ПРЕЗЕНТАЦИЯ "Физика вокруг нас"

Мультимедийный проект

«Физика вокруг нас…»

Примечание: переход с титульного слайда на физические явления по кнопкам (найди все ;))

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. ЛИНЗЫ

Определение: линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями

0

02

01

02

0

01

Линзы бывают собирающими и рассеивающими

3

Собирающие и рассеивающие линзы

СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА

СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА

РАССЕИВАЮЩАЯ ЛИНЗА

Это линзы, середина которых толще чем края, преобразующие световой пучок в сходящийся.

края толще, чем середина, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся

собирающая линза в середине толще, чем у краев

4

Основные виды линз

F – фокус линзы, О – оптический центр, ОF – фокусное расстояние Главная оптическая ось – прямая, проходящая через центр линзы Побочные оси – остальные лучи, проходящие через цент

Термины геометрической оптики

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми или перевернутыми, действительными или мнимыми, увеличенными или уменьшенными.

4

Виды теплообмена

Теплопроводность

Это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.

Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.

Механизм теплопроводности

Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки

в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.

Теплопроводность веществ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

МЕДЬ

Металлы обладают хорошей теплопроводностью

Меньшей - обладают жидкости. Газы плохо проводят тепло

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ

ЖЕЛЕЗО

ВОДА

Хорошая теплопроводность металлов приносит пользу в быту.

СНЕГ

Хорошая теплопроводность материалов учитывается при строительстве домов.

МЕХ

ШЕРСТЬ

ПУХ

ВОЗДУХ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

КОНВЕКЦИЯ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

Конвекция – э то перенос тепла струями жидкости или газа

Нагревающийся воздух от лампы, поднимается вверх перенося с собой энергию. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может.

Механизм конвекции в газах

Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх

Механизм конвекции в жидкостях

Жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется

КОНВЕКЦИЯ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы

Охлаждается корпус космического корабля, обеспечивается водяное охлаждение двигателей

внутреннего сгорания.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Солнце нагревает Землю, моря, океаны. Однако причиной такой теплопередачи не может быть ни теплопроводность, ни конвекция! Почему? Тепло от костра передается человеку путем излучения энергии, так как теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

Теплообмен, при котором энергия переносится различными лучами.

Нагретые тела излучают электромагнитные волны в различных диапазонах. Излучение может распространяться и в вакууме.

Температура солнца очень высока поэтому оно излучает много энергии. Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, это - источник жизни на Земле.

Гроза зарождается в темных грозовых облаках, или тучах, которые иногда собираются в небе в конце жаркого летнего дня.

Сильные ветры внутри грозовых туч сталкивают капли воды друг с другом, и от этого образуются электрические заряды.

Молния и гроза

Они разряжаются ослепительной вспышкой электричества – молнией.

Искры у молнии очень горячие и очень быстро нагревают воздух. Он как будто взрывается с оглушительным грохотом! Этот грохот называется – гром.

ДОЖДЬ

Вода испаряется

Пар поднимается вверх, конденсируется

Мельчайшие капли плавают в атмосфере

Образуются облака

Облака действием воздушных потоков они переносятся на огромные расстояния, иногда преодолевая несколько тысяч километров.

В процессе своего движения они сталкиваются между собой, превращаясь в более крупные капли.

Когда они достаточно вырастут, то упадут на землю в виде дождя.

Град

Град образуется в мощном кучевом облаке при сильных восходящих потоках воздуха.

На этих потоках поддерживаются крупные переохлажденные (до -10…-20°С) капли воды. На высоте 8-10 км, где температура достигает -35…-40°С, капли замерзают, образуются ледяные частички - зародыши градин.

Ударяясь друг о друга, сталкиваясь с еще не успевшими замерзнуть переохлажденными каплями, они примораживают их к себе, толстеют, тяжелеют и опускаются в более низкие облака, где переохлажденных капель еще больше.

Чтобы "набрать" в диаметре 1 см, каждая градина должна испытать примерно 100 миллионов столкновений с облачными капельками. За считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см.

В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см!

Роса

Роса, атмосферные осадки в виде капелек, осаждающихся вечером, ночью и рано утром при положительных температурах на поверхности земли, предметах, растениях и др.

Роса образуется в результате охлаждения воздуха и конденсации водяного пара на данной поверхности, температура которой понижается ниже точки росы вследствие потери тепла излучением в вечерние и ночные часы.

Особенно интенсивно роса образуется при ясной погоде и слабом ветре.

Количество осадков при росе невелико и составляет в среднем около 0,1—0,3 мм за ночь.

