерных.
2.7. Закон сохранения электрического заряда
Закон сохранения электрического заряда. Применение закона сохранения электрического заряда в биохимических реакциях и физических процессах.


3. Учебно - тематический план
элективного учебного предмета «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ
по физике, химии и биологии»


Тема раздела
Количество часов
Количество практических работ (самостоятельных работ, тестов, диктантов по терминам или формулам,)


Молекулярно-кинетическая теория. Термодинамика
3
2


Квантовая теория
2
2


Периодический закон
1
2


Строение атома
1
1


Закон сохранения массы вещества
1
1


Закон сохранения энергии
3
2


Закон сохранения электрического заряда
1
1

ИТОГО:
7
12
11



4. Календарно-тематический план


№ учебного занятия
Дата проведения учебного занятия
Тема учебного занятия
Межпредметные связи
Обратная связь (контроль, самоконтроль, взаимоконтроль)



Молекулярно-кинетическая теория. Дискретность вещества
Основные положения МКТ на уроках химии и физики, биологии

Взаимоконтроль:
взаимопроверка выполненных заданий



МКТ – основа для объяснения многих физических, химических и биологических процессов
Растворы и химические реакции в них.
Диффузия.
Роль диффузии в процессах дыхания.
Как растения пью воду? Осмос.
Контроль:
-самостоятельная работа;
-выполнение тестов



Термодинамика. О направлении самопроизвольных процессов в природе. Принцип минимума потенциальной энергии
2 закон термодинамики для физических, химических и биологических процессов
Самоконтроль: самопроверка выполненных тестов



Квантовая теория. Квантовые теория – основа объяснения физических, химических и биологических явлений.
Кванты. Фотоэффект. Давление света. Зрение. Химические реакции под действием квантов. Фотосинтез. Наследственность.
Контроль:
-выполнение тестов



Квантовая теория. Квантовые теория – основа объяснения физических, химических и биологических явлений.
Кванты. Фотоэффект. Давление света. Зрение. Химические реакции под действием квантов. Фотосинтез. Наследственность.
Контроль:
-самостоятельная работа;
-выполнение тестов.



Периодический закон. Таблица Менделеева.
Определение характеристик физических и химических свойств с помощью таблицы Менделеева. Квантовые числа.
Контроль:
-выполнение тестов



Строение атома. Физические основы строения атомного ядра
Молекула.
Атом.
Ядро атома.
Нуклоны.
Ядерные силы
Взаимопроверка:
-самостоятельная работа.
Контроль:
-выполнение тестов



Масса. Закон сохранения массы вещества – первый общий закон природы, утверждающий идею сохранения.
Сущность фотосинтеза. Обмен веществ. Закон сохранения полной массы системы для физических, химических и биологических процессов. Формула взаимосвязи массы и энергии (формула Эйнштейна).
Взаимоконтроль:
взаимопроверка выполненных заданий



Энергия. Закон сохранения энергии
Закон сохранения энергии для физических, химических и биологических процессов
Самоконтроль: самопроверка выполненных тестов



Закон сохранения энергии. Тепловые эффекты химических реакций. Химические связи. Образование кристаллов. Энергетические процессы в клетке. Закон сохранения энергии для физических явлений: механических, тепловых, электромагнитных, ядерных
Тепловые эффекты химических реакций. Химические связи. Образование кристаллов. Энергетические процессы в клетке. Закон сохранения энергии для физических явлений: механических, тепловых, электромагнитных, ядерных
Контроль:
-выполнение тестов



Закон сохранения энергии. Тепловые эффекты химических реакций. Химические связи. Образование кристаллов. Энергетические процессы в клетке. Закон сохранения энергии для физических явлений: механических, тепловых, электромагнитных, ядерных
Тепловые эффекты химических реакций. Химические связи. Образование кристаллов. Энергетические процессы в клетке. Закон сохранения энергии для физических явлений: механических, тепловых, электромагнитных, ядерных
Контроль:
-самостоятельная работа;
-выполнение тестов.



Закон сохранения электрического заряда. Применение закона сохранения электрического заряда в биохимических реакциях и физических процессах
Применение закона сохранения электрического заряда в биохимических реакциях и физических процессах
Контроль:
-выполнение тестов


5. Обеспечение образовательного процесса
и дидактические требования к учебным занятиям
5.1. Материально-техническое обеспечение образовательного
Материально-техническое оснащение учебного кабинета:
- персональный компьютер для каждого обучающегося (или мобильный компьютерный класс);
- интерактивная доска (стационарная);
- мультимедийный проектор; - экран;
- лазерный принтер;
- копир средней производительности;
- скоростной сканер.
Аппаратно-программное обеспечение:
- Операционная система Microsoft Windows 7;
- Антивирусное программное обеспечение;
- ABBYY FineReader Study Edition 2.0 (Система распознавания текста (186 языков, 39 с проверкой орфографии). Поддержка форматов: PDF, BMP, PCX, DCX, JPEG, PNG, TIFF, GIF, DjVu, XPS, WDP, JBIG2. Захват изображений для распознавания со сканеров, цифровых камер и МФУ напрямую. Сохранение текста в текстовые документы в формате Open Office XLM.);
- Электронная почта;
- Техническая поддержка (использование ресурсов web-сайта [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (форумы, база знаний с решениями типовых проблем, возможность загрузки программных продуктов).
5.2. Дидактические требования к учебным занятиям
Дидактические требования к интегрированным учебным занятиям:
- занятие должно иметь четко сформулированную образовательную цель;
- учебное занятие должно обеспечиваться мотивационным аспектом;
- учебное занятие должно расширять и углублять научное мировоззрение;
- на учебном занятии должна быть обеспечена самостоятельная познавательная активность, способствующая формированию предметных и метапредметных компетенций обучающихся;
- на учебном занятии должны использоваться цифровые образовательные ресурсы и современные технологии (информационно-коммуникационные и тест-технологии в том числе).
Структура интегрированного учебного занятия зависит от цели занятия, содержания учебного материала и от формы организации урока. Знания и умения полученные на других предметах используются в качестве опорных, либо для выдвижения проблемы, углубления и закрепления знаний. С целью наиболее эффективного планирования интегрированных учебных занятий необходимо совместное проектирование (проведение в том числе) занятий учителями физики, биологии и химии. Результативность обеспечивается только тщательной предварительной подготовкой к интегрированному учебному занятию.
6. Литература и другие информационные источники
Ильченко В. Р. Перекрестки физики, химии и биологии. - М.: Просвещение, 1986.
Кулагин П. Г. Межпредметные связи в обучении. - М.: Просвещение, 1983.
Максимова В. Н. Межпредметные связи в учебно-воспитательном процессе современной школы. - М.: Просвещение, 1986.
Максимова В. Н. Межпредметные связи в процессе обучения, - М.: Просвещение, 1989.
Минченков Е. Е. Роль учителя в организации межпредметных связей. /Межпредметные связи в преподавании основ наук в средней школе. МежВУЗовский сборник научных трудов. - Челябинск: Челябинский пед. ин-т, 1982.
Федорец Г. Ф. Межпредметные связи в процессе обучения. - М.: Наука, 1985.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
II. Некоторые проекты интегрированных учебных занятий к программе «Естествознание. Межпредметные связи в подготовке к ЕГЭ по физике, химии и биологии» для обучающихся 11 классов

Интегрированный урок - практикум по химии и физике
«Современные представления о строении атома. Физика атома»

Контингент обучающихся: 11 класс, выпускники, выбравшие в качестве экзамена по выбору (ЕГЭ) физику или химию.
Цели учебного занятия:
повторить и закрепить понятия: атом, нуклоны, ядерные силы, радиоактивность, электронные оболочки с целью подготовки к ЕГЭ;
повторить и закрепить практические навыки применения правил смещения Содди для решения задач на
·,
·,
·-распад;
установить межпредметные связи химии и физики.
Тип учебного занятия: урок повторения, закрепления и обобщения изученного материала.
Форма учебного занятия: семинар-практикум.
Основные формы и методы обучения: актуализация опорных знаний на основе использования межпредметных связей, метод проблемного изложения учебного материала, самостоятельная работа обучающихся, работа в группах, самопроверка, самоконтроль, выполнение интерактивных тестов (проблемно и практико-ориентированные подходы).
Средства обучения: персональные компьютеры, мультимедийный проектор, экран, цифровые образовательные ресурсы, раздаточный дидактический материал.
1.Организационный момент.
Взаимное приветствие учителей и обучающихся.
Учитель (физики): Всем известно, что на одну и ту же проблему или какой-либо факт, можно взглянуть с различных точек зрения, что вы порой и делаете, даже не подозревая об этом, на учебного занятиях химии, физики, биологии, географии. Мы решили в очередной раз объединить уроки химии и физики, для того, чтобы наиболее полно рассмотреть некоторые вопросы при подготовке к ЕГЭ.
2. Актуализация опорных знаний.
Учитель (физики): Мы предлагаем вам посмотреть видеофрагмент. (демонстрация видеофрагмента «Вселенная»).
Объясните, что вы наблюдали при просмотре видеофрагмента?
Обучающиеся: Вселенная.
Учитель (физики): Правильно, это Вселенная. А что такое, на ваш взгляд, Вселенная?
Обучающиеся:
Наша Вселенная - это вещество, энергия и пространство. Она включает в себя всё: от крошек на полу в нашей кухне, до Солнца, планет, звёзд и галактик, а также пыли и газов в межзвёздном пространстве и света, струящегося сквозь сумрак космоса. Вселенная состоит из всех этих частей, вместе взятых. Само же слово «вселенная» происходит от латинского выражения, которое означает «единственный в своём роде». Хотя это и нелегко объяснить с нашей, земной точки зрения, но безграничная Вселенная обладает определённой структурой. (сл. № ___.) Какой структурой ..?
Обучающиеся: Действительно, Вселенную условно можно разделить на две области: это макромир и микромир. Это две специфические области объективной реальности, различающиеся уровнем структурной организации материи.
Учитель (физики): Охарактеризуйте каждую из этих структур.
Обучающиеся: Сфера макроявления - это обычный мир, в котором живет и действует человек (планеты, земные тела, кристаллы, большие молекулы и др.). Качественно иную область представляет микромир (атомы, ядра, элементарные частицы и др.), где размеры объектов меньше миллиардных долей сантиметра, а временные промежутки порядка миллиардных долей секунды, т. е. непосредственно недоступны наблюдению (сл. № ___).
Учитель (физики): Современная наука в действительности показывает тесную связь между макро- и микромиром и обнаруживает, в частности, возможности появления макроскопических объектов при столкновении микрочастиц высокой энергии. Проникновение науки в мир атома, а затем атомного ядра и элементарных частиц явилось блестящим доказательством правильности вывода многих ученых о «бесконечности материи вглубь»
Путешествие человечества в глубины микромира продолжаются более 2500 лет и еще далеко от завершения. Демокрит – Ломоносов – Иоффе Миликен – Резерфорд – Чедвик – это только часть самых ярких имён, благодаря которым постигнуты законы микромира
Учитель (химии): Мы предлагаем вам отправится в глубины микромира и вспомнить, что вам о нем уже известно (видеофрагмент мультфильма «Путешествие»)
Давайте определим цели нашего учебного занятия (формулирование цели, демонстрация сл.)
Фронтальный опрос:
Учитель (химии): Хронологическая последовательность истории открытия атома. (ОМС Строение атома сл №1)
(Демонстрация видеофрагмента мульфильма (Строение атома)
Учитель (химии): Как устроен атом, согласно этой теории? (ОМС Строение атома сл. №2)
Обучающиеся: Атом состоит из элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов)
Учитель (химии): Каковы же свойства этих частиц?
Обучающиеся: так как частицы имеют массу и размеры они несут свойства объектов микромира, т.е. корпускулярным).
Учитель (физики): Квантовая механика характеризует элементарные частицы как объекты микромира двойственной природы - корпускулярно-волновым дуализмом, т.е. они являются одновременно и частицами (корпускулами) и волнами.

