Дослідження треків заряджених частинок за фотографіями
Мета:проаналізувати треки заряджених частинок у магнітному
полі, зробити ідентифікацію досліджуваної частинки за наслідками порівняння її
треку з треком протона в камері Вільсона, вміщеної в магнітне поле.
Обладнання:фотографії треків заряджених
частинок; аркуш прозорого паперу; лінійка з поділками.
Короткі теоретичні відомості
Щоб уміти
"прочитати" фотографію треків частинок, необхідно знати:
1. За інших однакових умов,
трек товстіший у тієї частинки, яка має більший заряд. Наприклад, при однакових
швидкостях трек альфа-частинки товстіший, ніж трек протона і електрона.
2. Якщо частинки мають однакові
заряди, то трек товстіший у тієї, яка має меншу швидкість, рухається
повільніше. Звідси очевидно, що під кінець руху трек частинки товстіший, ніж на
початку, оскільки швидкість частинки зменшується внаслідок втрати енергії на
іонізацію атомів середовища.
3. Пробіг частинки залежить від
її енергії і від густини середовища.
Інструкція та хід виконання лабораторної роботи описані у наступному відео
Ми вже знаємо,що проходження струму завжди супроводжується виділенням теплоти.
Розглянемо дане явище більш детальніше.
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Закон Джоуля – Ленца
Коли в провіднику йде струм, то вільні заряджені частинки, рухаючись під дією електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками і передають їм частину своєї енергії. У результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини збільшується – провідник нагрівається.
Теплову дію струму вивчали англійський фізик Джеймс Джоуль і російський фізик Емілій Ленц. Незалежно один від одного вони дійшли однакового висновку.
Зі збільшенням у провіднику сили струму, кількість теплоти також збільшується
Закон Джоуля – Ленца
Кількість теплоти, яка виділяється в провіднику внаслідок проходження струму, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й часу проходження струму:
Q=I^2 Rt
Q –кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом;
І– сила струму у провіднику;
R – опір провідника;
t – час проходження струму.
Інші формули випливають із Закон Джоуля – Ленца:
Q=UIt; Q=U^2/R t
Можна користуватися тільки в тому випадку, коли вся електрична енергія витрачається на нагрівання.
Якщо ж на ділянці кола є споживачі енергії, в яких виконується механічна робота або відбуваються хімічні реакції, даними формулами користуватися не можна.
Електронагрівальні пристрої
Теплова дія струму використовується в різних електронагрівальних пристроях
(праски, плити, чайники, електричні каміни, рефлектори, лампи накалювання).
Основною частиною будь-якого електронагрівника є нагрівальний елемент.
Коротке замикання та запобіжники
Якщо увімкнути відразу кілька потужних споживачів, загальний опір кола
суттєво зменшиться, відповідно сила струму в колі значно збільшиться. Коротке
замикання – різке збільшення сили струму в колі. Коротке замикання може виникнути у випадку порушення ізоляції проводів або
під час ремонту елементів електричного кола, які перебувають під напругою. Щоб уникнути пожежі у випадку короткого замикання або перевантаження
електричного кола, а також не допустити псування споживачів електричної енергії
під час небезпечного збільшення сили струму, використовують запобіжники. Запобіжники –
пристрої, які розмикають коло, якщо сила струму в ньому збільшиться понад
норму.
Мета:переконатися на досліді, що повна механічна енергія замкненої системи тіл залишається незмінною, якщо в системі діють тільки сили тяжіння та сили пружності
Обладанання: штатив із муфтою та лапкою, динамометр, набір тягарців, лінійка завдовжки 40-50 см, гумовий шнур завдовжки 15 см із показчиком і петельками на кінцях, олівець, міцна нитка.
ХІД РОБОТИ
Інструкція лабораторної роботи та її хід виконання ви зможете побачити у наступному відео
Не забудьте зробити табличку, яка пропонується у лабораторній роботі!
А також у висновках вам необхідно дати відповідь на питання:
1. Сформулюйте закон збереження механічної енергії
2. Чим пояснюється деяка розбіжність результатів експерименту і теорії?
1. Яку роботу називають механічною? Назвіть одиницю
роботи в СІ.
2. Які умови необхідні для виконання механічної роботи?
