Билеты по физике для 8 класса.

Билет 1. 1.Внутренняя энергия и способы её изменения. Механическая энергия – физическая величина, которая ха- рактеризует способность тела или системы тел выполнить определенную работу. Механическая энергия бывает двух видов: кинетическая и потенциальная. Кинетическая энергия – энергия движущегося тела. Е= mv 2 \2 Потенциальная энергия – энергия, которая определяется положением тел или частей одного тела. Е= mgh Два типа механической энергии могут превращаться (пере- ходить) друг в друга, например, при падении тела (см. Рис. 6). Рассмотрим свободно падающий шарик. Очевидно, что при падении его высота над поверхностью уменьшается, а скорость увеличивается, это означает, что уменьшается его потенциальная энергия, а кинетическая увеличивается. Сле- дует понимать, что эти два процесса не происходят отдель- но, они взаимосвязаны, и говорят, что потенциальная энер- гия переходит в кинетическую.  рис.6 Из приведенного примера становится ясно, что в мгновение непосредственно перед падением тела на поверхность (высо- та равна нулю) вся потенциальная энергия переходит в кине- тическую. Возникает вопрос, что же происходит с кинетиче- ской энергией тела после удара о поверхность, ведь тело останавливается. Куда же перешла вся энергия? Она преоб- разуется в новый тип энергии – внутреннюю энергию. 1 Внутренняя энергия вещества - кинетическая энергия движения частиц и потенциальная энергия их взаимо- действия. Она измеряется в Джоулях. При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, т.к. мо­ лекулы тела начинают активнее двигаться, расстояние между ними увеличива­ ется и возрастает их кинетическая и потенциальная энергия.  При понижении температуры внутренняя энергия тела уменьшается, т.к. мо­ лекулы   тела   начинают   двигаться   менее   активно,   расстояние   между   ними уменьшается и понижается их кинетическая и потенциальная энергия. Таким образом, температура – это главная характеристика внутренней энер­ гии тела. Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами; совершить работу и передать количество теплоты. Убедиться в том, что совершение работы влияет на процесс изменения внут­ ренней энергии, можно на простом опыте – потрите руки друг о друга (см. Рис. 1), и вы заметите, как ладони нагреваются, это и будет свидетельствовать об изменении внутренней энергии. Что демонстрирует этот опыт? Он нагляд­ но демонстрирует, что при совершении механической работы (трение ладо­ ней) повышается их внутренняя энергия.  рис. 1.   рис 2. Таким образом, работа является мерой изменения внутренней энергии.  Второй способ изменения внутренней энергии тела мы можем легко наблю­ дать каждый день в повседневной жизни, и он был давно всем известен – это количество теплоты, которое тело получает или отдаёт. Примеров процес­ са теплопередачи множество – это и нагревание чайника на плите (см. Рис. 2), и охлаждение комнаты с помощью кондиционера (см. Рис. 3), и нагревание оконного подоконника в солнечный день (см. Рис. 4), и т. п. 2 рис.3        рис.4 Таким образом, количество теплоты  является мерой изменения внутрен­ ней энергии.  2. Определить работу электрического тока в лампочке за 10 минут.   3. Надо определить силу тока в проводнике, длина которого 100 м, а сечение  этого проводника – 0,5 мм2. Этот проводник выполнен из меди и включен в цепь таким образом, что на его концах наблюдается напряжение 6,8 В. Билет 2. 1.Количество теплоты и способы её изменения. Теплопроводность. Количество теплоты – мера изменения внутренней энергии тела. Теплопередача бывает трёх видов: теплопроводность, кон- векция и излучение. Теплопроводность свойственна веществам во всех трёх агре- гатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. При этом самой высокой теплопроводностью обладают твёрдые тела (металлы), а самой низкой – газы. Теплопроводность связана с внутренней структурой тел и зависит от располо- жения молекул, их движения и взаимодействия между собой. 3 Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. Процесс теплопроводности – это процесс передачи энер- гии от одной частицы к другой, расположенной в непосред- ственной близости друг от друга. У металлов теплопроводность выше, так как частицы расположены близко друг к другу. У жидкостей молекулы хоть и близко расположены, но достаточно хорошо изолированы. Самая низкая теплопроводность у газов: молекулы расположены далеко друг от друга, и чтобы передать энергию, им необходимо столкнуться, поэтому процесс передачи энергии происходит достаточно медленно. Рассмотрим опыт, который наглядно демонстрирует теплопроводность метал­ лов. На   штативе   горизонтально   закреплён   алюминиевый   стержень.   На   стержне через одинаковые промежутки вертикально закреплены с помощью воска де­ ревянные зубочистки. К краю стержня подносят свечу. Поскольку край стержня нагревается, а алюминий, как и любые другие метал­ лы, обладает достаточно хорошей теплопроводностью, то постепенно стер­ жень прогревается. Когда тепло доходит до места крепления зубочистки со стержнем, стеарин плавится, и зубочистка падает. Мы видим, что в данном опыте нет переноса вещества, соответственно, на­ блюдается теплопроводность. 4 Изучим явление теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом. Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью. Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец, останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность. Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем. Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Теплопроводность у различных веществ различна. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может. Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения. Мы рассмотрели явление теп- лопроводности, и в заключении хотелось бы напомнить важ- ный факт: нет частиц – нет теплопроводности. 2. Определить мощность электрического тока в лампочке. 5 3. По вольфрамовой проволоке протекает электрический ток. Длина проволо­ ки – 4 м, сечение 2мм2 , сила тока составляет 0,05 А. Определить напряжение на концах проволоки. Билет 3. 1.Количество теплоты и способы её изменения. Конвекция. Излучение. Количество теплоты – мера изменения внутренней энергии тела. Теплопередача бывает трёх видов: теплопроводность, кон- векция и излучение. Рассмотрим такой опыт. Наберем в пробирку воду, поместим на дно кусочек льда и начнем нагревать зажженной свечей у верхнего края. В ходе проведения опыта мы заметим, что верхняя часть пробирки очень на­ греется и вода в этой части может даже закипеть, но лед при этом останется в своем кристаллическом состоянии и не растает. Почему? Это объясняется  недостаточной теплопроводностью воды для передачи тепла в нижнюю часть  пробирки. Если же теперь провести аналогичный опыт, но только располо­ жить пламя свечи у нижнего края пробирки, то мы увидим, как весь лед быст­ ро растает и вся вода со временем равномерно прогреется и даже, возможно,  закипит. 