·=hч(m·v)
Учитель (химии): Как изменится атом в результате изменения в нем количества электронов? Как изменится атом в результате изменения в нем количества нейтронов?
Рассмотрим каждую часть атома и их свойства
1. Атомное ядро.
Вы повторили, как устроено атомное ядро
а) Разновидности атомов одного и того же элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов.
A = Z+N
N = A–Z
А – массовое число;
Z – заряд ядра (порядковый номер элемента);
N – число нейтроны.
(эвристическая беседа)
Демонстрируется слайд с задания по изотопам
б) ядерные реакции
Учитель (химии):Какими свойствами обладают ядра атомов химических элементов?
До недавнего времени в Австралии существовала легенда о долине Смерти. Каждый, кто попадал в эту местность, размером чуть больше классной комнаты, спустя незначительное время погибал. Местные жители говорили, что его забрали духи. (Демонстрация фрагмента мультфильма ядерные реакции).
Учитель (химии): Какое научное объяснение данного факта вы можете предложить?
Обучающиеся: основным свойством атомного ядра некоторых химических элементов является радиоактивность.
Учитель (физики):Сформулируйте понятие радиоактивности
Обучающиеся: радиоактивность – это самопроизвольный распад ядер атомов с испусканием элементарных частиц (сл. №____)
Учитель (физики): Как вы думаете, на какие 2 вида делится радиоактивность по своей природе?
Обучающиеся: искусственная и естественная (природная).
Число радиоактивных элементов увеличивается к нижней части периодической системы (Sr, Cs, U, Po, Pu).
Учитель (физики): Вернемся к определению радиоактивности: распад ядер с испусканием элементарных частиц. Два ключевых понятия: «распад» и «элементарные частицы».
Учитель (физики): Исходя из типа частиц, которые образуются, какие виды распадов существуют?
Обучающиеся: «Альфа», «бета» и «гамма»
Учитель (физики): Рассмотрим первый тип ядерного распада, что называется, изнутри. (Демонстрация анимационной модели
· – распада)
Охарактеризуйте процесс
· – распада.
Обучающиеся: Выделяется ядро атома гелия, содержащее 2протона и 2 нейтрона.
Учитель (физики): Для того, чтобы составить общую схему
· – распада, проанализируем, что происходит с ядром исходного изотопа
Обучающиеся: Его заряд уменьшается на 2 единицы, масса – на 4 единицы
Учитель (физики): Решите уравнение.
А ZХ He24 + А-4 Z-2У
На основе полученной схемы получите продукт в следующем уравнении (работа возле доски):
Ra226 He24 +
Ra226 He24 + Rn222
Рассмотрим модель
·-распада. (Демонстрация анимационная модель
·-распада)
Охарактеризуйте процесс
·– распада
Обучающиеся: Выделяется электрон.
Учитель (химии):Составьте самостоятельно схему данного распада в общем виде.
Обучающиеся: Заряд ядра исходного атома увеличивается на 1 единицу, масса остается неизменной.
А ZХ e13 EMBED Equation.3 1415 + АZ+1У
Учитель (химии): Решите уравнение и получите продукт распада ядра:(работа возле доски)
Cs138 e +
Cs138 e + Ba138
Рассмотрим модель
·-распада. (Демонстрация анимационная модель
·-распада)
Учитель (химии): Охарактеризуйте процесс
·– распада.
Обучающиеся: Испускание
· квантов не сопровождается распадом атома, оно излучается не атомом, а ядром. Фотоны не
·-излучения не имеют массы и электрического заряда
Учитель (физики): Проблемный вопрос: Как вы думаете, какой тип излучения (
·,
·или
·) более опасен для организма человека и почему?
Обучающиеся: Ядра атома гелия тяжелые, поэтому данный вид излучения имеет низкую проникающую способность и может задерживаться несколькими сантиметрами воздуха. Держать источник
·-излучения в руках не опасно даже для кожи. Единственную угрозу большого количества
·-лучи представляют при вдохе (при непосредственном попадании в организм).
Бета – частицы двигаются с огромной скоростью, масса их мала, поэтому их проникающая способность гораздо выше, и они представляют угрозу для кожи человека
Гамма-кванты не имеют массы и заряда и при прохождении через вещество слабо взаимодействуют с ядрами и электронами. Поэтому гамма кванты обладают наибольшей проникающей способностью и представляют наибольшую опасность для здоровья человека.
Учитель (химии): Каково же состояние электронов в атоме?
Обучающиеся: Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона в пространстве, в котором он находится. Электрон не имеет траектории, т.е. можно говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра
Часть атомного пространства, в котором вероятность нахождения данного электрона наибольшая (равна 90%) называется атомной орбиталью.
Энергия и размер орбиталей увеличивается. Совокупность всех электронов, которые находятся на одном энергетическом уровне, - это электронный слой.
Учитель (химии): Как определить максимальное количество электронов на каждом энергетическом уровне? Сколько электронов может находится на одной атомной орбитали?
Обучающиеся: Общее число электронов на каждом энергетическом уровне рассчитывается по формуле. (слайд №3, ОМС Строение ...)
На одном энергетическом уровне могут находиться орбитали, которые имеют различные геометрические формы.
Учитель (химии): Какие виды атомных орбиталей вам известны?
S – АО - 1 орбиталь, имеет сферическую форму, p -АО -(3 орбитали), имеет гантелеобразную форму; d-АО (5 орбиталей) и f - АО - (7 ).
Учитель (химии): Охарактеризуйте порядок заполнения электронами атомных орбиталей.
Задание: (работа у доски) охарактеризовать строение атома следующих химических элементов: Na, Cl, V, As
Учитель (физики). Итак, мы вспомнили научные обоснования сложности строения атома. Теперь приступаем к выполнению индивидуальных практических заданий.
Подведение итогов. Рефлексия.
Демонстрация фрагмента видеофильма «Значение атома».
«Квантовая механика очень впечатляет, но внутренний голос говорит мне, что это еще не окончательная истина» (Альберт Эйнштейн).

Интегрированный урок - практикум по химии и физике
«Решение задач с использованием газовых законов»

Контингент обучающихся: 11 класс, выпускники, выбравшие в качестве экзамена по выбору (ЕГЭ) физику или химию
Цели учебного занятия:
закрепить практические навыки применения газовых законов для решения физических и химических задач с целью подготовки выпускников к ЕГЭ,
установить межпредметные связи химии, физики и экологии.
Тип учебного занятия: урок повторения, закрепления и обобщения изученного материала
Форма учебного занятия: урок - практикум
Основные формы и методы обучения: актуализация опорных знаний на основе использования межпредметных связей, объяснительно-иллюстративный, метод проблемного изложения учебного материала, самостоятельная работа учащихся.
Средства обучения: персональные компьютеры, мультимедийный проектор, экран, цифровые образовательные ресурсы, раздаточный дидактический материал.
Ход учебного занятия.
Организационный момент
Этап акутализации опорных знаний:
Какие процессы мы называем изопроцессами?
Какой процесс называется изотермическим?
Какой процесс называется изобарным?
Какой процесс называется изохорным?
Какие газовые законы известны вам из курса физики?
а) В Англии этот закон называют законом Бойля, во Франции – Мариотта, а у нас – законом Бойля – Мариотта. Открыт он был экспериментальным путём задолго до создания статистической термодинамики. Впервые гипотеза о постоянстве произведения рV была высказана в 1661 году английским любителем физики Р. Тоунли. В том же году опыты по проверке этой гипотезы были проведены лордом Броункером и врачом Генри Пауэром. Однако в наиболее широких пределах эта гипотеза была подтверждена приблизительно в это же время экспериментами английского физика Роберта Бойля. Он первым опубликовал свои результаты (1662), причём по полноте и точности они намного превосходили данные других исследователей, среди которых был и Роберт Гук, который, по свидетельству самого Бойля, уже в 1660 году располагал данными, согласующимися с гипотезой Тоунли. Имя французского аббата Эдма Мариотта в названии закона появилось благодаря его работе “Речь о природе воздуха” (1676), в которой были описаны опыты, аналогичные экспериментам Бойля, и при этом без ссылок на работы последнего.
О каком законе идет речь? Какой процесс описывается в этом законе? Приведите формулировку закона.
(Ответ: закон Бойля-Мариотта, изотрмический процесс: при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная, или объем газа обратно пропорционален давлению, при котором он находится).

