Краткий курс для подготовки к ГИА по физике

З а к о н ы д в и ж е н и я и в з а и м о д е й с т в и я т е л

Механическое движение - изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Описать движение - это определить:

1.траекторию

2.скорость

3.пройденный путь

4.положение тела в любой момент времени (определить координаты тела)

Способы задания положения точки:

1.координатный (с помощью координатных осей)

2.векторный (с помощью радиус - вектора)

Материальная точка - тело, размерами которого в условиях рассматриваемой задачи можно пренебречь.

Практически всякое тело можно рассматривать как матер точку в тех случаях, когда расстояния, проходимые точками тела, очень велики по сравнению с его размерами.

Поступательное движение - движение, при котором в любой момент времени все точки тела движутся одинаково

Система отсчёта - это система координат, тело отсчёта, с которым она связана, прибор для измерения времени.

Относительно системы отсчёта рассматривается движение тел.

Перемещение - называется вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

Модуль вектора - величина, представляющая собой «+» или «-» число и не имеющая направления

Нахождение проекции вектора на ось ОХ

1.опустить перпендикуляр на ось ОХ из начала вектора (получим точку А_Х или Х₀)

2.опустить перпендикуляр на ось ОХ из конца вектора (получим точку В_Х или Х₁)

Для нахождения проекции этого же вектора на ось ОY, проделать те же операции (получим точки А_Y или Y₀ и В_Y или Y₁)

Проекция «+», если вектор сонаправлен с осью и «-», если вектор направлен противоположно оси.

Проекция равна разности координат конца и начала вектора

S_Х = Х₁ - Х₀

S_Y = Y₁ - Y₀

Расстояние между двумя телами равно модулю разности их координат: L = | Х₂ - Х₁|

Прямолинейное равномерное движение

Перемещение при равномерном прямолинейном движении равно: S = υt

Прямолинейное равноускоренное движение (неравномерное)

Прямолинейное равноускоренное движение - тело движется вдоль прямой линии, а проекция вектора скорости тела за любые равные промежутки времени меняется одинаково (движение с постоянным ускорением)

Виды равноускоренного движения

1.разгон (ускорение увеличивается)

2.торможение (ускорение уменьшается)

Мгновенная скорость - скорость в каждой конкретной точке траектории в соответствующий момент времени.

Ускорение - величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло.

Относительность движения

Относительность движения проявляется в том, что скорость, траектория, путь и некоторые другие характеристики движения относительны, т.е. могут быть различны в разных системах отсчёта.

Чтобы судить о том движется тело или покоится, надо указать относительно какого тела (системы отсчёта) рассматривается движение.

Свободное падение

Свободным падением называется движение тел под действием силы тяжести Это равноускоренное движение с постоянным ускорением g = 9,8 м/с² (направленно вниз)

Движение тела, брошенного вертикально вверх

Прямолинейное и криволинейное движение

Если скорость тела и действующая на него сила направлены вдоль одной прямой, то тело движется прямолинейно, а если они направлены вдоль пересекающихся прямых, то тело движется криволинейно.

М е х а н и ч е с к и е к о л е б а н и я

Это неравномерное движение

Колебания - это движения, которые через определённый промежуток времени повторяются (являются периодическими)

Период колебаний - промежуток времени, через который движение повторяется

Виды колебаний

1.свободные (затухающие)- колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии (без внешних сил)

2.вынужденнные - колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющееся силы (есть приток энергии извне)

Колебательная система - система тел, которая способна совершать свободные колебания

Основное общее свойство колебательных систем - возникновение в них силы, возвращающей систему в положение устойчивого равновесия.

Маятник - твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси

Амплитуда колебаний - наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

Период колебаний - промежуток времени, в течение которого тело совершает (одно) полное колебание.

Частота колебаний - число колебаний в единицу времени

Собственная частота колебательной системы - частота свободных колебаний

Гармонические колебания - это колебания, которые происходят под действием силы, пропорциональной смещению колеблющейся точки и направленной противоположно этому смещению

Гармонические колебания - периодические изменения во времени физ величины, происходящие по закону sin или cos.