6 Проведенные опыты говорят о том, что в данном случае перенос энергии осу­ ществляется не путем теплопроводности, а на основании некого другого явле­ ния, которое и имеет название конвекция. Конвекция – это явление переноса энергии струями  жидкостей или газов. бумажная нагретого Помещая руку над горячей плитой или над горящей  электрической лампочкой, можно почувствовать, что над  ними поднимаются теплые струи воздуха. Небольшая вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух. Такие же явления мы наблюдаем и при нагревании жидкости снизу. Нагретые слои жидкости менее плотные и поэтому более легкие — вытесняются вверх более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается. Это становится наглядным, если на дно колбы бросить несколько кристалликов марганцовокислого калия, который окрашивает струи в Такой процесс часто называется фиолетовый цвет. естественной конвекцией. Для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным. 7 Кроме естественной конвекции, принудительная конвекция. возможна и Конвекция Естественная Вынужденна (принудител я ьная) В результате рассмотренных свойств конвекции можно заметить, что она  имеет место только в том случае, если речь идет о теплопередаче в веществе  (а именно в жидкости или газе), если же вещества нет, то и не имеет смысла  говорить о явлении конвекции. Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. Проявление конвекции в природе – это образование ветра, в жизнедеятельности человека – тяга в печи, отопление жилых помещений.  Примером конвекции в газах служит образование ветра. Ветер —  конвекционный поток воздуха, движущийся относительно земной  поверхности. Ветры над большими площадями образуют обширные воздушные течения — муссоны и  пассаты.  Бриз — это местный ветер. Его скорость  небольшая — до 4 м/с. Зарождаются потоки ветра, как правило, вблизи водое­ мов, и, прежде всего, это явление связано с различной теплопроводностью  воды и земли (суши). Образование ветра являет собой цикл из двух частей: 1. Днем вода нагревается медленно, а суша получает тепло быстрее, т.е. воз­ дух над водой более холодный, его плотность и давление выше, чем над  сушей, и ветер начинает дуть в сторону суши из­за образовавшейся разности  давлений. 2. Ночью же, когда суша все из­за той же разности в свойствах теплопровод­ ности остывает быстрее, чем вода, ветер начинает дуть в обратную сторону –  с суши на водоем. Излучение играет огромную роль в жизни человека: доста- точно сказать, что всё топливо, которым пользуются люди, запасено в результате воздействия солнечной энергии. А она 8 поступает на Землю с помощью излучения. Дело в том, что между Солнцем и Землёй практически нет вещества (ваку- ум), и энергия передаётся с помощью электромагнитных волн. Излучение – передача энергии электромагнитными волнами.  Существует три способа теплопередачи: теплопроводность;  конвекция;   излучение. Важно помнить, что обычно все эти три способа «работают» одновремен­ но. Редко, когда каждый из них работает сам по себе. 2. Определить сопротивление электрической лампочки.   3. По нити накаливания лампы за одну минуту проходят 30 ку- лонов электричества. Определите электрическое сопротивле- ние лампы, если напряжение в сети – 220 вольт. Билет 4. 1.Агрегатные состояния вещества. Плавление и кристаллизация. Агрегатное состояние – это состояние одного и того же веще- ства, отличающееся взаимным расположением и характером движения частиц (атомов, молекул и т. д.) При этом, молеку- лы одного и того же вещества одинаковы в различных его аг- регатных состояниях. Например: вода, лёд, водяной пар. Твердые тела – тела, молекулы которых расположены вплотную друг к другу и их движение колебательное. Силы взаимодействия между молекулами  большие. Важнейшее свойство: сохраняют объем и форму Принципиально твердые тела делятся на два типа: кристаллические и аморф­ ные. 9 Тела с кристаллической структурой – тела, в которых атомы или молекулы  расположены строго упорядоченно и образуют кристаллическую решетку.  кристалл поваренной соли. Жидкости – расстояние между молекулами меньше размера самих молекул,  молекулы в жидкостях движутся свободнее, а межмолекулярные силы слабее, чем у твердых тел. Важнейшее свойство: сохраняют объем, легко меняют  форму. Молекулы могут меняться местами и жидкость течёт. Газы – вещества, молекулы которых слабо взаимодействуют между собой и  движутся хаотически, часто сталкиваясь друг с другом. Расстояния между  молекулами много больше самих молекул. Важнейшее свойство: не сохраняют объем и форму и занимают весь объем сосуда, в котором находятся.  Важно знать и понимать, каким образом осуществляются переходы между аг­ регатными состояниями веществ.  1 – плавление;     2 – отвердевание (кристаллизация); 3 – парообразование: испарение или кипение;     4 – конденсация; 5 – сублимация (возгонка) – переход из твердого состояния в газообразное,  минуя жидкое; 6 – десублимация – переход из газообразного состояния в твердое, минуя  жидкое. Плавление – процесс перехода вещества из твердого состо- яния в жидкое при постоянной температуре. Температура, 10 при которой происходит плавление вещества, называется температурой плавления. Кристаллизация – процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое при постоянной температуре. Темпера- тура, при которой происходит кристаллизация вещества, на- зывается температурой кристаллизации. Температура плавления равна температуре кристаллизации для данного вещества. Если описанные процессы рассматривать с точки зрения внутренней энергии тела, то при плавлении вся полученная телом энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки и ослабление межмолекулярных связей, таким обра- зом, энергия расходуется не на изменение температуры, а на изменение структуры вещества и взаимодействия его частиц. В процессе же кристаллизации обмен энергиями происходит в обратном направлении: тело отдает тепло окружающей среде, а его внутренняя энергия уменьшается, что приводит к уменьшению подвижности частиц, увеличению взаимодей- ствия между ними и отвердеванию тела. Для вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества,  используется формула: , где:                – количество теплоты (Дж);  – удельная теплота плавления ( , которая ищется по таблице;  – масса вещества. Когда тело кристаллизуется,   пишется со знаком «­», так как тепло выделя­ ется.     Удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необ­ ходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления,  чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое. 11 Такая же величина выделяется и при кристаллизации 1 кг вещества.  Обозна­ чается удельная теплота плавления  да» или «ламбда»).  (греческая буква, читается как «лямб­ Единицы измерения:  температура, так как при плавлении (кристаллизации) температура не меняет­ ся. Итак: при плавлении энергия поглощается, а при кристаллизации  выделяется. . В данном случае в размерности отсутствует  2. Собрать электрическую цепь. Показать, как при помощи реостата можно  регулировать силу тока в цепи.  3.