б) Впервые гипотеза о пропорциональности давления и температуры была высказана в 1702 году французским физиком Гильомом Амонтоном. Однако точная формула соответствующего закона была получена лишь через сто лет французским учёным Ж. Л. Гей-Люссаком. В отечественной литературе этот закон иногда ошибочно называют законом Шарля. На самом деле французский учёный Шарль никакого отношения к этому закону не имеет.

О каком законе идет речь? Какой процесс описывается в этом законе? Приведите формулировку закона.
(Ответ: закон Гей –Люссака. При постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре).

в) Третий газовый закон был открыт в 1787 году французским физиком Жаком Шарлем. Однако результаты своих экспериментов Шарль не опубликовал. Через 15 лет к тому же выводу независимо от Шарля пришли английский учёный Джон Дальтон и французский физик Жозев Луи Гей-Люссак. В отличие от Дальтона, Гей-Люссак сформулировал свой вывод более определённо, и притом в количественной форме. Поэтому новый газовый закон стали называть законом Гей-Люссака. Однако сам Гей-Люссак с благородством, которое редко можно встретить в вопросах приоритета, настоял на том, чтобы этот закон назвали в честь именно этого ученого.

О каком законе идет речь? Какой процесс описывается в этом законе? Приведите формулировку закона.
(Ответ: закон Шарля При постоянном объеме давление прямо пропорционально температуре).

Кроме этих основополагающих законов, которые описывают изопроцессы, нам известны и другие. Проведем блиц – опрос: по формулам:
- объединенный газовый закон
- уравнение Клапейрона – Менделеева
- что означает величина R?
- что означает величина n?
- что молярный объем
- с использованием понятия молярного объема уравнение Клапейрона – Менделеева может быть записано в виде:
- закон Авогадро
- чему равенн объем 1 моль газа;
- какие параметры характеризуют состояние газа при нормальных условиях
- как привести параметры газа к нормальным условиям?
- что такое относительная плотность газа по второму?
- закон Дальтона (для газовой смеси)

В некоторых текстах задач встречаются внесистемные единицы измерений различных величин; необходимо уметь их переводить в систему СИ.
Давление: 1 атм.= _________ Па;
1 мм рт. ст. = __________133,3 Па.

Температура:
Т = 0 К ----------------t= ____0C

Практическая часть:
Какой объем (н.у.) займут 0,410-3 м3 газа, находящегося при 50оС и давлении 0,954105Па?
Масса 0,32710-3 м3 газа, при 13оС и давлении 1,04105Па равна 0,82810-3 кг. Вычислить молярную массу газа.
Определить молярную массу ацетона, если он в парообразном состоянии при температуре 87оС и давлении 720 мм рт. ст. занимает объем 0,5 л навеска взятого вещества 0,93 г.
225 г паров хлорбензола, находясь при температуре 25оС в резервуаре на 10 л, создают давление в 0,51 МПа. Оцените отклонение состояния этих паров от идеального газа. Чем можно объяснить такое отклонение?
При температуре 27°С давление газа в закрытом сосуде было 75 к Па. Каким будет давление при температуре - 13°С?
При температуре 27°С давление газа в закрытом сосуде было 75 к Па. Каким будет давление при температуре - 13°С?
При изобарном расширении газа его объем изменился от 5 м3 до 6 м3. При этом конечная температура газа оказалась равной 37°С. Определите начальную температуру газа.
По графику, приведенному на рисунке, определите какие процессы происходят с газом и постройте графики этих процессах в осях p, V и V, T (графики перечертите в тетрадь и запишите название процессов).






4. Подведение итогов. Рефлексия
Сегодня на уроке мы вспомнили основные газовые законы, их математические выражения, единицы измерения, потренировались на конкретных примерах в решении задач на газовые законы, в основном на уравнение Клапейрона – Менделеева.

5 Домашнее задание:
Повторить основные газовые законы, решить задачу однотипную с разобранной на уроке.

Домашняя задача. Идеальный газ изохорно охладили от 200 К до 100 К, а затем изобарно расширили до получения начальной температуры. Найти отношение конечного и начального давлений, а также отношение конечного и начального объемов



III. Методическое пособие «Межпредметные связи
и алгоритмы решения задач по физике»
Пояснительная записка
Эффективная подготовка к единому государственному экзамену по физике предполагает наличие у выпускников навыков и умений различных видов деятельности:
-владение основным понятийным аппаратом школьного курса физики (понимание смысла физических понятий, явлений, моделей, величин, законов);
-владение основами знаний о методах научного познания (освоение методологических умений);
-решение задач различного типа и уровня сложности.
Пособие «Межпредметные связи и алгоритмы решения задач по физике» адресовано, прежде всего, тем, кто испытывает трудности при одновременном большом желании научиться решать задачи по физике. Решение задач по физике помогает глубже проникать в сущность физических явлений, развивает логическое мышление и внимание,
Каждая тема курса физики представлена в пособии следующими рубриками:
-алгоритм решения задач;
-это важно;
-межпредметные связи.
В рубрике «Алгоритм решения» подробно представлена примерная направленность решения задач по данной теме, обращается внимание на необходимость выполнения рисунков, графиков к решению задач.
Межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в процессе обучения физике. Эти связи играют важную роль в повышении практической и научно-теоретической подготовки учащихся к ЕГЭ, существенной особенностью которой является овладение школьниками обобщенным характером познавательной деятельности. Сформированность предметных и метапредметных компетенций дает возможность выпускникам применять знания и умения в конкретных ситуациях, при рассмотрении частных вопросов и задач, как в учебной, так и во внеурочной деятельности, в будущей производственной, научной и общественной жизни.
Реализация межпредметных связей не может происходить сама по себе, для этого нужна специальная организация учебного материала и самого процесса обучения, направленная на установление этих связей. Именно, для того чтобы межпредметные связи стали достоянием сознания учащихся, в пособие и включены рубрики «Это важно» и «Межпредметные связи», в которых даются указания по актуализации знаний по физике, математике, химии, необходимых для формирования навыков и умений решать задачи по физике.
Пособие адресовано учащимся, выпускникам, учителям физики общеобразовательных школ и педагогам дополнительного образования.
1.Основы кинематики

Алгоритм решения задач
по теме «Основы кинематики»
На рисунке, поясняющем процесс, описанный в задаче, укажите направление движения и изобразите вектор ускорения.
Выберите удобную систему координат, связанную с телом отсчета. Укажите начало отсчета времени.
Запишите уравнения, связывающие отдельные кинематические характеристики, в проекциях на координатные оси.
Запишите дополнительные условия, связывающие кинематические величины.
Определите значение координат, скорости, ускорения в выбранной системе отсчета.
Решите составленную систему уравнений относительно искомой величины
Произведите вычисления. Оцените полученный результат.

Это важно: при решении задач
по кинематике прямолинейного движения обратите внимание
При решении задач нужно уметь переходить от векторной записи уравнения движения к записи данного уравнения в проекциях. Знаки проекций векторов 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 и начальной координаты х0 определяются условием задачи и направлением оси координат.
Прямолинейную систему координат хОу выбирают таким образом, чтобы одна из осей системы совпадала с направлением движения тела, причем более удобно совместить начало системы с исходным положением тела.
Для прямолинейного движения тела без изменения направления движения пройденный путь и модуль перемещения совпадают. При этом можно воспользоваться формулами 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415без выражения проекции скорости и перемещения, учитывая, что при возрастании скорости 13 EMBED Equation.3 1415a>0, а при убывании a<0.

Межпредметные связи: при решении задач
по кинематике прямолинейного движения необходимо
знать из курса математики:
Линейная функция и ее график.
Действия с векторами.
Координата точки.
Решение уравнений и системы уравнений.
Тригонометрические функции.
Соотношения в прямоугольном треугольнике.
Соотношения в произвольном треугольнике.
2. Основы динамики. Применение законов динамики

Алгоритм решения задач
по теме «Основы динамики. Применение законов динамики»
Изобразите на рисунке силы, действующие на тело. Считайте, что все силы приложены к центру масс тела. Укажите векторы скорости и ускорения.
Запишите уравнение второго закона Ньютона в векторной форме: 13 EMBED Equation.3 1415- векторная сумма всех сил (равнодействующая), действующих на тело.
Запишите уравнение движения в проекциях на оси координат.
Запишите дополнительные формулы (для определения массы, скорости, координат, силы трения и т.д.).
Найдите искомые величины, решая составленные уравнения.

