Немченко физика в схемах таблицах. Механические и электромагнитные колебания

Справочное пособие предназначено учащимся общеобразовательных школ. В наглядных таблицах и схемах изложен весь материал школьной программы по математике, физике, химии, информатике и биологии. Книгу можно использовать для подготовки к урокам, контрольным и самостоятельным работам. Предложенная форма подачи материала удобна для старшеклассников и абитуриентов при подготовке к экзаменам, т. к. позволяет систематизировать знания, облегчает понимание сложных определений, понятий и формул.

Основы специальной теории относительности.
В специальной теории относительности так же, как и в ньютоновской механике, предполагается, что время однородно, а пространство однородно и изотропно.
Однородность времени проявляется в том, что законы движения замкнутой системы не зависят от выбора начала отсчета времени.

Однородность пространства проявляется в том, что физические свойства замкнутой системы и законы ее движения не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета, т.е. не изменяются при параллельном переносе в пространстве замкнутой системе как целого.
Изотропность пространства проявляется в том, что физические свойства и законы движения замкнутой системы не зависят от выбора направления осей координат инерциальной системы отсчета, т.е. не изменяются при повороте в пространстве.

Постулаты Эйнштейна.
В качестве исходных позиций теории относительности Эйнштейн принял два постулата, в пользу которых говорил весь экспериментальный материал (в первую очередь опыт Майкельсона и Морли).

1. Принцип относительности . Этот постулат является обобщением принципа относительности Галилея на любые физические процессы: все физические явления протекают одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчета. Иными словами, все законы природы и уравнения, их описывающие, инвариантны, т. е. не меняются, при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой.
Следовательно, на основе любых физических экспериментов, проведенных в замкнутой системе тел, нельзя установить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно (относительно какой-либо инерциальной системы отсчета).
В физике все инерциальные системы отсчета совершенно равноправны. Никаким экспериментом невозможно выделить из множества инерциальных систем отсчета какую-то предпочтительную («абсолютную»).

СОДЕРЖАНИЕ
Скалярные и векторные величины в физике 4
Основные понятия кинематики 7
Движение с постоянным ускорением 14
Кинематика равномерного движения по окружности 23
Основные понятия классической динамики 26
Силы 29
Импульс. Закон сохранения импульса 39
Механическая работа. Механическая мощность 46
Механическая энергия 47
Теория соударений 49
Статика 51
Гидро- и аэростатика 54
Молекулярная физика 58
Термодинамика 62
Основные понятия электростатики 68
Электрическая емкость. Конденсаторы 76
Постоянный электрический ток 79
Магнитное поле. Сила Лоренца. Сила Ампера 84
Электромагнитная индукция 87
Механические гармонические колебания 90
Свободные электромагнитные колебания в контуре 95
Волны 98
Геометрическая оптика 100
Дуализм природы света 104
Волновая оптика 105
Основы специальной теории относительности 112
Квантовая теория света. Фотоэффект 116
Боровская модель атома водорода 118
Единицы системы СИ 123.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физика, Весь курс школьной программы в схемах и таблицах, 2007 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

М.: 2005. - 112 с.

В данном пособии в схематичной и доступной форме представлены основные понятия, определения и законы физики. Пособие может использоваться как учебное и справочное, а также для обобщающего повторения при подготовке к экзаменам. Особое внимание уделено тем разделам программы, которые вызывают наибольшие сложности у абитуриентов. Пособие предназначено учащимся старших классов школ, лицеев и гимназий, а также абитуриентам.