Два проводника сопротивлением 20Ом и 40Ом соединены последовательно.  Сила тока в цепи 2А. Определить напряжение на каждом проводнике и общее  напряжение на них.  Билет 5. 1.Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Парообразование может происходить двумя способами: кипение и испаре­ ние. Испарение – это превращение или переход жидкости в газ (пар). Про­ цесс испарения происходит не мгновенно, поэтому мы говорим, что испарение – процесс непрерывный и, соответственно, испарение жидкости происходит в  течение некоторого времени.  Как происходит испарение?  Рассмотрим по­ верхность жидкости. Мы знаем, что жидкость состоит из атомов и молекул,  которые находятся в непрерывном движении. Соответственно, может найтись  такая частица данного вещества, у которой скорость (а, соответственно, и  энергия) будет достаточно велика для того, чтобы преодолеть притяжение  своих соседей и покинуть жидкость, то есть перейти в газообразное состоя­ ние. Поэтому говорят, что испарение происходит со свободной поверхности.   Рассмотрим факторы, которые влияют на испарение. 12 1. Строение вещества В первую очередь испарение связано со строением самого вещества. Можно  привести следующий пример: возьмём две бумажные салфетки, смочим одну  салфетку водой, а другую – эфиром. Можно заметить, что та салфетка, кото­ рая смочена эфиром, высохнет гораздо быстрее. Это объясняется тем, что  сила взаимодействия между молекулами эфира гораздо меньше, чем сила вза­ имодействия между молекулами воды. И поэтому испарение происходит у  эфира быстрее. 2. Площадь поверхности Если площадь поверхности достаточно большая, то количество частиц, поки­ дающих жидкость, будет, конечно же, больше, и в этом случае испарение  будет происходить быстрее. Можно привести такой пример: если в блюдце на­ лить воду и такое же количество воды налить в стакан, то из блюдца испаре­ ние будет происходить гораздо быстрее. 3. Температура Ещё одно явление, которое влияет на испарение, – это изменение температу­ ры. Чем температура выше, тем быстрее происходит испарение. То есть, на­ гревая тело, мы можем увеличивать скорость процесса испарения, ускорять  его, или, наоборот, если мы будем понижать температуру, то процесс испаре­ ния будет замедляться. Объясняется это тем, что с увеличением температуры  возрастает скорость движения частиц. А раз скорость движения возрастает, то большее количество частиц может покинуть жидкость и перейти в газообраз­ ное состояние. 4 Ветер Следующий фактор, который влияет на испарение, – это наличие ветра. Пред­ ставьте себе, что над поверхностью жидкости образуется газ. Процесс испаре­ ния, как мы выяснили, продолжается непрерывно. Но точно так же будет про­ исходить процесс возвращения молекул обратно в жидкость. Если же дует  ветер, то он уносит молекулы, которые перешли из жидкости в газ, и не даёт  им вернуться обратно в жидкость. В этом случае процесс испарения ускоряет­ ся, то есть скорость испарения возрастает. Очень важно заметить и то, что в быту часто встречается так называемое испарение в закрытых сосудах. К примеру, если взять кастрюлю, в которой находится вода, то на поверхно- сти крышки с внутренней стороны образуются капельки 13 воды. То есть, поскольку внутри кастрюли ветра нет, то про- цесс испарения и возвращения молекул обратно в жидкость в данном случае выравнивается. Вот такое состояние называ- ют динамическим равновесием. Динамическое равновесие – это состояние системы «пар – жидкость», при которой количество молекул, вышедших из жидкости (перешедших в  пар), равно количеству молекул, которое вернулось из пара обратно в  жидкость. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, на­ зывают насыщенным. Если же преобладает испарение над возвращением частиц обратно в жидкость, то такой пар, который находится над жидкостью, называется ненасыщен­ ным. Конденсация – это процесс перехода пара (газа) в жид- кость. Этот процесс происходит всегда с выделением коли- чества теплоты. Конденсация происходит так же непрерывно, как и испаре- ние. Точнее, можно сказать, что эти два процесса происходят одновременно, непрерывно. Отметим, что существует испарение не только с поверхности жидкостей, но и твёрдых тел. Для этого существует нагляд- ный пример: если зимой мокрое бельё повесить на улице, то оно замёрзнет, то есть покроется коркой льда. Но, через некоторое время выяснится, что бельё сухое, то есть вода, даже в твёрдом состоянии, куда-то исчезла. Это и есть про- цесс испарения твёрдого тела, в данном случае льда. Встре- чаются испарения и других веществ, например, нафталина. Запах нафталина, который мы чувствуем, говорит о том, что нафталин также способен к испарению. 2. Два сопротивления 10Ом и 20Ом соединены параллельно. Напряжение в цепи 100В. Определить силу тока в каждом сопротивлении и общую силу тока. 3. Измерить силу тока в электрической цепи. 14 3333 Билет 6. 1.Кипение. Удельная теплота парообразования. Кипение – это процесс интенсивного перехода жидкости в газообразное со­ стояние, сопровождающийся образованием пузырьков пара и происходящий по всему объему жидкости при определенной температуре, которую называют температурой кипения. В ходе на­ ся опреде­ будет при­ ней энергии ния моле­ кать до гия движе­ ной для начала кипения. гревания воде будет передавать­ ленное количество теплоты, что  водить к увеличению ее внутрен­ и увеличению активности движе­ кул. Этот процесс будет проте­ определенного этапа, пока энер­ ния молекул не станет достаточ­ В воде присутствуют растворенные газы, которые становятся центрами паро­ образования. Т. е. именно в этих центрах начинает происходить выделение пара, и по всему объему воды образовываются пузырьки, которые наблюдают­ ся при кипении. На пузырьки действуют две силы: вниз – сила тяжести, а вверх ­ сила Архимеда. В этих пузырьках находится пар, который образовыва­ ется в процессе кипения. После образования пузырьков количество пара в них растет,   и   они   начинают   увеличиваться   в   размерах,   а   значит,   растёт   сила 15 Архимеда. Как только сила Архимеда будет больше силы тяжести, пузырьки поднимаются на поверхность, где лопаются и высвобождают порцию пара. Температура, при которой проходит процесс кипения, остает- ся неизменной. Температура кипения жидкостей зависит от величины атмосферного давле­ ния. При возрастании давления воздуха возрастает и температура кипения жидкости, при уменьшении, наоборот, уменьшается. На этой зависимости температуры кипения от давления окружающей среды основан принцип работы такого известного кухонного прибора, как скоровар­ ка. Она представляет собой кастрюлю с плотно закрывающейся крышкой, под которой в процессе парообразования воды давление воздуха с паром достига­ ет значения до 2 атмосферных давлений, что приводит к увеличению темпера­ туры кипения воды в ней до  . Из­за этого вода с продуктами в ней имеют возможность нагреться до температуры выше, чем обычно ( ), и процесс приготовления ускоряется. Из­за такого эффекта устройство и получило свое название.  