Это важно: при решении задач по основам динамики обратите внимание
При поступательном движении тела можно рассматривать движение только одной его точки – центра масс. Следует считать, что в центре масс сосредоточена вся масса тела и к нему приложена равнодействующая всех сил, действующих на это тело.
Направление ускорения всегда совпадает с направлением равнодействующей силы.
Направьте одну из осей координат вдоль вектора ускорения, а другую – перпендикулярно к ней. Согласно второму закону Ньютона, алгебраическая сумма проекций на первую ось равно произведению массы тела на его ускорение, а вторую – нулю.
Если рассматривать движение системы тел, то уравнение движения запишите для каждого тела системы.
Силы возникают в результате взаимодействия тел и никак не связаны со скоростью тела. Тело не может само себе сообщать ускорение.
Сила тяги 13 EMBED Equation.3 1415, сообщая машине ускорение, связана с силой трения покоя (колеса воздействуют на землю, а земля – на колеса).
Сила реакции опоры 13 EMBED Equation.3 1415 и сила натяжения связей (нитей, веревок, тросов и т.п.) 13 EMBED Equation.3 1415 - это разновидности силы упругости.

3.Законы сохранения

Алгоритм решения задач
по теме «Законы сохранения» с использованием
закона сохранения импульса
На рисунке изобразите векторы импульсов для каждого тела.
Рассмотрите характер движения системы тел и установите, является ли данная система замкнутой.
Запишите закон сохранения импульса в проекциях.
Запишите (при необходимости) дополнительные формулы кинематики и динамики.
Решите полученную систему уравнений относительно искомой величины и проанализируйте результат.
Это важно: при решении задач
с использованием закона сохранения импульса обратите внимание
Импульс тела – векторная величина, направление которой совпадает с направлением вектора скорости.
Если сумма импульсов сохраняется постоянной, то и сумма проекций этих импульсов на оси координат также остается постоянной.
Если направление вектора 13 EMBED Equation.3 1415 совпадает с положительным направлением оси х или образует с ней острый угол, то проекция импульса имеет знак «плюс», если нет – знак «минус».
Ввиду огромной массы Земли по сравнению с массой тела изменение ее импульса не учитывайте.
Импульс – величина относительная, поэтому скорости тел, импульсы и их изменения рассматривайте относительно неподвижного тела отсчета – Земли.
Алгоритм решения задач
по теме «Законы сохранения» с использованием
закона сохранения энергии
Выберите на рисунке нулевой уровень отсчета потенциальной энергии.
Установите начальное и конечное положения тел (системы тел).
Определите полную механическую энергию тела или тел (системы) в начальной и конечной точках.
Запишите уравнение закона сохранения энергии для замкнутой системы
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415
Если при переходе системы тел из начального положения в конечное на тела действовали внешние силы, то
13 EMBED Equation.3 1415,
Где А – работа внешних сил.
При необходимости используйте дополнительные формулы:
13 EMBED Equation.3 1415.
Решите систему уравнений относительно искомых величин, указанных в задаче.
Это важно: при решении задач
с использованием закона сохранения энергии обратите внимание
Кинетическая энергия не может быть отрицательной, так как не зависит от направления движения. Кинетические энергии тел суммируются арифметически.
Значение потенциальной энергии может быть положительным и отрицательным (в зависимости от выбора уровня отсчета энергии).
Уровень, где потенциальная энергия принята равной нулю, считайте нулевым уровнем отсчета.
Механическая энергия в замкнутой системе не сохраняется, если внутри системы действует сила трения. Работу силы трения рассматривайте как работу внешних сил.
В некоторых случаях промежуточное состояние системы можно не рассматривать, а сразу сравнивать начальное и конечное состояния.

4.Элементы статики

Алгоритм решения задач по теме «Элементы статики»
Укажите все силы, действующие на тело (материальную точку).
Выберите удобную систему координат.
Запишите условия равновесия невращающихся тел 13 EMBED Equation.3 1415и 13 EMBED Equation.3 1415=0.
Если тело способно вращаться вокруг закрепленной оси, то составьте уравнение моментов сил. Для этого выберите точку, относительно которой будут рассматриваться моменты действующих сил. Найдите плечи сил относительно этой точки и запишите уравнение моментов сил 13 EMBED Equation.3 1415.
Решите полученные уравнения относительно искомой величины.

Это важно: при решении задач
по теме «Элементы статики» обратите внимание
Для расчетов условие равновесия лучше записать в следующем виде: алгебраическая сумма проекций всех сил на любое направление должна равняться нулю.
Координатные оси направьте таким образом, чтобы проекции сил выражались наиболее просто.
Силу тяжести приложите в центре тяжести тела. Последний совпадает с его центром масс. Тело, закрепленное в центре тяжести, будет находиться в состоянии равновесия.
Момент силы, вращающей тело относительно оси по ходу часовой стрелки, условно считают положительным, а против часовой – отрицательным.
Правильно определяйте плечи сил. Для этого не забывайте опустить перпендикуляр от оси вращения на направление действующей силы.

5.Механика жидкостей и газов

Алгоритм решения задач по теме «Механика жидкостей и газов»
Изобразите уровни, занимаемые жидкостью.
выберите поверхность нулевого уровня – поверхность, от которой должны отсчитываться высоты столбов жидкости.
Запишите уравнения равновесия жидкостей, учитывая, что при равновесии жидкости давление на поверхности одного уровня внутри жидкости во всех точках этой поверхности одинаково.
Запишите дополнительные формулы.
Решите уравнение относительно неизвестной величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.
В задачах с учетом архимедовой силы руководствуйтесь указаниями по решению задач с применением уравнений динамики, статики и законов сохранения. При расстановке сил, действующих на тело, выталкивающую силу приложите в центре тяжести вытесненного объема жидкости. Если в задаче говорится о весе тела в жидкости, то тело изобразите подвешенным на нити в жидкости.

Это важно: при решении задач
по гидростатике обратите внимание
Давление жидкости или газа – результат взаимодействия движущихся молекул со стенками сосуда или с телами, находящимися в жидкости или газе.
Силы упругости в жидкостях и газах – это и есть силы давления.
Газы в тысячи раз более сжимаемы, чем жидкости. Плотность жидкости почти не изменяется даже при очень большом давлении. Плотность же газов значительно зависит от давления.
Если в данной задаче можно пренебречь зависимостью плотности жидкости или газа от давления, то газы можно считать несжимаемыми.
Давление, обусловленное силой тяжести жидкости, называют гидростатическим.
Если на жидкость действует внешнее давление, то результирующее давление внутри нее равно сумме внешнего давления и гидростатического 13 EMBED Equation.3 1415.
Понятия «давление» и «сила давления» совершенно различны:
13 EMBED Equation.3 1415.
Сила давления на дно не зависит от формы сосуда и может быть как больше, так и меньше веса налитой жидкости.
Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.
На уровне моря среднегодовое атмосферное давление (нормальное давление) составляет 760 мм рт. ст. (1,013х105 Па) при среднегодовой температуре 150 С.
Атмосферное давление зависит от места измерения, температуры воздуха и погоды. При подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па.
Выталкивающая сила является равнодействующей сил упругости, действующих на поверхность тела со стороны жидкости или газа. Сила давления, действующая на нижнюю поверхность тела и направленная вверх, больше, чем сила, действующая на верхнюю поверхность и направленная вниз.
В зависимости от соотношения выталкивающей силы с силой тяжести возможны три случая. На рисунке приведена блок-схема по определению условия плавания тел:
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Под подъемной силой (аэростата, баржи и т.п.) обычно понимают разность между выталкивающей силой и силой тяжести тела.
Проверьте, все ли величины выражены в системе СИ (1л=10-3 м3; 1 атм = 1,013х105 Па; 1 мм рт. ст. = 133Па).
Дополнительные формулы для решения задач:
13 EMBED Equation.3 1415.

6.Основы молекулярно-кинетической теории.
Газовые законы

Это важно: при решении задач
с использованием основного уравнения молекулярно-кинетической теории обратите внимание
Молекулярно-кинетическая теория широко пользуется моделями, модельными представлениями. Физическая модель отражает наиболее существенные, характерные свойства системы.
Простейшей моделью реального газа является идеальный газ, взаимодействие между молекулами которого отсутствует.
Реальный газ при больших разрежениях, т.е. когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров, ведет себя подобно идеальному газу. Поэтому при расчетах можно пользоваться законами идеального газа.
Количество вещества 13 EMBED Equation.3 1415 определяется числом его молей, единица количества вещества – моль. Он равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.
Надо уметь, пользуясь таблицей Менделеева, находить относительную молекулярную массу вещества (Мr), округляя ее значение до целого числа. Например, в таблице Менделеева для алюминия указано АAl = 26,9815, соответственно Мr = 27, а молярная масса М=27 кг/кмоль = 27х10-3 кг/моль.
Молярный объем газа Vm – это отношение его объема к количеству вещества Vm = 13 EMBED Equation.3 1415=22,4 х 10-3 (м3/моль). По закону Авогадро, который справедлив только для газов: газы одинаковых объемов при одних и тех же условиях содержат одинаковое количество молекул.

Это важно: при решении задач
на уравнение Менделеева-Клапейрона обратите внимание
Уравнение Мендеева-Клапейрона связывает между собой физические величины p, V, T, m, M и позволяет по заданным термодинамическим параметрам найти искомую величину.
Уравнение Менделеева-Клапейрона и, как следствие его, все остальные газовые законы с большой точностью можно применить к газам, находящимся в условиях, близких к нормальным (t=00 C, p=1,013 x 105 Па), а также к разреженным газам.
Если плотность газа велика, а следовательно, взаимодействием молекул пренебречь нельзя, то модель идеального газа оказывается непригодной.
Из уравнения состояния идеального газа можно получить частные газовые законы:
А) закон Бойля-Мариотта p1V1=p2V2 при Т=const;
Б) закон Гей-Люссака 13 EMBED Equation.3 1415 при р=const;
В) закон Шарля 13 EMBED Equation.3 1415 при V=const.
5. Если по условию параметры состояния газа не изменяются, запишите уравнение Менделеева-Клапейрона и выразите неизвестную величину.
6. Если по условию даны два или несколько состояний газа, то при решении задач рекомендуем соблюдать последовательность:
6.1. Параметры состояния газа (как данные, так и искомые) запишите по форме:
I состояние газа
m1=
p1=
V1=
T1=

II состояние газа
m2=
p2=
V2=
T2=

6.2. Запишите уравнение Менделеева-Клапейрона для каждого состояния, дополнительные условия, решите систему уравнений относительно искомой величины.
Межпредметные связи: при решении задач
на уравнение Менделеева-Клапейрона
необходимо знать из курса математики:
Методы решения уравнений и систем уравнений.
Линейная функция и ее график.
График обратно пропорциональной зависимости.