Формат: pdf

Размер: 10 Мб

Смотреть, скачать: yandex.disk

СОДЕРЖАНИЕ
Механика. Кинематика 5
Механическое движение. Система отсчета. Траектория.
Скорость. Ускорение 6
Равномерное и равноускоренное движение 10
Движение по окружности 13
Динамика 15
1-ый закон Ньютона 15
2-ой закон Ньютона 16
3-ий закон Ньютона 18
Закон Всемирного тяготения. Движение в поле тяготения Земли 19
Силы упругости. Закон Гука. Силы трения 23
Импульс. Закон сохранения импульса 26
Работа. Энергия. Закон сохранения энергии 27
Статика 30
Равновесие тел. Условия равновесия тел 30
Виды равновесия 31
Гидростатика и аэростатика 32
Давление жидкостей и газов. Закон Архимеда 32
Механические колебания и волны. Основные характеристики 33
Гармонические, свободные и вынужденные колебания 33
Резонанс. Автоколебания 35
Волны. Основные характеристики 36
Интерференция и дифракция волн 37
Молекулярно-кинетическая теория. Основные понятия 39
Тепловое равновесие. Температура 41
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа 42
Уравнение состояния идеального газа 44
Изопроцессы 45
Элементы термодинамики. Основные понятия 47
Первый закон термодинамики. Адиабатический процесс 49
Второй закон термодинамики 52
Тепловой двигагель. Цикл Карно 52
Изменение агрегатного состояния вещества 54
Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда ЬЬ
Электростатика. Закон Кулона 60
Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля 61
Проводники и диэлектрики в электрическом поле 65
Конденсаторы 67
Постоянный электрический ток 69
Сила тока. ЭДС. Напряжение 69
Закон Ома. Сопротивление. Работа тока 70
Последовательное и параллельное соединение проводников 72
Электрический ток в различных средах 73
Полупроводники 77
Магнитное поле. Закон Ампера. Сила Лоренца 79
Намагниченность 82
Электромагнитная индукция 83
Вихревое электрическое поле. Самоиндукция. 84
Электромагнитные колебания 86
Колебательный контур. Генератор электромагнитных колебаний 86
Переменный ток. Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока. Резонанс 88
Трансформатор 91
Оптика. Геометрическая оптика 92
Законы геометрической оптики. Полное отражение 92
Прохождение света через пластину и призму 94
Линза 94
Элементы физической оптики 99
Интерференция, дифракция, дисперсия и поляризация света 99
Световые кванты. Фотоэффект. Давление света 102
Элементы специальной теории относительности 104
Атом и атомное ядро 106
Радиоактивность. Ядерные реакции 109

Учебник физики

в схемах и таблицах

Ким Клим Кириллович

учитель физики МБОУ «Красноярская СОШ» Кривошеинского района Томской области

Пояснительная записка

В данной работе предлагается изучение учебного материала проводить в виде схем, а в 11 классе в виде таблиц. Такой подход позволяет учащимся 7-10 классов сразу видеть весь изучаемый материал, его структуру, основные положения и связи между ними, с другой стороны, в любой момент они могут просмотреть пройденный учебный материал за предыдущие годы. Работа со схемами позволяет обучить учащихся:

Выделять основные положения изученного материала и устанавливать связи между ними;

Структуировать изученный материал;

Развивать образное мышление.

В ходе работы по данной технологии можно достаточно подготовленным учащимся старших классов предложить самостоятельно разработать схемы по некоторым темам.

При работе по схемам учащимся можно задавать разноуровневые по сложности вопросы:

1 уровня сложности вопросы – это вопросы по прочтению схемы. Например, по теме “Динамика”: Какие системы отсчёта существуют?, Назвать признаки инерциальных систем отсчёта и т.д..

2 уровня сложности вопросы – это вопросы, опирающиеся на анализ схем. Например, по теме “Внутренняя энергия” в 8 классе: Чем отличается механическая энергия тела от его внутренней энергии?, по теме “Динамика”: Когда система отсчёта становится инерциальной, а когда неинерциальной? и т.д.

3 уровня сложности вопросы. Например, по теме “Динамика” : Почему системы отсчёта были названы инерциальными?, Можно ли в инерциальной системе отсчёта установить: движется ли или покоится тело отсчёта?

В схемах приняты условные обозначения:

Означает связано, вытекает;

состоит из, включает в себя.

В 11 классе используется табличная форма представления материала, которая позволяет:

вынести в таблицу основные положения материала, поэтому эта форма учит выделять самое главное в материале;

ряд физических процессов являются частными случаями фундаментальных явлений. Например, механические и электромагнитные колебания являются частными колебательных процессов. Поэтому, в табличной форме удобно обобщать и сравнивать эти процессы;

научить учащихся структуировать учебный материал;

научить учащихся разрабатывать схему эксперимента, т.е. выделять основные элементы данного эксперимента и устанавливать взаимосвязи между ними.

Весь материал представлен в виде книги и раздаётся учащимся на каждом уроке физики. При работе со старшеклассниками, ряд таблиц могут быть изъяты из книги и предложены учащимся для самостоятельного заполнения. Например, по теме “Строение атома”, “ Виды излучения” и т.д.