Скороварка  Как и любой физический процесс, кипение необходимо характеризовать с по­ мощью   какой­то   численной   величины,  такую   величину   называют  удельной теплотой парообразования. Обозначение:    удельная теплота парообра­ зования и конденсации.  Единица измерения:  . Удельная теплота парообразования веществ определяется с помощью экспе­ риментов в лабораторных условиях, и ее значения для основных веществ зане­ сены в соответствующую таблицу. Удельная теплота парообразования - это количество теплоты необходимое для превращения одного килограмма жидкости в пар при температуре кипения. 16 Процесс перехода вещества из газообразного состояние в жидкое называется конденсация. При конденсации внутренняя энергия вещества уменьшается. Температура кипения равна температуре конденсации. Если известно, что вещество находится при температуре кипения, то для вы­ числения количества теплоты, необходимого для превращения его в газооб­ разное состояние используют следующую формулу: Обозначения:       количество теплоты парообразования, Дж;  удельная теплота парообразования и конденсации,  ;  масса вещества, кг. В случае рассмотрения процесса конденсации вещества формула, описываю­ щая количество теплоты, остается такой же, но берется со знаком минус, что подчеркивает выделение тепла в процессе конденсации, однако, зачастую этот минус не учитывается, если находится модуль количества теплоты. 2. Тепловой двигатель совершил полезную работу  при этом   бензина. Найти КПД теплового двигателя.  и израсходовал  3.Собрать   электрическую   цепь   по   схеме.   Определить   сопротивление проводника.   Билет 7. 1.Тепловые двигатели на примере двигателя внутреннего сгорания. 17 Топливо – это источник энергии. Топливо может быть разным: жидким, твердым, газообразным, но самая главная его осо- бенность – при сжигании топлива выделяется тепло. Тепловой двигатель – это устройство, которое преобразует внутреннюю  энергию топлива в механическую работу. Тепловой двигатель состоит: нагреватель, рабочее тело, холодильник. Ознакомимся со схемой и физическим принципом работы тепловой машины.  От нагревателя тепло ( рый образовался в результате сгорания топлива, рабочее тело совершает рабо­ ту ( ), остатки неизрасходованного на полезную работу тепла ( ) передаются  холодильнику. ) передается рабочему телу (Р. Т.), т. е. газу, кото­ Значение механической работы в жизни человека переоценить тяжело: эта ра­ бота определяет движение транспорта, перевозку и подъём грузов, и многое  другое. Задача любой машины – преобразовать энергию в эту работу. Первый тепловой двигатель был построен в 1768 году в Англии знаменитым  инженером Джеймсом Уаттом. Виды тепловых двигателей:  паровая машина, двигатель внутреннего  сгорания, паровая и газовая турбина, реактивный двигатель. 18 Двигатель внутреннего сгорания – это двигатель, где сгорание происхо­ дит внутри самого двигателя. Рассмотрим макет основной части двигателя внутреннего сгорания (Рис. 8). Рис. 8. Схема ДВС  Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания  Главная часть любого двигателя внутреннего сгорания – это цилиндр. В этом  цилиндре располагается поршень. Поршень через шатун соединяется с ко­ ленвалом (в данной схеме на рис. 8. – маховиком). Также в этом двигателе  предусмотрены два клапана: впускной и выпускной. И есть ещё один неотъ­ емлемый элемент двигателя, – свеча зажигания. Как же работает такой двигатель? Такой двигатель называется четырехтакт­ ным. Потому что вся работа двигателя совершается в четыре такта. При этом движение поршня происходит верх и вниз. Давайте опишем работу двигателя  подробнее. Верхняя точка, в которой располагается поршень, называется верхней мерт­ вой точкой. Внизу такая же точка называется нижней мертвой точкой, а  весь ход поршня от одной точки до другой называется ходом. Итак, что же  происходит? В первый такт открывается впускной клапан, и через него проис­ ходит впуск топлива. В этот момент срабатывает свеча зажигания, загорается  топливо. Топливо сгорает и толкает поршень вниз. По инерции маховое коле­ со срабатывает, прокручивает дальше. Следующий шаг: открывается другой  клапан и через него выбрасывается отработанное топливо. То есть вкратце  схему работы двигателя можно описать так: впуск, сжатие, рабочий ход, вы­ пуск, впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск, … (Рис. 9). 19 Рис. 9. Принцип работы двигателя В заключение стоит сказать, что количество топлива (бензина, керосина, при­ родного газа), на котором работает большинство нынешних двигателей, огра­ ничено и стремительно убывает. Поэтому в ближайшее время возникнет ост­ рая необходимость придумывать новые виды транспорта, в которых будут ис­ пользоваться другие виды двигателей. Тепловые двигатели представляют собой достаточно опасный объект, в плане  загрязнения окружающей среды. Поэтому необходимо сказать, что при проек­ тировании двигателей внутреннего сгорания необходимо помнить об их эко­ номичности и чистоте того воздуха, который после этих двигателей остаётся. Главной характеристикой  тепловой машины является коэффициент полезно­ го действия, который сокращенно в виде аббревиатуры называют КПД.  «эта».   Обозначение КПД:  диницы измерения КПД: чаще всего в %, но иногда измеря- ют и просто числом, в виде так называемой доли, например, 50% = 0,5. Обозначения:  полезная работа, которую совершает рабочее тело, Дж;  количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, Дж;  количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, Дж. Замечание. Коэффициент полезного действия не может быть равен и не  может превышать 100 процентов. Таким образом, КПД всегда меньше 100%  или меньше 1, если его выражать в долях. 2.Дано:  ;  20 Найти:  Рис. 6. Иллюстрация к задаче 3.Измерить напряжение на лампочке. Билет 8. 1.Атом и его строение.   Существовало много теорий о том, что же такое атом. Одни учёные считали,  что он напоминает булку с изюмом ()Рис. 4. 21 Рис. 4. Модель атома Томсона  То есть, положительный заряд – это сама булка, а изюм – это электроны. По­ этому атом заряда не имеет (как и должно быть, ведь если вещество не на­ электризовано, то оно заряда не имеет). Другие учёные считали, что атом напоминает орех: есть скорлупа, внутри ко­ торой находятся положительные и отрицательные заряженные частицы (Рис.  5).   Рис. 5. Иллюстрация к модели атома в виде ореха Наконец, английский учёный Эрнест Резерфорд (Рис. 6) провёл опыт, который позволил установить, как же всё­таки устроен атом.       Рис. 6. Э. Резерфорд С помощью уже открытых тогда свойств радиоактивности ему удалось опре­ делить, что атом – некое подобие планетарной системы. Как мы знаем, в цен­ тре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по орбитам вра­ щаются планеты. Такую же модель Резерфорд предложил для атома (Рис. 7). 