3. Дайте означення потужності. Одиниці вимірювання
потужності. Які формули використовують для обрахунку роботи та потужності?
Мотивація навчальної
діяльності
Слово «енергія» ми чуємо в
телевізійних репортажах, бачимо на шпальтах газет тощо. Ним можна скористатися
для характеристики людей (енергійна людина), природних явищ (енергія землетрусу
чи урагану), машин, механізмів (електроенергія, яку вони споживають). Сьогодні
на уроці ми з вами дізнаємось, що таке енергія з точки зору фізики.
Вивчення нового
матеріалу
Для початку розглянемо приклади:
1)Коли ви на уроці фізкультури граєте м’ячем у футбол, то,
з точки зору науки, ви виконуєте певну роботу, бо змушуєте м’яч рухатись.
2)Щоб забити цвях, ми піднімаємо молоток, виконуючи при цьому певну роботу.
Молоток запасає механічну енергію наших м’язів, яку витрачає, падаючи на цвях,
щоб забити його і виконати роботу. Чим більшу механічну енергію має тіло, тим
більшу роботу воно може виконати.
Механічна робота є мірою зміни енергії
тіла.
Якщо тіло або кілька тіл, які взаємодіють між собою
(система тіл), можуть виконувати механічну роботу, то кажуть, що вони мають енергію.
В перекладі з грецької, енергія
означає «діяльність».
У механіці ми будемо
користуватися таким означенням:
Енергія – це фізична величина, яка характеризує здатність тіла
(системи тіл) виконувати роботу.
Енергію позначають символом Е.
Одиниця в СІ, як і роботи – джоуль:
[Е]=1Дж
У фізиці розрізняють два види механічної енергії: потенціальну і кінетичну.
Якщо тіло нерухоме, але на нього діє певна
сила, то кажуть, що воно має потенціальну енергію.
Потенціальну енергію має
тіло, підняте над поверхнею Землі, стиснута пружина, стиснутий газ, річкова
вода у водоймищі тощо.
Потенціальна енергія – це енергія, зумовлена
взаємодією тіл або частин тіла.
Еp=mgh
Потенціальна енергія тіла залежить від висоти, на якій перебуває це тіло, — отже, вибір
нульового рівня (рівня, від якого буде вимірюватися висота) суттєво впливає на
значення потенціальної енергії.
Пружно деформовані тіла мають потенціальну енергію.
Спостереження за явищами
природи показують, що робота може виконуватися при русі тіл. Так, тепловоз,
рухаючись колією, стикається з вагоном і зміщує його на деяку відстань.
Виконується робота і в тому випадку, коли кинутий камінь пробиває кригу.
Вистрілена з рушниці куля пробиває дошку тощо. Якщо потенціальну енергію мають
тіла, на які діє сила, то в перелічених вище прикладах робота виконується тому,
що вони здійснювали переміщення, рухалися.
Енергію
рухомого тіла називають кінетичною енергією.
Для кращого засвоєння матеріалу пропоную подивитися наступне відео та записати задачі, які будуть розглянуті наприкінці!
Запитання на закріплення вивченого.
1.Що таке енергія?
2.Що таке потенціальна енергія? Як розраховується потенціальна енергія
піднятого тіла? Як розраховується потенціальна енергія пружно-деформованого
тіла?
3.Що таке кінетична енергія? Як розраховується кінетична енергіятіла?
4.Що таке повна механічна енергія?
5.Супутник летить по коловій орбіті зі сталою швидкістю. Чи виконує роботу
сила тяжіння Землі?
Домашнє завдання.
1)Підручник:параграф 32, Вправа № 32 (3, 4, 5)
2) Камінь кинуто вертикально вгору. Які
перетворення енергії відбуваються при цьому?
12 квітня все людство
святкує Всесвітній день авіації та космонавтики. Це свято з'явилось на честь
першого польоту у космос людини і тим самим воно підкреслює нестримну жагу
людського роду до пізнання нових знань
Домашнє завдання
Можливо саме ви зробите значні
відкриття в сфері космонавтики. Можливо хтось відкриє нову планету, хтось стане
першою людиною, яка висадиться на Марсі! А можливо в когось навіть буде свій
будиночок на Місяці, куди ви зможете літати на вихідні як на дачу!
Пам'ятайте, все в ваших
руках! Не бійтеся фантазувати!