Это важно: при построении и чтении графиков зависимости
между основными параметрами обратите внимание
Любой газовый закон описывает какое-то состояние газа или его изменение. Переход газа из одного состояния в другое называется процессом.
Процесс, происходящий при постоянной температуре (T=const), называется изотермическим; при постоянном объеме (V=const) – изохорным; при постоянном давлении (p=const) – изобарным.
Всем процессам соответствуют определенные графики на плоскости. На рисунке изображены графики процессов в координатах: p, V; V,T; p,T (m=const).

7.Тепловые явления. Первый закон термодинамики

Алгоритм решения задач
по теме «Тепловые явления. Первый закон термодинамики»
Найдите по таблице 13 давление или плотность насыщенного пара при данной температуре.
Запишите формулу относительной влажности и выразите неизвестную величину.
Запишите дополнительные формулы (например, p = m/V).
Если заданы плотность и температура (или давление и температура), то давление (плотность) выразите из уравнения Менделеева-Клапейрона.
Произведите расчет и проанализируйте ответ.

Это важно: при решении задач
по первому закону термодинамики обратите внимание
В молекулярной физике внутреннюю энергию определяют кинетическая энергия частиц тела и потенциальная энергия взаимодействия между ними.
Изменение внутренней энергии системы 13 EMBED Equation.3 1415 не зависит от способа перехода системы из одного состояния в другое.
Если работу А, совершенную над системой внешними силами, заменить равной ей численно, но противоположной по знаку работой А'=-А, совершенной самой системой над внешними силами, то первый закон термодинамики можно записать как: 13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415.
Мерой энергии, переданной от одного тела к другому в результате теплообмена, является количество теплоты.
Количество теплоты, как и работа, является не видом энергии, а формой ее передачи (процессом).
Формулу Q=mc(t2-t1) можно записать в виде Q=mc(T2 – T1), так как t2-t1=T2-T1.
Теплоемкостью тела называют количество теплоты, которое необходимо сообщить телу, чтобы изменить его температуру на 1 К.
Теплоемкость газа при изобарном процессе (p=const) превышает его теплоемкость при изохорном (V=const) на значение работы расширения, совершаемой газом против внешнего давления.
Если в теплообмене участвует несколько тел, то количество теплоты, отданной телами, внутренняя энергия которых уменьшается, должно быть равно количеству теплоты, полученной ими: 13 EMBED Equation.3 1415. Это уравнение называют уравнением теплового баланса.
Закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов: 13 EMBED Equation.3 1415 общий случай; 13 EMBED Equation.3 1415 изменение внутренней энергии системы при теплообмене без совершения механической работы; 13 EMBED Equation.3 1415 изменение внутренней энергии системы только за счет совершенной работы; 13 EMBED Equation.3 1415 внутренняя энергия системы не изменяется: одни тела, участвующие в теплообмене, охлаждаются, другие нагреваются. В тех задачах, где задается КПД, поставьте его сомножителем перед отданной энергией.
При необходимости воспользуйтесь формулами:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415

Это важно: при решении задач
на определение влажности воздуха обратите внимание
Количество водяного пара, фактически содержащегося в 1м3, называют абсолютной влажностью воздуха p.
Точкой росы называется температура, при которой водяной пар становится насыщенным.
Зная точку росы, можно определить абсолютную влажность и наоборот.
Давление и плотность насыщенного пара связаны прямо пропорциональной зависимостью:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Относительная влажность воздуха (в %)
13 EMBED Equation.3 1415,
где p плотность водяного пара, фактически находящегося в воздухе при данной температуре; p0 плотность насыщенного водяного пара при той же температуре.

Межпредметные связи: при решении задач
по первому закону термодинамики
необходимо знать из курса математики:
Методы решения уравнений с одной и двумя переменными.

8.Электрическое поле

Алгоритм решения задач
по теме «Электрическое поле»
На рисунке укажите силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле.
Запишите условия равновесия заряда.
Выразите силы взаимодействия по закону Кулона.
Решите систему уравнений для определения искомой величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.

Это важно: при решении задач
по теме «Электрическое поле» обратите внимание
Закон Кулона справедлив для точечных зарядов. Основной моделью в электростатике является точечный заряд. Электрический заряд называют точечным, если он распределен на теле, размерами которого можно пренебречь.
Силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов направлены вдоль прямой, соединяющей эти заряды.
Направление кулоновской силы зависит от знака зарядов взаимодействующих тел.
При недостатке электронов тело заряжено положительно, при избытке отрицательно.
Минимальное значение электрического заряда 1,6 х 10-19 Кл (модуль заряда электрона).
Диэлектрическая проницаемость воздуха
· приблизительно равна единице.
Воспользуйтесь следующими дополнительными формулами:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
- Если из условия задачи следует, что происходило перераспределение зарядов, то запишите формулы, выражающие закон сохранения заряда и закон Кулона, и решите полученную систему уравнений относительно искомой величины.
Приступая к решению задач на равновесие электрического заряда, изучите соответствующую тему раздела «Механика».

Алгоритм решения задач по теме «Электрическое поле»
Определите направление векторов напряженности, созданных отдельными зарядами в заданной точке поля.
Используя принцип суперпозиции, определите результирующий вектор напряженности.
Выразите напряженность через заряд и расстояние.
Решите уравнения и определите искомую величину.

Это важно: при решении задач
по теме «Электрическое поле» обратите внимание
Вектор напряженности совпадает по направлению с силой, действующей на положительный заряд.
Электрическое поле называют однородным, если его напряженность одинакова во всех точках.
Каждый электрический заряд создает свое поле независимо от наличия других электрических зарядов. Напряженность поля, созданного отдельными зарядами в данной точке, равно геометрической сумме напряженности полей зарядов: 13 EMBED Equation.3 1415(принцип суперпозиции полей).
Потенциал поля в данной точке
· является его энергетической характеристикой.
Потенциал точек поля положительного заряда (q>0) положителен, а отрицательного (q<0) отрицателен.
Потенциал поля, созданного отдельными зарядами в произвольной точке, равен алгебраической сумме потенциалов полей зарядов:

· =
·1 +
·2 +
·3.
Помните, что знак зависит от знака заряда, создающего поля.
Все точки проводника в электростатическом поле имеют один и тот же потенциал, напряженность же поля внутри проводника равна нулю.
Практическое значение имеет не сам потенциал в точке, а разность потенциалов между двумя точками.
Энергию в атомной физике обычно выражают в электрон-вольтах (эВ): 1эВ = 1,6 х 10-19 Дж.
Работа в однородном электрическом поле зависит не от формы пути, а от положения начальной и конечной точек.
Работа по перемещению заряда в поле рассчитывается по формулам:13 EMBED Equation.3 1415, причем последняя справедлива лишь для однородного поля.
Если заряд в результате движения возвращается в исходную точку, то работа равна нулю.
Работа, совершенная полем над точечным зарядом, равна энергии, которую приобретает заряд, перемещаясь в поле, A= W2-W1.
Формула емкости C=q/U справедлива для любых видов конденсаторов.
Формула энергии заряженного конденсатора W = qU/2 справедлива для любых конденсаторов.

9.Электрический ток

Алгоритм решения задач по теме «Расчет электрических цепей»
Нарисуйте схему.
Установите, какие проводники соединены последовательно (параллельно).
При необходимости замените заданную схему на эквивалентную, на которой вид соединения более очевиден.
В схемах, где есть комбинация последовательно и параллельно включенных проводников, группу сопротивлений замените одним эквивалентным.
Если в схеме не окажется ни последовательного, ни параллельного соединения, то для вычисления общего сопротивления найдите точки с одинаковыми потенциалами, а затем соедините или разъедините их.
Применив закон Ома для последовательного и параллельного соединений, определите искомую величину.

Это важно: при решении задач
на расчет электрических цепей
с использованием закона Ома обратите внимание
Источник тока это в действительности источник энергии. Сторонние силы в источнике это истинные (и единственные!) «труженики» в электрической цепи.
Клемму источника тока с наибольшим потенциалом называют положительным полюсом, с наименьшим отрицательным.
Для измерения ЭДС к клеммам источника тока присоединяют вольтметр при разомкнутой внешней цепи (падением напряжения на вольтметре в данном случае можно пренебречь).
Напряжение на клеммах источника тока при замкнутой внешней цепи равно сумме падений напряжения во внешней цепи. Оно меньше ЭДС источника на величину падения напряжения внутри источника тока Uкл =
· Ir.
Если внешнее сопротивление ничтожно мало (Rвнеш = 0), то сила тока в цепи определяется только внутренним сопротивлением источника r, которое обычно очень мало. Сила тока максимальна (Iк.з. =
·/r). Такой ток называют током короткого замыкания.
Чтобы избежать аварии в результате короткого замыкания, в цепь включают предохранители.