22 В центре атома расположено массивное, положительно заряженное ядро,  а вокруг ядра по своим орбитам движутся электроны. При этом скорость  движения электронов очень большая. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протон – элементарная частица, заряженная положительно.  Электрон –  элементарная частица, заряженная отрицательно.  Нейтрон элементарная  незаряженная частица. Обозначения:  протон – р;  электрон – е; нейтрон – n.  Атом электронейтрален.  Если атом получает электроны, то он превращается  в отрицательный ион. Если атом отдаёт электроны, то он превращается в  положительный ион. Рис. 7. Модель атома Резерфорда Например.  Схема строения атома водорода Водород – самый простой по своему строению элемент. Ядро состоит всего из одного протона, а вокруг ядра вращается один электрон. Атом водорода  также в целом электронейтрален (Рис. 9). Рис. 9. Атом водорода Схема строения атома гелия Атом гелия состоит из ядра, в котором находятся 2 положительно заряжен­ ные частицы (протоны) и 2 нейтрально заряженные частицы (нейтроны),  заряд нейтронов равен 0 (Рис. 8). Вокруг атома движутся по своим орбитам 2  электрона. 23 В целом заряд атома равен 0. Если мы от этого атома один из электронов удалим, то атом станет положи­ тельно заряженным ионом. Если же наоборот – добавить электрон, то полу­ чим отрицательно заряженный ион. 2.Соберите электрическую цепь и покажите, как регулировать силу тока  реостатом. Рис. 8. Атом гелия 3. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 200 г льда, взятого при температуре , превратить в воду при температуре Билет 9. 1.Электризация. Электрический заряд. ? Слово «электрический» происходит от греческого слова «электрон», что в пе­ реводе означает «янтарь» (ископаемая смола, рис. 1). 24 Рис. 1. Янтарь Первые наблюдения электрических явлений относят к 5–6 вв до н. э. Считает­ ся, что Фалес Милетский (древнегреческий философ и математик из Милета,  рис. 2) впервые пронаблюдал электрическое взаимодействие тел. Он провел  следующий опыт: натер янтарь мехом, затем приблизил его к небольшим  телам (пылинкам, стружке или перьям) и пронаблюдал, что эти тела стали  притягиваться к янтарю без объяснимой на то время причины.».    Рис. 2. Фалес Милетский Смоделируем аналогичные опыты с электрическим взаимодействием тел, для  этого возьмем мелко нарезанную бумагу, стеклянную палочку и лист бумаги.  Если натереть стеклянную палочку о лист бумаги, а затем подвести ее к  мелко нарезанным бумажкам, то будет виден эффект притяжения мелких ку­ сочков к стеклянной палочке (рис. 3).     Рис. 3. То, что мы имели возможность пронаблюдать на опыте с при- тяжением бумажек к наэлектризованной палочке, доказыва- ет наличие сил электрического взаимодействия, а величину этих сил характеризует такое понятие, как заряд. Электри- ческий заряд – физическая величина, которая характе- ризует величину взаимодействия заряженных тел. Существует два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные. 25 одноименные заряды отталкиваются;      – разноименные заряды притягивают­ ся. Рис. 7. Взаимодействие зарядов Для того чтобы была возможность различать эти два типа зарядов и опреде­ лять, какой является положительным, а какой – отрицательным, договорились использовать два базовых опыта: если потереть стеклянную палочку о бумагу  (шелк), то на палочке образуется положительный заряд; если потереть эбони­ товую палочку о мех, то на палочке образуется отрицательный заряд (рис. 6). Замечание.Эбонит – материал из каучука с большим содержанием серы.   Рис. 6. Электризация палочек двумя типами зарядов Явление сообщения телу электрического заряда называется –  электризация. Электризация может происходить несколькими способами: – электризация  трением;   электризация прикосновением;    электризация наведением. Электрический заряд можно измерить при помощи электрометра. электро­ метр(«электро» – электрический, «метриум» – измеряю). Создал М.В.  Ломоносов. На рис. 5. изображены электрометры. 26 В верхней части электрометра располагается шар (специально делается таким образом, чтобы можно было на нём разместить как можно большее количество зарядов). Металлический стержень проходит через пластмассовую пробку  внутри металлического корпуса, который с двух сторон защищён стёклами. В  нижней части стержня укреплена стрелка. Стрелка, получая заряд от металли­ ческого стержня, знак которого совпадает с зарядом стержня, отталкивается,  и по отклонению этой стрелки от вертикали можно судить о величине элек­ трического заряда. Как видно на рисунке, в электрометре есть некая шкала,  которая позволяет по углу отклонения стрелки судить о величине электриче­ ского заряда.  Есть вещества, которые пропускают электрические заряды  достаточно хорошо, и такие вещества называются проводниками. Как  правило, к этим веществам относятся растворы, расплавы, жидкости, и, ко­ нечно же, металлы. Металлы считаются наиболее хорошими проводниками  электрического заряда. Вещества, которые плохо пропускают электриче­ ские заряды, называются диэлектриками, или изоляторами(от итальян­ ского «изоляре»). Это газы, различные пластмассы, смолы, стекло. Все пере­ численные вещества применяются в технике для решения различных техниче­ ских задач. К примеру, все электрические провода в доме выполнены из ме­ талла (чаще всего медь или алюминий). А, например, облицовка этих прово­ дов или вилка, которая включается в розетку, обязательно должна быть очень  хорошо изолирована, поэтому ее выполняют из различных полимеров, кото­ рые являются изоляторами и не пропускают электрические заряды. Около электрического заряда существует электрическое поле.  Электрическое поле – это особый вид материи, данный нам в ощущениях, существующий независимо от нас и наших знаний о нём. Электрический заряд можно делить. Проведя ряд экспериментов, учёные  установили, что существуют элементарный положительный и элементарный  отрицательный заряд. 2. Определить фокусное расстояние собирающей линзы. Сделайте чертёж. 27 3. Сколько дров надо сжечь, чтобы нагреть 4кг воды от 00 С до 1000 Билет 10. 1.Сила тока и её измерение. Электрический ток – направленное, упорядоченное дви- жение электрических зарядов. Электрические заряды могут быть разными, но чаще всего – это электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные). Условия существования электрического тока: 1. Наличие свободных электрических зарядов. 2. Наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов (в  результате действия источника тока). 