Математический маятник - материальная точка, колеблющаяся на не меняющемся со временем расстоянии от точки подвеса (это модель)

Резонанс - явление, когда амплитуда установившихся вынужденных колебаний достигает своего наибольшего значения при условии, что частота вынуждающей силы ν равна собственной частоте ν₀ системы.

Колебания в среде. Волны

Волны - возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения

Упругие волны - это механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде (в среде возникают упругие силы, вызванные деформацией).

Виды волн

1.продольные - волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны

2. поперечные - волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны

Интерференция - явление сложения в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний

Интерференционная картина может получится только от когерентных источников (имеющих одинаковые частоты, фазы, периоды)

Разность хода волн - разность расстояний, пройденных двумя волнами

Условие минимума - разность хода равна нечётному числу полуволн d = λ/2 (волны гасят друг друга)

Условие максимума - разность хода равна целому числу длин волн d = λ (волны усиливают друг друга). Амплитуда суммарной волны равна удвоенной амплитуде одной из волн.

Электромагнитное поле

Магнитное поле создаётся движущимися заряженными частицами, как «+», так и «-»

По картине маг линий можно судить о направлении и о величине маг поля (чем больше густота маг линий, тем поле сильнее)

Виды маг поля

1.однородное - поле, в любой точке которого сила действия на маг стрелку одинакова по модулю и направлению

2.неоднородное - поле, в котором сила действия на маг стрелку в разных точках поля может быть различной как мо модулю, так и по направлению. Его линии искривлены, их густота меняется от точки к точке

Правило буравчика: если направление поступательного направления буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока

Направление тока в соленоиде: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий маг поля внутри соленоида

Индукция маг поля

Маг поле характеризуется векторной физ величиной, которая обозначается В и называется индукцией маг поля (или маг индукцией).

Модуль вектора маг индукции В равен отношению модуля силы F, с которой маг поле действует на расположенный перпендикулярно маг линиям проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине L.

В = F/IL

Линиями маг индукции называются линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора маг индукции.

Маг поле однородно, если во всех его точках маг индукция одинакова.

Магнитный поток

Если в маг поле внести контур, то его будет пронизывать определённый маг поток Ф или поток вектора маг индукции. Чем больше В, тем больше Ф.

Если плоскость контура перпендикулярна к линиям В, то поток Ф, пронизывающий этот контур максимален.

При вращении контура вокруг оси, поток Ф уменьшается

Если плоскость контура параллельна линиям В, то поток, пронизывающий контур равен 0 (линии индукции скользят по плоскости рамки, не пронизывая её.

Явление эл/маг индукции заключается в возникновении индукционного тока в замкнутом проводнике:

1.если контур неподвижен, а маг поле меняется

2.если контур подвижен,, а маг поле постоянно

Переменный эл ток - периодически меняющийся со временем по модулю и направлению

Электромагнитное поле

Максвелл доказал: всякое изменение со временем маг поля приводит к возникновению переменного эл поля, а всякое изменение со временем эл поля порождает переменное маг поле.

Электромагнитное поле - это единое целое порождающих друг друга переменных эл и маг полей.

Источник эл/маг поля - ускоренно движущиеся эл заряды.

Электростатическое поле

Вихревое поле

Постоянное эл поле (не меняющееся во времени)

Переменное эл поле (меняющееся во времени)

Силовые линии незамкнуты: начинаются на «+» и заканчиваются на «-» зарядах

Силовые линии замкнуты, подобно линиям индукции маг поля

Эл/маг поле распространяется в пространстве эл/маг волной (300 000 км/с)

Эл/маг волна представляет собой систему порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве переменных эл и маг полей.

Эл/маг волна возникает при ускоренном движении эл зарядов и имеет очень большую частоту колебаний заряда.