Это важно: при решении задач
на расчет электрических цепей обратите внимание
Резистор (от лат. resisto сопротивляюсь) элемент электрической цепи, обладающий способностью оказывать сопротивление проходящему через него электрическому току. Резисторы могут быть постоянными (их сопротивление не изменяется) и переменными.
Электроны движутся по пути наименьшего сопротивления.
Закон Ома справедлив только для резисторов, сопротивление которых не изменяется при изменении тока, протекающего через резистор.
Узел это точка, где соединяется не менее трех проводников.
Ветвь участок цепи между двумя узлами.
При параллельном соединении n одинаковых резисторов их общее сопротивление Rобщ = r/n, где r сопротивление одного резистора.
Помните, что при параллельном соединении полное сопротивление цепи меньше наименьшего из сопротивлений ветвей.
Произведение U = IR называют падением напряжения на данном участке цепи.
В электрической цепи точки с одинаковым потенциалом можно соединить или разъединить, ибо режим тока от этого не нарушится, так как ток между такими точками не идет.

Алгоритм решения задач
по теме «Расчет работы и мощности тока»
Установите, в какие виды энергии механическую, внутреннюю, световую превращается электрическая энергия.
Запишите уравнение закона сохранения и превращения энергии.
Особое внимание обратите на выбор исходной формулы работы:
13 EMBED Equation.3 1415
Запишите дополнительные формулы.
Решите уравнение относительно неизвестной величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.

Это важно: при решении задач
на расчет работы и мощности тока обратите внимание
Электрическую энергию можно получить из других видов энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии.
Если участок цепи не содержит источников тока, то количество теплоты, которое выделяется на этом участке цепи, можно определить по формулам:13 EMBED Equation.3 1415или 13 EMBED Equation.3 1415 Предпочтительность использования той или другой формулы определяется постановкой конкретной задачи.
Воспользуйтесь следующими дополнительными формулами:
13 EMBED Equation.3 1415

Алгоритм решения задач
по теме «Электрический ток в различных средах»
Установите, какое вещество выделяется на электродах при прохождении электрического тока через электролит (изобразите схему электролиза).
Запишите закон Фарадея.
Запишите дополнительные формулы:
13 EMBED Equation.3 1415
Решите уравнения и определите искомую величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.

Это важно: при решении задач
на закон гидролиза обратите внимание
Для электролитов справедлив закон Ома.
Сила тока в электролите равна силе тока в подводящих проводах.
Массу выделенного при электролизе газа определяют по уравнению Менделеева-Клапейрона.
КПД электролитической ванны представляет собой отношение массы вещества, выделившегося при электролизе, к массе вещества, которое должно выделиться по закону Фарадея.

10.Магнитное поле токов. Электромагнитная индукция

Алгоритм решения задач
по теме «Магнитное поле токов. Электромагнитная индукция»
Укажите на рисунке направление тока и вектора магнитной индукции.
Для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, примените правило левой руки, а для определения модуля силы формулу13 EMBED Equation.3 1415.
Укажите все силы, приложенные к проводнику.
Запишите условие его равновесия.

Это важно: при определении индукции
магнитного поля обратите внимание
Основной характеристикой магнитного поля служит вектор магнитной индукции B. Это физическая величина, численно равная максимальной силе, с которой магнитное поле может действовать на проводник с током единичной длины, помещенный в это поле.
Линии магнитной индукции воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора в этих точках поля.
Направление электрического тока и направление линий магнитной индукции, перпендикулярных к плоскости чертежа, изображается следующим образом: «
·» - на наблюдателя, «+» - от наблюдателя.
При определении направления вектора магнитной индукции для прямого проводника с током применяется правило буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Правило буравчика применимо и к круговому току, однако в этом случае удобно поменять местами направление магнитного поля и направление тока.
Если магнитное поле образовано несколькими токами, то вектор магнитной индукции в данной точке равен векторной сумме индукций полей, образованных в этой точке каждым током в отдельности (принцип суперпозиции магнитных полей): 13 EMBED Equation.3 1415

Межпредметные связи: при определении индукции
магнитного поля необходимо знать из курса математики:
Уравнения линейной функции.
Элементы векторной алгебры.
Тригонометрические функции.
Производные функций синуса, косинуса, степенной.

Алгоритм решения задач по теме «Сила Лоренца»
Укажите на рисунке индукцию магнитного поля, вектор начальной скорости частицы и знак заряда.
Изобразите силы, действующие на элементарную частицу.
Запишите уравнение второго закона Ньютона ma=Fл, учитывая, что центростремительное ускорение частице сообщает сила Лоренца.

Это важно: при определении силы, действующей на проводник с током в магнитном поле обратите внимание
Если угол
· между вектором индукции и направлением тока равен 900, то значение силы Ампера наибольшее: F=BI
·l.
Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, находим по правилу левой руки. Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора индукции B входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый на 900 большой палец покажет направление действующей на отрезов проводника силы.
Движение проводника с током в магнитном поле используется в электродвигателях и измерительных приборах.

Это важно: при определении силы, действующей на заряды,
движущиеся в магнитном поле обратите внимание
Когда сила Лоренца перпендикулярна к вектору скорости частицы, она не совершает работу заряд движется по окружности с постоянной по модулю скоростью.
Направление силы Лоренца находят по правилу левой руки, если вектор 13 EMBED Equation.3 1415 входит в ладонь, а четыре вытянутых пальца направлены по скорости 13 EMBED Equation.3 1415, то отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. При отрицательном заряде направление силы противоположное.
Частица, влетевшая в магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции, движется по окружности, а влетая под углом по спирали.
При большой скорости (порядка 108 м/с) нельзя использовать при расчетах массу покоя электрона, следует учитывать увеличение массы.
Силу тяжести, действующую на элементарную частицу, не учитывают, так как она во много раз меньше электромагнитной.
Воспользуйтесь следующими дополнительными формулами: 13 EMBED Equation.3 1415.

Это важно: при решении задач с использованием формул,
определяющих ЭДС индукции обратите внимание
При изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в последнем возникает электродвижущая сила индукции.
Знак «минус» в формуле ЭДС индукции обусловлен правилом Ленца и означает что при возрастании магнитного потока, пронизывающего контур, ЭДС индукции отрицательна (создает индукционный ток, поле которого противодействует магнитному потоку); при уменьшении положительна (поле тока поддерживает убывающий магнитный поток).
В явлениях электромагнитной индукции источником ЭДС индукции является вихревое электрическое поле, порождаемое переменным магнитным полем; в движущемся проводнике сила Лоренца, действующая на движущиеся вместе с проводником заряженные частицы.
При самоиндукции изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДС в том самом проводнике, по которому течет переменный ток, создающий это поле.
При замыкании и размыкании цепи самоиндукция препятствует скачкообразному изменению силы тока, обусловливая медленное нарастание тока при замыкании цепи и возникновение больших напряжений при ее размыкании.
-Если число витков в катушке равно n, а ЭДС в одном витке [формула], то полная ЭДС, возникающая в катушке при последовательном соединении всех витков, будет в n раз больше, т.е.
13 EMBED Equation.3 1415.
ЭДС индукции можно определить по формулам:
13 EMBED Equation.3 1415.
Если магнитный поток изменяется (13 EMBED Equation.3 1415), следует установить причины (какая из величин B, S или
·
·зависит от времени), а затем определить
·
·Ф.
Если в задаче рассматривается поступательное движение проводника, воспользуйтесь формулой 13 EMBED Equation.3 1415

11.Колебания и волны

Алгоритм решения задач
по теме «Колебания и волны»
Запишите заданное уравнение и уравнение гармонических колебаний в общем виде.
Сопоставляя заданное уравнение с общим уравнением гармонических колебаний, определите величины, характеризующие колебания (амплитуду, частоту, период, фазу), а если требует условие задачи другие параметры; постройте график колебаний. Часто решается и обратная задача: по данным параметрам запишите уравнение гармонических колебаний.

Это важно: при решении задач
на гармонические колебания обратите внимание
Если колебания покоящегося тела начинаются с кратковременного толчка, используйте следующую формулу: 13 EMBED Equation.3 1415; если отпускают тело, предварительно выведенное из положения равновесия, - формулу 13 EMBED Equation.3 1415.
Математический маятник и колебательный контур это физические модели, позволяющие исследовать и описать механические упругие колебания и электромагнитные колебания и позволяющие обнаружить аналогии между этими процессами. Это позволяет использовать единый подход к изучению колебаний различной природы.
Существуют аналогичные понятия и величины, описывающие свободные колебания различной природы. Для модели колебательного контура и пружинного маятника это: индуктивность катушки и масса груза, заряд конденсатора и смещение груза на пружине, сила тока и скорость груза, величина, обратная электроемкости конденсатора, и жесткость пружины.
Если колебательная система одновременно участвует в нескольких колебательных процессах, то происходит сложение колебаний. При сложении двух гармонических синхронных (т.е. имеющих одинаковые периоды) колебаний получается гармоническое колебание, амплитуда которого зависит от фаз складываемых колебаний.
Полная энергия незатухающих гармонических колебаний любого типа остается неизменной и пропорциональной квадрату смещения груза и его скорости в пружинном маятнике; в колебательном контуре пропорционально квадрату амплитуды колебаний заряда и силы тока.

Межпредметные связи: при решении задач
на гармонические колебания необходимо знать из курса математики:
Графики синуса и косинуса.
Производные тригонометрических функций.
Механический смысл производной.
Решение простейших тригонометрических уравнений.

Алгоритм решения задач
по теме «Колебания и волны»
Установите, какие превращения энергии происходят в процессах, указанных в задаче.
Используя указания к решению задач на закон сохранения энергии, составьте уравнение закона сохранения и превращение энергии.
Если необходимо, к уравнению энергетического баланса добавьте вспомогательные формулы.
Решите уравнения относительно искомой величины.