3. Замкнутая электрическая цепь (состоит преимущественно из проводников). Источниках тока - это устройство , которое создаёт электрическое поле, необходимое для существования элек- трического тока. Источник тока совершает работу по разде- лению электрического заряда, но без помощи электрических сил. В результате деления на контактах источника тока обра- зуются заряды, которые и создают поле. Под действием этого поля свободные заряды, которые находятся внутри проводников, приходят в движение. За техническое направление электрического тока принимается направле­ ние движения положительных электрических зарядов. Хорошими проводниками являются металлы.  Электрический ток в  металлах – это направленное, упорядоченное движение электронов. Можно  выделить три основных действия электрического тока: 1. Тепловое. При прохождении тока проводник нагревается. Это одно из  самых главных действий тока, которое используется человеком. Самый про­ стой пример – некоторые бытовые обогреватели (Рис. 5). 28 Рис. 5. Электрообогреватель 2. Химическое. Проводник может изменять химический состав при прохож­ дении по нему тока. В частности, при помощи электрического тока добывают  некоторые металлы в чистом виде, выделяя их из различных соединений. К  примеру, таким образом, получают алюминий (Рис. 6).  Рис. 6. Электролизный цех алюминиевого завода 3. Магнитное. Если по проводнику течёт ток, то магнитная стрелка вблизи  такого проводника изменит своё положение. Сила тока – это физическая величина, характеризующая электрический ток и численно равная заряду, проходя- щему через поперечное сечение проводника за едини- цу времени. Силу тока обозначают символом ют по формуле: и определя- – заряд, проходящий через попе- , где речное сечение проводника за время . Единицей силы тока является ампер: названа в честь французского ученого Андре-Мари Ампера. . Эта величина Для измерения силы тока используется прибор – амперметр. Он обознача­ ется буквой А в кружочке при схематическом изображении в электрической  цепи. Как и любой прибор, амперметр не должен влиять на значение измеряе­ мой величины, поэтому он сконструирован таким образом, чтобы практически не менять значение силы тока в цепи. 29 Правила, которые необходимо соблюдать при измерении силы тока ам­ перметром 1) Амперметр включают в цепь последовательно с тем проводником, в кото­ ром необходимо измерять силу тока (см. рис. 4). 2) Клемму амперметра, возле которой стоит знак +, нужно соединять с прово­ дом, идущим от положительного полюса источника тока; клемму со знаком  минус – с проводом, идущим от отрицательного  полюса источника тока (см.  рис. 5). 3) Нельзя подключать амперметр к цепи, где отсутствует потребитель тока  (см. рис. 6). Рис. 4. Последовательное соединение амперметра Рис. 5. Правильно соединена клемма + Рис. 6. Неверно подключенный амперметр 30 В основе работы амперметра лежит магнитное действие электрического тока. 2. Определите оптическую силу собирающей линзы. Сделайте чертёж. 3.Какое количество теплоты надо затратить, чтобы расплавить 400г свинца, взятого при температуре 200 С. Билет 11. 1.Закон Ома. Напряжение. Сопротивление. Около электрического заряда существует электрическое поле.  Электрическое поле – это особый вид материи, данный нам в ощущениях, существующий независимо от нас и наших знаний о нём. Для характери­ стики работы электрического поля по перемещению заряда введена такая ве­ личина, как электрическое напряжение.  Электрическое напряжение – фи­ зическая величина, которая равна работе электрического поля по переме­ щению единичного заряда из одной точки в другую. Обозначение.   напряжение.      Единица измерения.   вольт. Названа единица измерения напряжения в честь итальянского ученого   Алек­ санро Вольта (1745–1827) (рис. 1).   Рис. 1. Алессанро Вольта Формула для расчета напряжения:       Где:       заряд, Кл.  работа электрического поля по перенесению заряда, Дж;        Следовательно, единицу измерения напряжения можно представить так: 31 Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольт­ метр (рис. 2).     Рис. 2. Вольтметр Существуют различные вольтметры по особенностям их применения, но в ос­ нове принципа их работы лежит электромагнитное действие тока. Обознача­ ются все вольтметры латинской буквой  , которая наносится на циферблат  приборов и используется в схематическом изображении прибора. Схематическое изображение вольтметра (рис. 4):       Рис. 4. Изобразим для примера электрическую схему (рис. 5), в которой подключен вольтметр.     Рис. 5. Вольтметр включают в цепь параллельно устройству, на котором  измеряют напряжение.  Плюс вольтметра присоединяют к плюсу  источника тока. Электрическое сопротивление – это физическая величина, характеризую­ щая свойство проводника противодействовать электрическому току. Еди­ ница сопротивления в СИ – Ом. 1 Ом – это сопротивление проводника, в котором при напряжении на концах  1 В сила тока равна 1 А. Экспериментально был установлен закон Ома.  32 Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению  и обратно про­ порциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи. , где R – сопротивление участка цепи, которое зависит только от свойств про­ водников, составляющих участок. Почему проводники оказывают сопротивление электрическо- му току? Во время своего движения электрические заряды взаимодействуют с кристаллической решёткой (сталкивают- ся с атомами решётки). При этом электроны отдают энергию, полученную от электрического поля источника тока, решёт- ке. Атомы, находящиеся в колебательном движении вокруг положения равновесия, увеличивают амплитуду колебаний. То есть энергия электрического поля превращается в энер- гию колебания атомов, тепло, что приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока. Георг Ом , проведя ряд опытов, установил. 1. Сопротивление  прямо пропорционально длине проводника  , которую в СИ измеряют в м; 2. Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника , которую мы будем измерять в мм2 из­за малости; 3. Сопротивление зависит от удельного сопротивления вещества  «ро»), которое является табличной величиной и измеряется обыкновенно в  (читается  .  Физический смысл удельного сопротивления – со- противление проводника длиной 1 м и площадью попе- речного сечения 1 мм2. Формула для вычисления электрического сопротивления проводника, исходя  из указанных выше рассуждений, выглядит следующим образом: 33 Закон Ома – один из важнейших физических законов, большая часть расчётов  электрических цепей в электротехнике базируется на этом законе. 2. Определите относительную влажность воздуха в классе. 3. Какое количество теплоты надо затратить, чтобы в алюминиевой кастрюле массой 500г нагреть 1,5 кг воды от 200 С до кипения. Билет 12. 1.Магнитное поле и его свойства. Старинная греческая легенда рассказывает о пастухе по имени Магнус. Он обнаружил однажды, что железный нако- нечник его палки и гвозди сапог притягиваются к чёрному камню. Этот камень стали называть «камнем Магнуса» или просто «магнитом», по названию местности, где добывали железную руду (холмы Магнезии в Малой Азии). Магнитными явлениями интересовались ещё в Древнем Китае, так китайские мореплаватели в 11-ом веке уже поль- зовались морскими компасами. В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед, который вполне сознательно пытался получить связь между магнит- ными явлениями и электрическими, установил, что провод, по которому течёт электрический ток, отклоняет магнитную стрелку компаса. При протекании тока по проводнику наблюдается отклонение стрелки, это  доказывает, что электрический ток в проводнике оказывает влияние на маг­ нитную стрелку. 