Тепловые явления

Внутренняя энергия

Способы изменения внутренней энергии

Изменение агрегатного состояния вещества

Водяные пары

Влажность воздуха

Электрические явления

, I =1 A .

U =1 B .

3. , R =1 Ом , где 𝛒 - удельное сопротивление, 𝓵- длина проводника, S - сечение проводника.

1. - закон Ома для участка цепи.

2. A = IUt – ра бота электрического тока

3. Q = I 2 Rt –Закон Джоуля-Ленца

4. P = IU – мощность тока

Кинематика

Законы сохранения

1.Закон сохранения импульса

Каждое тело, которое участвует во взаимодействии, характеризуется массой и скоростью, т.е. результат взаимодействия для каждого тела зависит одновременно от его массы и скорости.

Импульс тела(количество движения)

Тогда 2 закон Ньютона будет иметь вид

где -импульс силы

Если взаимодействуют 2 тела, то выполняется закон сохранения импульса

2.Закон сохранения энергии

Если на тело действует сила, в результате чего оно совершает перемещение, то совершается работа A , где α – угол между векторами и

Мощность. N = 1 Вт

Если тело способно совершить работу, то оно обладает механической энергией.

Механическая энергия бывает:

1.Потенциальной(энергия взаимодействия)

Если взаимодействие силой тяжести, то Е п = mgh , где h – высота

Если взаимодействие силой упругости, то , где k - коэффициент жёсткости(упругости), △ l ,х – удлинение.

2.Кинетической (энергия движения)

Закон сохранения энергии

Основные положения молекулярно-кинетической теории(МКТ)

Реальные газы(водяные пары)

Кипение

Влажность воздуха

Твёрдые тела

Свойства

Анизотропность – зависимость свойств тела от направления

Изотропность - независимость свойств тела от направления

Существуют моно- и поликристаллы

Деформации:

Растяжения(сжатия), кручения, изгиб, сдвиг

– закон Гука

Относительное удлинение(деформация)

Твёрдые тела бывают

F упр - значительные

ε - значительные

Упругие тела: резина, сталь

F упр - незначительные

ε - значительные

Пласстичные тела: пласстилин

F упр - значительные(незначительные)

ε - незначительные

Хрупкие тела: стекло, фарфор

Термодинамика

В тепловых процессах внутренняя энергия изменяется

Законы термодинамики

I . Первый закон термодинамики: Изменение внутренней энергии системы при переходе

её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты ,

переданного системе

Изопроцессы

1.Изохорный (V = const ) => △ V =0, A =0, △ U = Q . Изменение внутренней энергии происходит за счёт теплопередачи.

2.Изотермический (Т= const ) => △ U =0, Q =- A . Количество переданной теплоты идёт на совершение работы системой при её расширении

3.Изобарный (p = const ) => Q = △ U - A . Количество переданной теплоты идёт на изменение внутренней энергии системы и на совершение ею работы.

4.Адиабатный (Q =0) => △ U = A . Изменение внутренней энергии системы происходит за счёт совершения работы.

II .Второй закон термодинамики: Все самопроизвольные процессы в природе необратимые. Чтобы процессы стали обратимые, необходимо внешнее воздействия на систему.

Невозможно перевести теплоты от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах

Тепловые двигатели

- это устройства, превращающие внутреннюю энергию сгорания топлива в механическую энергию(паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель).

Схема теплового двигателя

где 𝛈 – КПД(коэффициент полезного действия)

- КПД идеального теплового двигателя

Электростатика

Электроёмкость

Электродинамика

Характеристики электрической цепи

1.Сила тока-характеристика величины тока. , I =1 A .

2.Напряжение-характеристика электрического поля в проводнике. U =1 B .

3. Сопротивление-характеристика проводника. , R =1Ом , где 𝛒 - удельное сопротивление, 𝓵- длина проводника, S - сечение проводника.

4.Электродвижущая сила(ЭДС)-характеристика источника тока. , ε = 1В

Закономерности электрической цепи.

1. - закон Ома для участка цепи.