Количественные характеристики эл/маг поля

1.Вектор маг индукции В (от маг поля)

2.Напряжённость Е (от эл поля) - это силовая характеристика

В эл/маг волне именно векторы В и Е периодически меняются по модулю и по направлению, т.е. колеблются.

Шкала эл/маг колебаний (шесть основных диапазонов)

Границы диапазонов весьма условны. Как видим соседние диапазоны несколько перекрывают друг друга.

Чем правее от видимого света, тем:

1.энергия частиц больше

2.длина волны меньше

3.температура больше

4.проникающая способность частиц больше

5.частота больше

6.действие на организм вреднее

Чем левее от видимого света, тем:

1.энергия частиц меньше

2.длина волны больше

3.температура меньше

4.проникающая способность меньше

5.частота меньше

6.действие на организм вреднее (особенно см диапазон из радиоволн - мобильный телефон и волны СВЧ)

Вывод: свет имеет двойственную структуру, т.е. корпускулярно - волновой дуализм.

В одних случаях свет ведёт себя подобно частицам, в других - подобно волне.

красный

оранжевый

жёлтый

зелёный

голубой

синий

фиолетовый

λ max

у б ы в а е т

λ min

ν min

в о з р а с т а е т

ν max

Я д е р н а я ф и з и к а

Анри Беккерель - в 1896 г открыл явление радиоактивности, что доказало сложное строение атома.

Радиоактивность - самопроизвольное излучение атомов некоторых химических элементов.

Виды радиоактивного излучения

1.α - частицы: ионизированный атома гелия (потерявший оба электрона), слабо отклоняется маг полем

2.β - частицы: «-» заряд, электрон, сильно отклоняется маг полем

3.γ - частицы: нейтральны не отклоняется маг полем

Радиоактивные превращения

При радиоактивном превращении происходит превращение одного химического элемента в другой (именно ядро претерпевает изменения)

Нуклоны - протоны и нейтроны вместе

14 - массовое число (общее число нуклонов в ядре) А = Z + N

7 - зарядовое число (атомный №, число протонов в ядре) Z

Изотопы - разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер.

Радиоактивность - способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц (вывод о сложном строении ядра).

Правило смещения

Альфа - распад: на две клетки ближе к началу в таблице Менделеева

Бета - распад: на одну клетку ближе к концу таблицы Менделеева

Ядерные силы - силы, действующие внутри атомного ядра.

Энергия связи ядра - максимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны.

Закон о взаимосвязи массы и энергии (Эйнштейн): между массой m системы частиц и энергией покоя, т.е. внутренней энергией Е₀ этой системы, существует прямая пропорциональная зависимость: Е₀ = mc²

Значит, если энергия покоя системы в результате каких-либо процессов изменится на величину ∆Е₀, то это повлечёт за собой соответствующее изменение массы этой системы на величину ∆m:

При слиянии свободных нуклонов в ядро в результате выделения энергии (которая уносится излучаемыми при этом фотонами) должна уменьшится и масса нуклонов.

Масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, из которых оно состоит

Недостаток массы ядра ∆m по сравнению с суммарной массой составляющих его нуклонов можно записать так:

Дефект масс

М_я - масса ядра

Z, N - число протонов и нейтронов в ядре

m_р и m_n - масса свободных протона и нейтрона

Реакция деления ядер урана идёт с выделением энергии в окружающую среду.

Критическая масса - наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции.

Если масса урана больше критической, то в результате резкого увеличения числа свободных нейтронов цепная реакция приводит к взрыву, а если меньше критической, то реакция не протекает из-за недостатка свободных нейтронов

Ядерный реактор - устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакции.

Экспериментальные методы исследования частиц

1.счётчик Гейгера - можно считать количество частиц

2.Какмера Вильсона - можем видеть трек частицы, который потом фотографируют и можно делать вывод о

*скорости частицы

*энергии частицы ....

3.Пузырьковая камера - примерно принцип действия похож на камеру Вильсона, только вместо пересыщенного пара используется перегретая выше точки кипения жидкость (жид водород). Обладает большим быстродействием.