34 Рис. 5. Опыт Эрстеда Андре­Мари Ампер – французский ученый очень много сделал в исследовании магнитного поля. Он установил, если взять два длинных параллельных  проводника и пропустить по ним электрический ток, то они будут  взаимодействовать друг с другом. Возле первого проводника возникнет  магнитное поле, которое будет действовать на другой проводник с током и  наоборот. Магнитное поле – это особый вид материи, данный нам в  ощущения, существующий независимо от нас и наших знаний о нём.  Источником магнитного поля является движущийся электрический заряд или  электрический ток. Обнаружить магнитное поле можно по действию на  движущийся электрический заряд или на проводник с током. Модель  магнитного поля можно получить при помощи маленьких магнитных стрелок  или железных опилок. Линии, вдоль которых выстраиваются магнитные  стрелки, называются линиями магнитного поля или силовыми линиями.  Силовые линии – замкнуты. Наибольший практический интерес представляет собой магнитное поле ка­ тушки с током. Вокруг катушки с током имеется магнитное поле. Его можно  обнаружить при помощи железных опилок. Магнитные линии магнитного поля катушки с током являются замкнутыми. Катушки с током широко используют в технике в качестве магнитов. Они удобны тем, что их магнитное действие  можно изменять в широких пределах: магнитное действие катушки с током  тем сильнее, чем больше число витков в ней; при увеличении силы тока дей­ ствие магнитного поля катушки с током усиливается, при уменьшении –  ослабляется. Оказывается также, что магнитное действие катушки с током  можно значительно усилить, не меняя число её витков и силу тока в ней. Для  этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо,  введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие катушки. Катушку  с железным сердечником внутри называют – электромагнит. На сего­ дняшний день электромагниты очень широко распространены. Электромагни­ ты работают практически везде и всюду. Например, если нам надо перетащить достаточно большие грузы, мы используем электромагниты.  Открытие и за­ 35 крытие дверей тоже обеспечивается электромагнитами. Электрический  звонок, стационарный телефон, телеграф. Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохра­ нять намагничивание. В результате многократных исследований, проведен­ ных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только три вещества на  Земле могут быть постоянными магнитами (рис. 1).   Рис. 1. Постоянные магниты. Только эти три вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами,  только они могут намагничиваться и сохранять такое состояние долгое время. Постоянные магниты могут быть разными: есть полосовые магниты (рис. 2)    Рис. 2. Полосовой магнит А есть магниты, которые называются дугообразными или подковообразными  (рис. 3) Рис. 3. Дугообразный магнит Одноименные полюса постоянных магнитов будут отталки- ваться, а разноименные будут притягиваться. Принято считать, что магнитные линии направлены вне постоянного магнита  от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного полюса к север­ ному. Таким образом, магнитные линии замкнуты. Наша Земля – это большой магнит. Этот магнит создает в пространстве доста­ точно мощное магнитное поле. Когда мы смотрим на стрелку магнитного ком­ паса, мы знаем, что красная стрелочка показывает на юг, а синяя на север. Как 36 же располагаются магнитные полюсы Земли? В этом случае необходимо пом­ нить о том, что на северном географическом полюсе Земли располагается  южный магнитный полюс и на южном географическом полюсе располагается  северный магнитный полюс Земли.   Рис. 7. Магнитное поле Земли Магнитные и географические полюса не совпадают. Откуда же берется магнитное поле в постоянных магнитах? Ответ на этот во- прос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он выска- зал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протека- ющими внутри постоянных магнитов. Магнитное поле Земли очень напоминает магнитное поле постоянного магнита. 2. Определите относительную влажность воздуха в классе. 3.Какое количество теплоты надо затратить, чтобы 500г воды, взятой при  температуре 200 С, превратить в пар. Билет 13. 1.Свет. Законы отражения света. Свет – это электромагнитное излучение, которое вызы- вает зрительные ощущения. Источники света бывают естественными и искусственными.   Естественные источники света создала природа: молния, солнце, светящиеся  насекомые, рыбы и т.д. Искусственные источники света разделяют на тепло­ вые и люминесцирующие. Тепловые – лампа накаливания, зажженная свеча.  Люминесцирующие – лампа дневного света. Чтобы изучать световые явления,  требуется небольшой источник света. Точечный источник света – такой ис­ точник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоя­ нием, на которое распространяется свет от него. Еще одно важное понятие –  это световой луч. Световым лучом называют линию, вдоль которой распространяется све­ товая энергия. 37 В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Закон о прямолинейном распространении света используется для объяснения  таких явлений, как затмение. Солнечным затмением называют такое явление, когда Луна встает между  Солнцем и Землей и на Землю падает тень от Луны. Что такое лунное затмение (рис. 4)? Рис. 2. Полное солнечное затмение Рис. 4. Лунное затмение Лунным затмением называют такое явление, когда Луна попадает в тень от  Земли. Лунные затмения происходят чаще, чем солнечные. От зеркальной поверхности свет может отражаться. Зеркальное отражение – это отражение, когда все лучи, упавшие на дан­ ную поверхность параллельно друг другу, также отразились (рис. 4). Рис. 4. Зеркальное отражение Зеркалом называют тело, которое создает изображения предметов, а также  изображения источников света. Рассматривая явления отражения, мы должны сказать о законах отражения  света.  38 Законы отражения: Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в  точку падения луча, лежат в одной плоскости. Угол падения луча равен углу отражения луча.  Обратимся к рисунку, который иллюстрирует этот закон. Рис. 2. Иллюстрация закона отражения На  рисунке 2 представлена граница раздела двух сред. От точечного источни­ ка луч света падает на границу раздела. Восставим перпендикуляр в точку па­ дения луча. Угол  пендикуляром, восставленный в точку падения луча.  – это угол падения – образован падающим лучом и пер­ Угол  ляром, восставленный в точку падения луча.  – это угол отражения образован отражённым лучом и перпендику­ Есть отражение диффузное. Диффузное отражение – это отражение от доста­ точно шероховатых поверхностей. Диффузное отражение  – это отражение, когда все лучи, упавшие на данную поверхность параллельно друг другу  отражаются в разных направлениях. Отраженные лучи не параллельны друг другу.    Рис. 5. Диффузное отражение 39 2.  Определить мощность электрического тока в лампочке.   3.Какое количество теплоты надо затратить, чтобы из 2кг льда при  температуре   ­50 С, получить воду при температуре 200 С. Билет 14. 1.Свет. Законы преломления света. Свет – это электромагнитное излучение, которое вызы- вает зрительные ощущения. Источники света бывают естественными и искусственными.   Естественные источники света создала природа: молния, солнце, светящиеся  насекомые, рыбы и т.д. Искусственные источники света разделяют на тепло­ вые и люминесцирующие. Тепловые – лампа накаливания, зажженная свеча.  Люминесцирующие – лампа дневного света. Чтобы изучать световые явления,  требуется небольшой источник света. Точечный источник света – такой ис­ точник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоя­ нием, на которое распространяется свет от него. Еще одно важное понятие –  это световой луч. Световым лучом называют линию, вдоль которой распространяется све­ товая энергия. В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Преломление часто встречается в повседневной жизни и воспринимается нами как обыденное явление, например ложка, которая находится в стакане с чаем  и выглядит поломанной на границе раздела воздух – вода (см. Рис. 8). Прелом­ ление и отражение света в каплях воды порождает радугу. 40 Рис. 8. Искривление ложки в результате преломления света Луч света из­за преломления может искривляться.  Преломление света – изменение направления распро- странения света в случае его прохождения через грани- цу раздела двух прозрачных сред. Закон преломления дает возможность определять качества прозрачных сред. Первая часть закона преломления. Луч падающий, луч, преломленный и перпендикуляр, восставленный в  точку падения к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости. Вторая часть закона преломления Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величи­ на постоянная для данных сред (рис. 2).  Эта величина обозначается латин­ ской буквой   и называется показателем преломления среды.     Рис. 2. Вторая часть закона преломления От точечного источника света на стеклянную поверхность падает луч. Угол  падения отсчитывается от перпендикуляра, восставленного в точку падения  41 луча.  Угол  ляром, восставленный в точку падения луча.  – это угол падения – образован падающим лучом и перпендику­ Частично этот луч отражается, а частично проходит внутрь второй прозрач­ ной среды. При этом он изменяет свое направление. Это явление и называется  преломлением света.    тоже отсчитывается от перпендикуляра и называ­ ется углом преломления.  Угол   – это угол преломления – образован  преломлённым лучом и перпендикуляром, восставленный в точку падения  луча. Если угол падения будет меняться, то и угол преломления будет меняться  таким образом, что отношение   к   останется тем же. Показатель преломления является одной из очень важных характеристик про­ зрачной среды. На сегодняшний день показатель преломления является основной характери­ стикой, по которой можно различать сорта стекла, различные драгоценные  камни. Показатель преломления характеризует отношение ско- рости света в одной среде относительно другой среды. 2. Определить работу электрического тока в лампочке за 10 минут.   3. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 200 литров  нефти. 42 Билет 15. 1.Линза и её характеристики. Главным применением законов преломления света являются линзы. Линзой называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями. Виды линз (рис. 2)   Рис. 2. Виды линз Собирающие линзы: 1 – двояковыпуклая линза, 2 – плоско­выпуклая линза,3 – выпукло­вогнутая линза. У собирающей линзы середина толще, чем края. Рассеивающие линзы: 4 – двояковогнутая линза,  5 – плоско­вогнутая линза,  6 – выпукло­вогнутая линза. У рассеивающей линзы середина тоньше, чем края. Тонкая линза – это линза, толщина которой много меньше радиусов,  ограничивающих ее поверхность (рис. 3).   Рис. 3. Тонкая линза Видим, что радиус  ской поверхности больше, чем толщина линзы   одной сферической поверхности и  .α  другой сфериче­ 43 Рис. 4. Схематическое изображение линз 1 – схематическое изображение собирающей линзы 2 – схематичное изображение рассеивающей линзы Точки и линии линзы: 1. Оптический центр линзы 2. Главная оптическая ось линзы (рис. 5) 3. Фокус линзы 4. Оптическая сила линзы 5.Побочная оптическая ось 6. Фокальная плоскость   Рис. 5. Главная оптическая ось и оптический центр линзы Главная оптическая ось – воображаемая линия, которая проходит через  центр линзы и перпендикулярна плоскости линзы. Точка О является опти­ ческим центром линзы. Все лучи, проходящие через эту точку, не преломля­ ются. 44 Другая важная точка линзы – фокус (рис. 6). Он располагается на главной оп­ тической оси линзы. В точке фокуса пересекаются все лучи, которые пада­ ют на линзу параллельно главной оптической оси.   Рис. 6. Фокус линзы 5. Характеристики линз У каждой линзы два фокуса. Мы будем рассматривать равнофокусную линзу,  то есть когда фокусы стоят от линзы на одинаковом расстоянии. Расстояние между центром линзы и фокусом называется фокусным расстоя­ нием (отрезок  ны линзы.  на рисунке). Второй фокус расположен с обратной сторо­ Следующая характеристика линзы – это оптическая сила линзы. Оптическая сила линзы (обозначается  лять лучи. Оптическая сила линзы – обратное значение фокусного рассто­ яния: ) – это способность линзы прелом­ Фокусное расстояние измеряется в единицах длины. За единицу оптической силы выбрана такая единица измерения, при которой  фокусное расстояние равно одному метру. Такая единица оптической силы  называется диоптрия. У собирающих линз впереди оптической силы ставится знак «+», а если линза  рассеивающая, то перед оптической силой ставится знак «­». 45 Единица диоптрия записывается следующим образом:     Для каждой линзы существует еще одно важное понятие. Это мнимый фокус и действительный фокус. Действительный фокус – это такой фокус, который образован лучами, прело­ мившимися в линзе. Мнимый фокус – это фокус, который образуется продолжениями лучей, про­ шедших через линзу (рис. 7). Мнимый фокус, как правило, у рассеивающей линзы.   Рис. 7. Мнимый фокус линзы Побочная оптическая ось ­ это любая прямая, проходящая через центр  линзы. Фокальная плоскость – это плоскость, проходящая через фокус линзы,  перпендикулярно её главной оптической оси. 2. Определить сопротивление электрической лампочки.   3. Задача  Медный  цилиндр  массой 200 грамм находится при температуре 100 С. Какое количество теплоты необходимо передать  цилиндру, чтобы его температура  стала равна 200 С? 46 47