2. A = IU △ t – ра бота электрического тока

3. Q = I 2 R △ t –Закон Джоуля-Ленца – количество теплоты, выделившейся в проводнике

4. P = IU – мощность тока

5. -закон Ома для полной цепи

Электрические цепи(соединения проводников)

Электрический ток в средах

Электрический ток в средах определяется теми свободными заряженными частицами, которые возникают в данном веществе

Магнитное поле

Магнитное поле постоянного магнита

Магнитное поле электромагнита

Вокруг постоянного магнита в пространстве возникает магнитное поле

Вокруг электромагнита(проводника с электрическим током) в пространстве возникает магнитное поле

Вокруг постоянного магнита возникает магнитное поле.

Вокруг проводника с электрическим током(движу-щейся заряженной частицы) возникает магнитное поле

Магнитное поле вихревое, т.к. силовые линии маг-нитного поля замкнутые..

- вектор магнитной индукции (1 Тл)

Проявление в природе и применение в технике

1. Земля- природный магнит

2. Компас – прибор для ориентирования.

Магнитные свойства веществ

Гипотеза Ампера

Магнитная проницаемость среды, где

Вектор магнитной индукции в среде;

Вектор магнитной индукции в вакууме.

Если

μ<1, то вещество – диамагнетик;

μ>1, то вещество – парамагнетик;

μ>>1, то вещество - ферромагнетик

1. Сила Ампера

F A = IBlsinα ; где

I - сила тока;

B - индукция магнитного поля;

l - длина активной части проводника;

α - угол между проводником и вектором индукции магнитного поля.

2. Сила Лоренца

F Л = qBυsinα ; , где

q – заряд частицы;

B - индукция магнитного поля;

υ – скорость частицы;

α - угол между вектором скорости частицы и вектором индукции магнитного поля;

R - радиус кривизны траектории движения частицы.

Электромагнитная индукция

Проводник движется во внешнем постоянном

магнитном поле

Проводник находится во внешнем переменном магнитном поле

Возникновение индукционного тока в замкнутом проводнике, движущемся во внешнем постоянном магнитном поле, при условии, что магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченный проводни - ком, меняется

Ф=В S cos  - магнитный поток

¡= B l υ sin  - закон электромагнитной индукции

Возникновение индукционного тока в замкнутом проводнике, находящемся во внешнем переменном магнитном поле

ε i =- закон электромагнитной индукции

Вывод: Переменное магнитное поле приводит к воз- никновению замкнутых токов, т.е. вихревых элек – трических полей.Поэтому переменное вихревое маг- нитное поле в пространстве создаёт переменное вих- ревое электрическое поле (опыты с токами Фуко – экспериментальное доказательство вывода)

При этом

Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца.

Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он был вызван.

Механические и электромагнитные колебания

Механические колебания

Электромагнитные колебания

Колебательная система

Колебательный контур

Периодически повторяющееся механическое дви- жение называется механическим колебанием

Периодически повторяющиеся изменения заряда,силы тока и напряжения называются электро-магнитными колебаниями

Условия, необходимые для возникновения ме-ханических колебаний- возникновение периодичес-ки изменяющейся внутренней силы(F т, F упр), которая стремится вернуть колебательную систему в равновесное состояние

Условия, необходимые для возникновения электромагнитных колебаний- возникновение перио-дически изменяющейся внутренней силы(элек-трического и магнитного полей), которая стремится вернуть колебательную систему в равновесное состояние

х ˝ = - ω 0 2 х –

х = х m cos ω 0 t

х m – амплитуда колебаний

ν – частота колебаний

ω 0 –

φ – фаза колебаний

; ω=2πν; ;

х = х m cos (ω 0 t +φ)

q ˝ = - ω 0 2 q – уравнение гармонических колебаний

q = q m cos ω 0 t закон гармонических колебаний

q m – амплитуда колебаний

ν – частота колебаний

ω 0 – циклическая частота колебаний

φ – фаза колебаний

; ω=2πν; ;

q = q m cos (ω 0 t +φ) і

Существуют свободные(под действием внутренних сил) и вынужденные(под действием внешних сил) колебания.

Явление резонанса

Явление резонанса

При совпадении частоты вынуждающей силы и частоты собственных колебаний происходит резкое увеличение амплитуды колебаний

Механические и электромагнитные волны

Механические волны

Электромагнитные волны

Существуют продольные и поперечные волны

υ = λν ; где υ - скорость волны

λ –длина волны

ν - частота

Свойства:

поглощение

отражение

преломление

Примечание

Звук

Звук - механические волны 20 Гц < ν < 20000 Гц

1. Громкость звука определяется амплитудой колеб-лющегося тела-источника звука.