Радуга

Радуга, оптическое явление в атмосфере, имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде.

Солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной стороне неба

Солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной стороне неба

Центр находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя

Дуга радуги представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки радиусом в 42°

Явление, подобное радуги можно наблюдать в брызгах фонтанов, водопадов, огне.

ОБЛАКА

Облака́  — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли. Состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами ).

Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C . Облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические.

СЛОИСТЫЕ

КУЧЕВЫЕ

ПЕРИСТЫЕ

Осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые).

Облака наблюдаются в тропосфере.

Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).

СЕРЕБРИСТЫЕ

Туман

С копление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).

Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %).

В сильные морозы (-30° и ниже) туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50 %) — за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.

Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса-час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.

Ветер

Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности.

Причина возникновения ветра – неравномерное распределение атмосферного давления. Характеристики ветра: скорость, направление . Ветер силой выше 20 метров в секунду называется ураганным и способен причинить разрушения.

Циклон приносит с собой резкое изменение ветра по направлению и по скорости. Средняя скорость движения циклонов 25-40 километров в час. Циклоны и антициклоны нередко захватывают очень большие пространства, простирающиеся на тысячи километров.

Очень сильные, ураганные ветры возникают в циклонических возмущениях, зарождающихся на тропическом фронте, над южными морями.

Эти циклоны носят название тропических .

Снегопад

О садки, выпадающие зимой в виде снега.

На большой высоте пар в снеговых тучах начинает замерзать и превращается в маленькие ледяные кристаллики. Из этих кристалликов получаются снежинки.

Метель

П еренос снега ветром в слоях, близких к земной поверхности. Различают позёмок, низовую и общую метель.

Позёмок и низовая метель представляют собой явления подъёма снега ветром со снежного покрова, происходящие без выпадения снега из облаков.

Общая, или верхняя, метель представляет собой выпадение снега при достаточно сильном (обычно свыше 10 м/сек ) ветре и сопровождается значительным увеличением снежного покрова во всём районе, охваченном метелью.

Иней

Л едяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи.

По форме частички инея напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью.

Иней образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0°С.

Лёд , вода в твёрдом состоянии; известно 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лед.

Лед встречается в природе в (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Природный лед обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH 4 F) во льду крайне плохая.

Лед может содержать механические примеси — твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа.

ЛЁД

СОСУЛЬКИ

Оттаявшая вода стекает и каплями свисает с края, охлаждается и замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая, затем третья капля, и так далее. Постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы ещё удлиняются - так образуются сосульки.

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц

Для существования электрического тока необходимы следующие условия:

• Наличие свободных электрических зарядов в проводнике; Наличие внешнего электрического поля для проводника.
• Наличие свободных электрических зарядов в проводнике;
• Наличие внешнего электрического поля для проводника.

Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 - 1827) — итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока.

Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.

Электрофорная машина. Механический источник тока - механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака)

Термоэлемент. Тепловой источник тока - внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию

Термоэлемент (термопара) - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, то в них возникает ток. Заряды разделяются при нагревании спая. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры.

Фотоэлемент. Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию

Фотоэлемент. При освещении некоторых веществ светом в них появляется ток, световая энергия превращается в электрическую.

В данном приборе заряды разделяются под действием света. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи. Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

Солнечная батарея

Электромеханический генератор (от лат. generator - производитель) - устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии.

Гальванический элемент - химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.

Устройство

гальванического элемента

Источники тока прошлого века…

Батарея (элемент питания) - обиходное название источника электричества для автономного питания портативного устройства. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения.

Аккумулятор (от лат. accumulator - собиратель) - устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования.

Аккумулятор - химический источник тока многоразового действия. Если поместить в раствор соли два угольных электрода, то гальванометр не показывает наличие тока. Если же аккумулятор предварительно зарядить, то его можно использовать в качестве самостоятельного источника тока.

Существуют различные типы аккумуляторов: кислотные и щелочные. В них заряды разделяются также в результате химических реакций.

Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.

Классификация источников тока

Источник тока

Фотоэлемент

Способ разделения зарядов

Действие света

Термоэлемент

Применение

Солнечные батареи

Нагревание спаев

Электромехани-ческий генератор

Совершение механической работы

Гальванический элемент

Измерение температуры

Производство промышленной эл. энерг.

Химическая реакция

Аккумулятор

Фонарики, радиоприемники

Химическая реакция

Автомобили

Применение источников тока

Развитие взглядов на природу явления свободного падения. Опыт Галилея

Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г.

Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.

Галилей Галилео (15.2.1564-8.1.1642) – итальянский физик, механик, астроном и математик, один из основателей точного естествознания, поэт, филолог и критик.

Теоретическое обоснование опыта Галилея

Практическое применения закона на примере гравиметрической разведки залежей полезных ископаемых. С помощью обыкновенного маятника и гравитационных аномалий можно определить залежи полезных ископаемых.

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ТЕЛ

Это движение тел в безвоздушном пространстве (вакууме) без начальной скорости только лишь под действием притяжения Земли ( под действием силы тяжести ) .

Идеальное свободное падение - в вакууме , где независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения. Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона , если с помощью насоса выкачать из неё воздух.

В земных условиях идеальное свободное падение тел невозможно, т.к. действует сила трения о воздух.

УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

; (Гравитационная постоянная)

G=6,7*10 -11

Условное обозначение ускорения свободного падения – g.

М з =6*10 24 кг; (Масса Земли)

R з =6400 км = 64*10 5 м; (Радиус Земли)

При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения .

Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно:

g = 9,81м/с 2

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.

Свободное падение тела – это равноускоренное движение. Все формулы для равноускоренного движения применимы для

свободного падения тел.

.

Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:

Перемещение тела:

Средняя скорость

v 1 2

v 2

v 1

II участок пути

I участок пути

В

А

2 v 1 v 2

l

v ср =

v ср =

t

v 1 + v 2

Средняя скорость – скалярная величина, равная отношению пути к промежутку времени, затраченному на его прохождение

[v] = [м/с]

Мгновенная скорость

Это средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени

Физический смысл : Модуль мгновенной скорости численно равен расстоянию, которое может пройти тело за единицу времени, продолжая двигаться также, как оно двигалась в данный момент времени.

l

v - мгновенная скорость;

Δt - промежуток времени

v =

Δl – путь;

t

Вектор скорости

Позволяет определить численное значение скорости

2

3

Направление вектора скорости помогает определить перемещение

r

1

Δr - перемещение

Так как v ~ ∆r , то вектор скорости v совпадает по направлению с вектором перемещения ∆r

r

v =

t

Вектор скорости v всегда направлен по касательной к траектории

Относительная скорость

v 1

v 12 = v 1 – v 2

v 2

|v 12 | = |v 1 | – |v 2 |

v 1

|v 12 | = |v 1 | + |v 2 |

v 2

Равномерное прямолинейное движение

Прямолинейное движение

движение, при котором направление вектора скорости не меняется, но может меняться численное значение скорости

Равномерное движение

движение, при котором за равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Движется с постоянной скоростью!

Закон равномерное прямолинейное движение

x, м

r = r 0 + vt

Δ r = v Δ t

x = x 0 + v х t

Δ r = r – r 0

График зависимости перемещения (координаты) от времени

t, с

0

x = x 0 + v х t

х 0 – начальное положение тела

х – положение тела в данный момент времени

По графику движения можно определить:

x, м

Положение тела в любой момент времени

Найти место и время встречи тел

Определить скорость движения тела

x = v х t

x = x 0 + v х t

x 0

t, с

0

α 2 α 3 v 2 = 100 м/с v 1 v 2 v 3 v 3 = 50 м/с Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела α 1 t, с α 2 α 3 0 v, м/с v 1 v 2 v 1 График зависимости скорости от времени S = |∆r| v 2 Перемещение численно равно площади фигуры под графиком 0 t, с " width="640"

x, м

v 1 = 150 м/с

α 1 α 2 α 3

v 2 = 100 м/с

v 1 v 2 v 3

v 3 = 50 м/с

Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела

α 1

t, с

α 2

α 3

0

v, м/с

v 1 v 2

v 1

График зависимости скорости от времени

S = |∆r|

v 2

Перемещение численно равно площади фигуры под графиком

0

t, с

Влажность воздуха - это содержание водяного пара в воздухе

Абсолютная влажность воздуха - это плотность водяного пара, содержащегося в воздухе.

Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара, при той же температуре.

Для измерения влажности используют зависимость различных параметров веществ от влажности воздуха

Психрометрическая таблица

Психрометр (скорость испарения воды)

tсух = 23 0 С

По разнице температур сухого и влажного термометров и температуре сухого термометра устанавливают влажность воздуха по психрометрической таблице

Конденсационный гигрометр

t росы = 15 0 С

С помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

Волосяной гигрометр

удлинение волоса при заданной нагрузке