Это важно: при решении задач
на расчет периода колебаний математического маятника
и колебательного контура обратите внимание
Если масса нити по сравнению с массой тела пренебрежимо мала, а длина по сравнению с размерами тела велика, то с большой точностью выполняется формула 13 EMBED Equation.3 1415. Формула справедлива, если ускорение точки подвеса маятника равно нулю.
Если точка подвеса маятника движется ускоренно, то период его колебаний будет отличаться от периода колебаний такого же маятника с неподвижной точкой подвеса. Например, в лифте, который движется с ускорением a, период 13 EMBED Equation.3 1415, где l длина маятника, расстояние от точки подвеса до центра масс.
Между электрическими колебаниями в контуре и свободными механическими колебаниями маятника можно провести аналогию. Изменение заряда на обкладках конденсатора описывается формулой, аналогично уравнению механических колебаний 13 EMBED Equation.3 1415, где qmax амплитуда колебаний заряда.
Период колебания математического маятника не зависит от массы и амплитуды (при малых углах отклонения).
Период собственных колебаний колебательного контура зависит от индуктивности и емкости контура 13 EMBED Equation.3 1415, а не от энергии, переданной контуру.

Межпредметные связи: при решении задач
на расчет периода колебаний математического маятника
и колебательного контура необходимо знать из курса математики:
Преобразование выражений, содержащих квадратные корни.
Иррациональные уравнения.

Это важно: при решении задач
на закон сохранения и превращения энергии при колебаниях в механических и электрических системах обратите внимание
При механических колебаниях периодически происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно. Полная механическая энергия любой замкнутой системы тел при отсутствии силы сопротивления всегда остается неизменной: 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 кинетическая энергия; и 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 потенциальная энергия.
Свободные электромагнитные колебания в контуре возникают при периодическом превращении энергии электрического поля конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 в энергию магнитного поля электрического тока 13 EMBED Equation.3 1415. Энергия контура 13 EMBED Equation.3 1415 не меняется с течением времени, если сопротивление контура R=0.
Переменный ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания. Получение его основано на преобразовании энергии того или иного вида в электрическую.
Для преобразования напряжения и силы переменного тока используется трансформатор. Потери энергии при его работе незначительны, поэтому, согласно закону сохранения энергии, можно считать, что P1 = P2, где P1, P2 соответственно входная и выходная мощности.
Тогда U1I1 = U2I2 или 13 EMBED Equation.3 1415.
Воспользуйтесь следующими дополнительными формулами:
13 EMBED Equation.3 1415
Это важно: при решении задач
на связь скорости распространения волн с их длиной и частотой обратите внимание
Волна переносит энергию, но не переносит вещество среды.
Все волны распространяются с конечной скоростью. В разных средах скорость различна.
Скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света.
Длина волны зависит от скорости 13 EMBED Equation.3 1415 распространения волны и частоты колебаний13 EMBED Equation.3 1415.
При решении задач следует учесть, что длина волны равна расстоянию, на которое распространяется волновой процесс при скорости 13 EMBED Equation.3 1415 за время, равное периоду T.
Разность фаз колебаний двух точек, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном длине волны 13 EMBED Equation.3 1415, равна 213 EMBED Equation.3 1415.

12.Геометрическая оптика

Алгоритм решения задач
по теме «Геометрическая оптика»
Укажите ход лучей, идущих из одной среды в другую.
Запишите формулу закона преломления для каждого перехода луча из одной среды в другую.
Решите уравнения относительно искомой величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.
Перед тем как начертить преломленный луч, установите, переходит ли он из оптически менее плотной среды в более плотную и наоборот.

Это важно: при решении задач
на закон отражения света обратите внимание
Углы падения и отражения измеряются между направлением луча и перпендикуляром к поверхности.
Закон отражения справедлив и при обратном направлении хода световых лучей (обратимость хода световых лучей).
Плоское зеркало представляет собой гладкую поверхность, при отражении от которой параллельный пучок остается параллельным.
Изображение предмета в зеркале (как и в линзе) представляет собой совокупность изображений его точек.
Изображение предмета в плоском зеркале получается прямым, мнимым, равным по величине предмету, расположенному симметрично с ним по отношению к плоскости зеркала.
Действительное изображение создается пересечением самих лучей, а мнимое их продолжений. Мнимое изображение можно наблюдать только из определенных положений. В задачах на законы отражения света определяются размеры и взаимное расположение изображения, предмета и зеркал.
Для построения изображения точки достаточно построить ход двух лучей, исходящих из этой точки.
При построении изображения предмета найдите изображение нескольких характерных точек этого предмета (например, при построении изображения треугольника достаточно построить изображение его вершин и полученные точки соединить).

Межпредметные связи: при решении задач
на закон отражения света необходимо знать из курса математики:
Расстояние от точки до прямой.
Свойство биссектрисы угла.
Применение подобия к решению задач.

Это важно: при решении задач
на закон преломления света обратите внимание
На границе раздела двух сред световой луч не только отражается, но и преломляется, т.е. часть его энергии переходит из одной среды в другую.
Среда, в которой скорость света меньше, называется оптически более плотной, а среда, в которой скорость света больше, - оптически менее плотной.
При переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную среду угол преломления меньше угла падения и наоборот.
Структурный анализ удобно провести, использовав следующую блок-схему.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол падения не может превышать предельного значения 13 EMBED Equation.3 1415, так как синус угла преломления не может быть больше единицы.
При падении лучей под предельным углом 13 EMBED Equation.3 1415 угол преломления 13 EMBED Equation.3 1415, и по закону преломления 13 EMBED Equation.3 1415.
Если угол падения 13 EMBED Equation.3 1415, то происходит полное отражение. При этом свет отражается в первую, более плотную среду.
Так как скорости света в вакууме и в воздухе несущественно различаются, то принято при переходе света из воздуха в некоторую среду пользоваться тем же показателем преломления, что и при переходе из вакуума в эту же среду.

Это важно: при решении задач
на закон преломления света необходимо знать из курса математики:
Расстояние от точки до прямой.
Теорема Пифагора.
Теорема косинусов.
Теорема синусов.
Решение треугольников.
Соотношения между тригонометрическими функциями числового аргумента.

Алгоритм решения задач по теме «Формула тонкой линзы»
Изобразите на рисунке линзу, оптическую ось линзы, характерные точки.
Постройте ход лучей, найдите изображение точки (предмета).
Запишите формулы тонкой линзы и увеличения, связывающие расстояния d, f и F.
В случае необходимости воспользуйтесь дополнительными соотношениями.
Решите полученную систему уравнений относительно искомой величины.
Проанализируйте результат и сформулируйте ответ.

Это важно: при решении задач
с применением формулы линз обратите внимание
Рассматриваем только тонкие линзы, толщина которых по сравнению с их диаметром и фокусным расстоянием мала.
Проходящие через линзу лучи преломляются дважды. При построении хода лучей в тонких линзах преломление на обеих границах заменяют одним преломлением в так называемой главной плоскости линзы. Все расстояния отсчитываются от этой плоскости.
Пользуясь формулой тонкой линзы
13 EMBED Equation.3 1415,
соблюдайте правило знаков. Фокусное расстояние F всегда положительно для собирающей линзы и отрицательно для рассеивающей линзы. Расстояние d будет считаться положительным для реального (действительного) предмета и отрицательным для мнимого. Положительным значениям расстояния f соответствуют действительные изображения, а отрицательным мнимые.
Определить положение изображения с помощью линзы можно двумя способами: алгебраическим расчетом и геометрическим построением.
Для построения изображения в тонких линзах достаточно использовать любые два из трех «удобных лучей»: проходящий через оптический центр линзы (идет не преломляясь); падающий на собирающую линзу параллельно главной оптической оси (преломившись, проходит через задний фокус линзы); проходящий через передний фокус собирающей линзы (преломившись, идет параллельно главной оптической оси).
У собирающей линзы задний фокус расположен за линзой (по ходу лучей), у рассеивающей перед.
Мнимое изображение можно только наблюдать, но нельзя получить на экране.
Выпуклая линза может быть и рассеивающей, если ее поместить в среду с более высоким показателем преломления, нежели показатель преломления материала, из которого она изготовлена.
По формуле 13 EMBED Equation.3 1415 определяется только линейное увеличение предмета.

Межпредметные связи: при решении задач
с применением формулы линз необходимо знать из курса математики:
Решение уравнений с переменной в знаменателе дроби.
Решение системы уравнений способом подстановки.
Применение подобия к решению задач.

Это важно: при решении задач
на расчет оптических систем обратите внимание
Оптическая система представляет собой совокупность различных оптических элементов: линз, зеркал, призм и т.п.
Оптическая сила системы двух сложенных вплотную тонких линз равна сумме их оптических сил: D= D1 + D2.
Чтобы построить изображение предмета в системе двух линз, надо построить его в первой линзе, считая, что второй нет. Это изображение рассматривать как предмет для второй линзы. Если на вторую линзу лучи падают расходящимся пучком, изображение является действительным (для второй линзы), если сходящимся мнимым.
Оптические системы дают четкое изображение предметов только в тех случаях, когда используются узкие приосевые пучки лучей.
Линзы очков создают прямые мнимые изображения на расстояниях, находящихся в пределах аккомодации глаза.

13.Волновая оптика
Это важно: при решении задач
на объяснение сущности явлений волновой оптики обратите внимание
Скорость света в вакууме (c = 3 x 108 м/c) является максимально возможной скоростью передачи информации в природе.
Преломление света на границе двух сред связано с изменением его скорости при переходе из одной среды в другую.
Показатель преломления зависит не от угла падения светового пучка, а от его цвета. Различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте).
Интерференция возможна лишь в случае когерентных волн. Источники когерентны при двух условиях: частоты испускаемых ими волн одинаковы; разность фаз между ними не изменяется во времени.
Реальные источники света всегда некогерентны. Для образования когерентных волн световую волну, испускаемую одним источником, разделяют некоторой оптической системой на две.
Разностью хода волн называют разность расстояний от источника волн до точки, где наблюдают интерференцию. Если разность хода двух волн 13 EMBED Equation.3 1415 равна четному числу полуволн, т.е. 13 EMBED Equation.3 1415, где k любое целое число или 0, то наблюдается усиление интенсивности, если нечетному т.е. 13 EMBED Equation.3 1415, - ослабление.
Дифракцию света, имеющего длину волны порядка 10-7 м, в обычных условиях заметить трудно.
Простейшая дифракционная решетка представляет собой правильно чередующиеся прозрачные и непрозрачные полосы, поперечные размеры которых сравнимы с длиной волны.
Ширина прозрачной части a, непрозрачной b. Величину a+b называют постоянной решетки или ее периодом.
Преломление наблюдается лишь на границе раздела двух сред, дифракция происходит в однородной среде, лишь бы волна «задевала» препятствие. При преломлении изменяются скорость света и длина волны, при дифракции и скорость и длина волны не изменяются.
Для нахождения части спектра, к которому относится определенная длина волны.

14.Действие света. Световые кванты

Это важно: при решении задач
по теме «Действие света. Световые кванты» обратите внимание
Квант излучения, частота (или длина волны) которого соответствует области видимого света, называется световым квантом (фотоном).
Закон взаимосвязи массы и энергии E=mc2 справедлив и для световых квантов.
Фотоны движутся со скоростью света в вакууме, они не имеют массы покоя и не существуют в состоянии покоя.
Электроны, вылетающие с поверхности тела при фотоэффекте, называются фотоэлектронами.
Работа выхода A зависит от рода вещества.
По красной границе фотоэффекта можно определить работу выхода электрона и наоборот.
В задачах на определение красной границы фотоэффекта учтите, что 13 EMBED Equation.3 1415; при 13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415 фотоэффекта не происходит.
В задачах на определение числа фотонов запишите уравнение закона сохранения и превращения энергии, а на определение энергии, массы и импульса фотона примените соотношения:
13 EMBED Equation.3 1415.
По величине задерживающего напряжения можно определить максимальную кинетическую энергию вырванного светом электрона и наоборот.
Энергию квантов (фотонов) часто выражают в электрон-вольтах (эВ): 1 эВ = 1,6 х 10-19 Дж.
Уравнение Эйнштейна закон сохранения энергии, записанный для взаимодействия фотона с электроном вещества.
Дополнительные формулы для решения задач: 13 EMBED Equation.3 1415.
Используйте блок-схему:


Межпредметные связи: при решении задач
по теме «Действие света. Световые кванты» необходимо
знать из курса математики
Методы решения уравнений и систем уравнений.
Действия с числами, записанными в стандартном виде.
Свойства степени с целым показателем.

15.Атом и атомное ядро

Алгоритм решения задач
по теме «Атом и атомное ядро»
При определении энергии в связи ядра: найдите число протонов и нейронов в ядре и рассчитайте их массу, массу ядра атома, вычислите дефект массы. Определите энергию по формуле 13 EMBED Equation.3 1415.
При определении изменения энергии в ядерной реакции: определите сумму масс частиц до и после реакции, умножьте полученный результат на c2; если 13 EMBED Equation.3 1415, энергия выделяется, если 13 EMBED Equation.3 1415 поглощается.
При решении в системе СИ необходимо а.е.м. перемести в килограммы. 1 а.е.м. = 1,66 х 10-27 кг.

Это важно: при решении задач
на постулаты Бора обратите внимание
Электрон может двигаться по стационарной орбите вокруг ядра атома. В стационарном состоянии атом не излучает и не поглощает энергию.
Атом излучает квант энергии при переходе электрона с более удаленной на менее удаленную от ядра орбиту.
Если атому сообщить энергию, то электрон переходит на более удаленную от ядра орбиту.
Каждой допустимой электронной орбите соответствует определенный энергетический уровень, энергию которого можно представить в виде суммы потенциальной и кинетической энергии электрона.
Возможные радиусы орбит электрона и значения энергии атома водорода можно определить из соотношения 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415 скорость электрона на орбите 13 EMBED Equation.3 1415.
Радиусы орбит могут принимать лишь определенные значения (правила квантовых орбит).
Для атомов с двумя и более электронами (гелий, литий и др.) теория Бора не позволяет рассчитать энергетические уровни электронов и частоты излучения. Для сложных атомов применяются методы квантовой механики.
Между электроном и ядром действует также сила всемирного тяготения, которая, как показывает расчет, пренебрежимо мала по сравнению с силой электромагнитного взаимодействия (сила Кулона).
Для определения частоты, длины волны, энергии излучения воспользуйтесь формулами: 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415.
Для определения радиуса орбиты, скорости орбитального движения электрона атома водорода запишите уравнение второго закона Ньютона, считая, что центростремительное ускорение электрону на орбите сообщает сила Кулона.
Дополнительные формулы для решения задач:
13 EMBED Equation.3 1415


Межпредметные связи: при решении задач
на постулаты Бора необходимо знать из курса химии:
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
Состав атомного ядра.

Алгоритм решения задач
по теме «Составление уравнений ядерных реакций»
Запишите ядерную реакцию, обозначив искомый элемент 13 EMBED Equation.3 1415.
Определите: заряд Z, применяя закон сохранения электрического заряда; массовое число A, используя закон сохранения числа нуклонов.
Найдите искомый элемент в таблице Менделеева.
Если получена элементарная частица, то определите, что это за частица.

Это важно: при составлении уравнений ядерных реакций
обратите внимание
При записи ядерных реакций между левой и правой частями ставится знак «
·» Это объясняется неодинаковой массой взаимодействующих частиц до и после взаимодействия.
Обозначения некоторых элементарных частиц: 13 EMBED Equation.3 1415 электрон; 13 EMBED Equation.3 1415 протон; 13 EMBED Equation.3 1415 нейрон; 13 EMBED Equation.3 1415 позитрон.
При
·-распаде ядро теряет положительный заряд 2e, масса его убывает приблизительно на четыре атомных единицы массы и элемент смещается на две клетки к началу периодической системы.
В результате
·-распада заряд ядра увеличивается на единицу, а масса остается почти неизменной. При этом элемент смещается на одну клетку к концу периодической системы.
Все элементарные частицы обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами.
Ядра состоят из протонов, имеющих единичный положительный заряд e = 1,6 х 10-19 Кл, и нейронов, не обнаруживающих заряд. Протоны и нейроны вместе называются нуклонами. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической системе.
Ядерная реакция это взаимодействие двух (и более) частиц, приводящих к появлению новых частиц.
Из закона сохранения зарядового числа следует, что сумма порядковых номеров всех продуктов при ядерной реакции не изменяется.
Из закона сохранения массового числа в реакциях (без античастиц) следует, что суммарное количество всех нуклонов при ядерной реакции не изменяется.


Это важно: при решении задач
на определение энергии связи атомных ядер обратите внимание
Энергия связи равна той энергии, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны.
В атомной физике энергию часто измеряют в электрон-вольтах (эВ), массу в атомных единицах (а.е.м.):
1 эВ = 1,6 х 10-19 Дж; 1а.е.м. - 1,66 х 10-27 кг.
Дефекту массы, равному 1 а.е.м., соответствует энергия связи ядра в 931 МэВ.
В таблицах масс некоторых изотопов, как правило, даются массы нейтральных атомов, а не ядер. Поэтому массу ядра вычисляют по формуле
13 EMBED Equation.3 1415,
где Ма масса атома, Zme масса всех электронов.
Учитывая, что масса электрона (9,1 х 10-31 кг) пренебрежительно мала по сравнению с массой ядра, можно считать, что почти вся масса атома сконцентрирована в ядре.
Изменение энергии при ядерных реакциях определяется соотношением 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 сумма масс частиц до и после реакции; при 13 EMBED Equation.3 1415 энергия выделяется, при 13 EMBED Equation.3 1415 поглощается.

Литература

Баланов В.Ю., Иоголевич И.А., Козлова А.Г., Трифонов М.А., Фокин А.В. Единый государственный экзамен. Физика: Справочные материалы, контрольно-тренировочные упражнения, задания с развёрнутым ответом / В.Ю. Баланов, И.А. Иоголевич, А.Г. Козлова и др. – 2-е изд., испр. и доп. – Челябинск: Взгляд, 2006. – 187 с.
Богатин А.С., Монастырский Л.М. ФИЗИКА: Пособие-репетитор для абитуриентов. Ростов н/Д: Феникс, 2002. – 512 с.
Касаткина И.Л. Репетитор по физике. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика / И.Л. Касаткина. – Изд-е 6-е, перер. и дополн. / Под ред. Т.В. Шкиль. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 848 с.
Марон А.Е. Физика. Законы, формулы, алгоритмы решения задач: материалы для подготовки к единому государственному экзамену / А.Е. Марон, Д.Н. Городецкий; под ред. А.Е. Марона. – М.: Дрофа, 2008.
Савченко Н.Е. Задачи по физике с анализом их решения. – М.: Просвещение: Учеб. лит., 1996. – 320 с., ил.
Фомина М.В. Решебник задач по физике. – М.: Мир, 2008. – 469с.








13PAGE \* MERGEFORMAT14215



Результат

Плавание тел

Ввод: P, Fa

Fa=P

Тело плавает

Fa>P

Тело тонет

Тело всплывает

Да

Нет

Да

Нет



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы


Добавить комментарий