2. Высота звука определяется частотой колеблюще-гося тела-источника звука.

; υ (воздух t o C =0 o C ) =330 м/с

Ультразвук

Ультразвук - механические волны ν > 20000 Гц

Используется в:

1. Медицине(УЗИ,лечении болезней почек и т.д.)

2. Судовождении,рыболовстве(эхолот)

Проявляется в природе: ориентируются живые организмы(летучие мыши,дельфины)

электромагнитные волны поперечные ()

с =λν ; где с -скорость света(в вакууме с= 3·10 8 м/с)

λ –длина волны

ν - частота

Свойства:

поглощение

отражение

преломление

Примечание

Радиоволны

Диапазоны радиоволн

1. Длинные и средние(ДВ,СВ λ>100м)-распространя-ются за счёт огибания препятствий и отражения.

2.. Короткие(КВ10м<λ <100м)-распространяются за счёт многократного отражения

3. Ультракороткие(λ<10м)-распространяются на расстояние прямой видимости.

Основы оптики

Корпускулярная теория

Волновая теория

Способ передачи взаимо-

действия (пример)

Посредством переноса вещества от ис- точника к приёмнику

Посредством изменения состояния среды между телами

И. Ньютон

Х. Гюйгенс

Основное положение

теории

Свет- это поток частиц(корпускул), идущих от источника во все стороны

Свет- это волны, распространяющие- ся в особой среде(эфире).

Экспериментальное

подтверждение

Прямолинейное распространение све- та(тень)

Хвост комет всегда направлен от Солнца

Явления дифракции и интерференции

Трудности теории

Пересекающиеся световые пучки не влияют друг на друга

Излучение и поглощение света трудно объяснить с точки зрения волновой теории

Явление интерференции

Механические волны

Световые волны

Когерентные волны-это волны, источники которых имеют одинаковую частоту и разность фаз их ко – лебаний постоянна

Когерентные волны- это волны с одинаковой час- тотой и постоянной разностью фаз

Сложение в пространстве когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени рас – пределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией

Сложение волн, вследствие которого образуется устойчивая во времени картина усиления или ос- лабления результирующих световых колебаний в пространстве называется интерференцией

Интерференционная картина

Условие

max : , где = 0,1,2…..

min : , где = 0,1,2,3…

Условие

max : , где = 0,1,2…..

min : , где = 0,1,2,3…

Явление дифракции

Механические волны

Световые волны

дифракцией

Отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий, называется дифракцией

Дифракция волн отчётливо проявляется, когда раз- меры препятствий меньше или сравнимы с длиной волны

Дифракция волн отчётливо проявляется, когда раз- меры препятствий меньше или сравнимы с длиной волны (длина световой волны очень мала)

Дифракционная картина

Основы СТО (специальной теории относительности)

Классическая теория относительности

Специальная теория относительности

Основы

2. Закон сложения скоростей:

=+ ; где

Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта, – скорость тела относи-тельно подвижной системы отсчёта,

- скорость подвижной систе- мы отсчёта относительно непод- вижной системы отсчёта.

Следствия

отсчёта) :

1. Одновременность абсолютна.

2. Промежутки времени абсолютны.

3. Масса тела абсолютна.

4. Длина отрезка абсолютна.

Основы

1. Все процессы природы одинаково протекают во всех инерциальных системах отсчёта.

2. Скорость света инвариантна во всех инерциальных системах отсчёта.

Закон сложения скоростей

Следствия (во всех инерциальных системах

отсчёта) :

1. Одновременность относительна

2. Промежутки времени относительны

3. Масса тела относительна

4. Длина отрезка относительна

Виды излучений

Виды излучений

Открытие

Свойства

Применение

Инфракрасные лучи

В 1800 г. В. Герше-ль

1. Излучает любое нагретое тело

2. Называются тепловыми, т.к. перено – сится большая энергия

3. Находятся за красной границей види- мого спектра(λ>10 -6 м)

1.Змеи видят в этом диа- пазоне

2. В системах наведения ракет

3.В приборах ночного видения и т.д.

Ультрафиоле- товые лучи

В 1801 г. И. Риттер

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства