Физика. Дом имени чулпана
 Скачать 2.19 Mb.
|
|
ТЕМА ПОНЯТИЕ О РАВНОМЕРНОМ И НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ. СКОРОСТЬ И ЕДИНИЦА ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ В древности наши предки из одной страны в другую или из одного города в другой перемещались на лошадях и верблюдах. На дорогу уходили недели, а иногда и месяцы. Сейчас в любой конец мира можно попасть в течение дня, так как средства доставки из одного места в другое стали быстроходными. Значит, тела относительно друг друга перемещаются некоторые – быстро, некоторые – медленно. Для учета этого вводят физическую величину – скорость. Скорость тела это величина, равная пройденному пути за единицу времени. Скорость по-английски – v elocity, поэтому она обозначается буквой Пройденный путь Время, в течение которого этот путь был пройден Скорость Единица скорости [υ] = 1 м с Пусть скорость велосипедиста равна υ = мс Это значит, что за 1 секунду велосипедист проезжает расстояние, равное 10 м. Обычно скорость автомобилей измеряют в км час. Если скорость автомобиля равна 80 км часто тогда автомобиль проезжает за 1 час 80 км. Если учесть, что 1 км = 1000 ми час = 3600 сто км час = 1000 мс мс Понятие о равномерном и неравномерном движении Глава II. Механические явления Пусть скорость автомобиля будет 72 км час, в мс она выразится следующим образом км час = 72 · 1000 мс м/с. Если какое-либо тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковое расстояние, то такое движение называется равномерным. Примером может служить распространение звуковых волн ввоз- духе и распространение радиоволн. Концы часовых стрелок также движутся равномерно. Автомобили также могут двигаться равномерно в течение короткого промежутка времени. В повседневной жизни равномерное движение тел встречается крайне редко. Например, автомобиль, отходя от остановки, проходит за равные промежутки времени все большее и большее расстояние. Приближаясь к остановке, он уменьшает скорость и останавливается. Движение, при котором скорость на разных участках пути разная, называется неравномерным. В этом случае пользуются понятием средней скорости. Средней скоростью называется физическая величина, численно равная отношению пройденного пути ко времени, за которое этот путь был пройден. Пройденный путь Время, в течение которого этот путь был пройден υ ср = . υ ср = При измерении расстояние от дома до школы заметьте время, в течение которого этот путь был вами пройден. Используя полученные показатели, найдите среднюю скорость движения Примеры решения задач. Задача 1. Электропоезд из Янгиера в Ташкент прибыл за 3 часа. Найдите среднюю скорость электропоезда, если расстояние между городами в среднем равно 150 км. Д ан о Формула Решение км = 3 часа υ ср = υ ср = 150 км 3 часа = 50 км час Требуется найти: υ ср = Ответ 50 км час Задача 2. Вода в новом канале течет равномерно. Скорость течения воды мс. Какое расстояние пройдет тело, брошенное вводу, за 20 секунд? Д ан о Формула Решение мс = 20 с , отсюда s = υ· t s = мс с = 30 м. Требуется найти = Ответ 30 метров. Что понимают под равномерным движением. Как определяется расстояние в равномерном движении, если известно время и скорость движения. Какое движение называется неравномерным. Как определяется средняя скорость тела? Упражнение 1. 1. Какое расстояние пройдет поезд за 30 минут, если его средняя скорость равна 80 км час Ответ 40 км). Понятие о равномерном и неравномерном движении Глава II. Механические явления 38 2. Что больше, 1 км час или 1 мс Дайте аргументированный ответ. Автобус из города Нурата до города Кошрабат доехал за 90 минут. Найдите среднюю скорость автобуса, если среднее расстояние между городами равно 90 км. (Ответ 60 км час. Выразите 54 км час в мс. За какое время улитка, имеющая скорость 1,5 см с, преодолеет расстояние 30 см. В прогнозе погоды сообщили, что скорость ветра будет равной 10 мс. Чему будет равна скорость ветра, выраженная в км час. Автобус за 2,5 часа проехал расстояние 225 км. Чему равна средняя скорость (Ответ 90 км час. Пчела, собирая мед, за 1,5 часа пролетела растояние 30 км. Найдите среднюю скорость полета. (Ответ 5,5 мс. Всадник, передвигающийся со скоростью 46 км час, добрался из одного кишлака до другого за 2 часа. Какое время понадобится черепахе, двигающейся со средней скоростью 0,5 км час, чтобы преодолеть это же расстояние (Ответ 184 час ТЕМА МАССА ТЕЛА. ЕДИНИЦЫ МАССЫ В повседневной жизни вы сами или с родителями ходите на рынок. Вызнаете, что многие пищевые продукты при продаже взвешиваются навесах. Как сравниваются тела и предметы при взвешивании навесах Чтобы понять это, обратим внимание наследующее. Что легче сдвинуть с места, игрушечную детскую машину, наполненную песком, или настоящую машину, наполненную песком Что легче остановить, равномерно двигающуюся детскую машину или настоящую машину Конечно, каждый из вас ответит, что игрушечную машину. Приведем другой пример. Что легче поднять, целлофановый пакетик, наполненный сахаром, или мешок с сахаром В этом случае правильный ответ легче поднять целлофановый пакет. Из этого можно сделать следующий вывод если тела находятся в состоянии покоя, то для выведения их из этого состояния необходимо на них подействовать. Значит тела и предметы стараются сохранить состояние покоя, а также состояние движения, и это называется инертностью. Но это свойство различно у разных тел. Для измерения инертности тел используется физическая величина под названием масса Способов измерения массы тела много. Один из самых известных – это взвешивание навесах. Как было сказано выше, единицей массы является 1 килограмм. Международный образец (эталон) хранится в г. Севре, близ Парижа (рис. Изготовленный из платиново-иридиевого сплава образец имеет форму цилиндра высотой и диаметром 39 мм. С этого образца изготовлены копии и распространены в другие страны. Величина массы тела зависит от количества имеющегося в нем вещества или предметов. Например, масса одного мешка орехов больше массы одного пакета орехов, масса одного ведра воды больше массы одного стакана воды. Масса тела. Единицы массы Рис. 13 Глава II. Механические явления Массу тел и предметов можно измерять единицами большими или меньшими, чем килограмм тонна (т) = 10 центнеров (ц) = 1000 кг кг = 1000 граммов = 1 000 000 миллиграммов. Масса тела измеряется при помощи рычажных весов. Для этого на левую чашку весов помещают тело, массу которого нужно определить, а на правую – гири. Гири подбирают так, чтобы установилось равновесие (риса, б). б) a) Рис. Потом подсчитывают общую массу гирь, уравновешивающих тело. Масса тела, взвешенного на рычажных весах, не зависит оттого, нагрето или охлаждено тело, а также, от места и времени измерений. По этой причине в опытах и при расчетах масса данного тела считается постоянной (m = Иногда на рынке можно встретить продавцов, взвешивающих овощи на пружинных весах (рис. 15). Внутри этих весов имеется пружина, которая растягивается под действием груза. Показания весов зависят от жесткости пружины, от температуры воздуха, оттого, вернулась ли пружина в свое прежнее состояние после перегруза. Также показания весов зависят от места взвешивания около северного полюса Рис. 15 Земли или около экватора. Поэтому они бывают не очень точными. Массу тела лучше измерять на рычажных весах. Невозможно непосредственно измерить массу очень маленьких частиц и очень больших тел (Луна, Солнце. Их массы определяются косвенными вычислениями. Разговор об этом пойдет в старших классах. Дома сделайте весы, воспользовавшись палочкой, нитками, крышкой от баночки, куском проволоки для стрелки. В качестве гирь используйте монеты. Как вы объясните понятие масса тела. На каких весах масса тела измеряется точнее рычажных или пружинных Дайте обоснованный ответ. Из трех монет одна легкая. Можно ли, взвесив монеты один раз навесах без гирь, узнать, какая из них легче, если форма и вид монет одинаковые ТЕМА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ИЗМЕРЕНИЕ МАССЫ ТЕЛА НА РЫЧАЖНЫХ ВЕСАХ Необходимые принадлежности Рычажные весы с гирями, стакан, вода, куб, массу которого необходимо определить, тело в форме цилиндра. Выполнение работы. Ознакомьтесь со строением рычажных весов и гирями, имеющими разные массы (рис. 16). 2. Перед взвешиванием весы необходимо привести в уравновешенное состояние. При необходимости на чашки нужно положить полоски бумаги. Взвешиваемое тело кладут на левую чашку весов, а гири – на правую. Лабораторная работа Глава II. Механические явления 42 50 500 200 100 10 20 20 Рис. 16 4. Во избежание порчи весов берут гирю с массой, близкой к массе взвешиваемого тела. При большой разнице масс весы могут зашкалить. На чашки весов нельзя класть мокрые, грязные, горячие тела, наливать жидкости, насыпать без использования подкладки сыпучие вещества (сахар, песок, соль. Нельзя взвешивать тела тяжелее, чем указано в паспорте весов. Мелкие гири нужно брать из коробки только пинцетом. Если брать их руками, то влага и жир с рук перейдут на гири и изменят их массу. Если гиря окажется легче взвешиваемого тела, тов чашку надо подкладывать гири. Если весы уравновесятся, стрелка покажет 0 или же чашки расположатся на одной линии, затем подсчитывают общую массу гирь, лежащих на чашке весов. Навесах взвешивают массу пустого стакана (ст) (рис. 17). 11. Снимают стакан с чашки и наливают в него определенное количество воды. Ставят стакан с водой на чашку весов и взвешивают массу стакана с водой ст. вод. Определяют массу воды в стакане по формуле вод = m ст.вод − ст Рис. Примечание Если масса измеряемого тела будет больше или меньше, даже когда вы положите самую маленькую гирю (20 мг, то общую массу можно округлить Например, если при г + 20 г + 1 г + 500 мг + 20 мгтяжелее, а при г + 20 г + + 1 г + 500 мг легче, тог. Как изменяется масса тел при нагревании. Почему измерения на рычажных весах точнее, чем на пружинных. Подумайте, как можно измерить массу газа. Что понимается под инертностью тел Масса мухи ∼ 0,001 г Масса одного зерна пшеницы ∼ 0,01 г Масса Земли ∼ кг Масса Солнца ∼ кг. Лабораторная работа Глава II. Механические явления ТЕМА ПЛОТНОСТЬ И ЕДИНИЦЫ ПЛОТНОСТИ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПО БЕРУНИ И ХАЗИНУ В мензурку нальем определенное количество теплой воды. Определив объем, растворим в ней ложку сахара. Заметим, что в этом случае объем воды не изменился. Куда делся сахар Частицы сахара распределились между частицами воды. Некоторые частицы в веществе располагаются близко, а другие – далеко. Кроме этого, массы частиц различных веществ бывают разными. Такое свойство вещества определяется физической величиной, называемой плотностью. Плотностью вещества называется масса, приходящаяся на единицу объе ма. Плотность обозначается буквой плотность = масса объем, Единицей плотности вещества является 1 кг м 3 ρ железо = 7,8 г см = 7800 кг м. Масса железного куба со сторонами, равными 1 м, равна 7800 кг. Масса точно такого же медного куба равна 8900 кг. Плотность газов маленькая, а плотность жидкостей побольше. Плотность твердых тел больше, чему газов и жидкостей. (рис. Плотность вещества можно выражать в кг мили г см. Если плотность дается в единице кг м, наг см можно переходить следующим образом кг мг мг см = 0,001 г см Воздух Вода Свинец Ртуть m = 0,00129 г 1 г 11,3 г 13,6 г Рис. 18 1 см см см см 3 Значит, для определения плотности ка- кого-либо тела или вещества измеряют его массу и объем. Массу можно измерить навесах. Но объем тел различной формы не всегда можно определить при помощи линейки. Например, серьги, медальоны. Объем тел, нерастворимых вводе, определяют следующим образом (рис. 19). Объем кольца равен 2,8 см 2 см = 0,8 см 3 Способом, приведенным выше, определите плотность пуговицы, чайной ложки и похожих предметов. Помните, зная способ определения плотности, можно проверить подлинность золотых изделий! Таблица Твердые тела г/см 3 Жидкости г/см 3 Газы г/см 3 Алюминий 2,7 Керосин 0,8 Кислород 0,00143 Лед 0,9 Спирт 0,79 Азот 0,00125 Серебро 10,5 Растительное масло 0,9 Водород 0,09 Золото 19,3 Серная кислота 1,8 Природный газ 0,0008 Сталь 7,8 Молоко 1,03 Хлор 0,00321 Платина 21,5 Мед 1,35 Угарный газ 0,00125 Иридий 22,4 Морская вода 1,03 Углекислый Медь 8,9 Бензин 0,71 газ 0,00198 Оконное стекло Если объем жидкости дается в литрах, то объем 1 литра считается равным 1 дм или 0,001 м 3 Рис. Плотность и единицы плотности. Методы определения плотности по Беруни и Хазину Глава II. Механические явления Примеры решения задач. Задача 1. Чему равна масса золотого браслета объемом 2 см 3 ? Д ан о Формула Решение см 19,3 г/см 3 , отсюда = ρ · V m = 19,3 г см · 2 см = 38,6 г Требуется найти = Ответ m = 38,6 г. Задача 2. Чему равен объем алюминиевого тела массой 100 г? Д ан о Формула Решение г = 2,7 г/см 3 , отсюда = 100 г 2,7 г/см 3 = 37,037 см 3 Требуется найти = Ответ V = 37,037 см 3 Ученик Омара Хайяма Абу Фатх Абдуррахман аль-Мансур аль-Хазин родился в г. Мерве. Известностью пользуется его книга под названием Весы мудрости и астрономическая таблица г.). Наши соотечественники Беруни и Абдуррах- ман Хазин с большой точностью определяли плотности различных веществ. Для измерения плотности веществ различной конфигурации Беруни изготовил специальный прибор рис. 20). Тело, объем которого необходимо было измерить, погружалось в сосуд 1 с водой. Тогда жидкость, равная объему измеряемого тела, через горлышко 2 вытекала в чашку 3. Беруни также определил плотности веществ, которые легче воды, таких как воск, парафин, дерево. Определив плотности пресной и соленой воды, он выразил мысль об использовании этого явления. Рис. 20 47 Беруни в своем труде Индия утверждал Опасность, которую представляют для судов эти места места впадения рек в моря, заключается в том, что пресная вода в отличие от соленой воды хуже поднимает тяжелые тела». Абдуррахман Хазин для более точного измерения плотностей тел предложил измерять их в вакууме. Для этого он изготовил специальные весы (рис. 21). 1. Сравните объемы 100 г сахарного песка и изготовленного из него рафинада. Сравните плотности сладкого и несладкого чая (проведите опыт. Выразите плотность в г/см 3 , если она дана в кг/м 3 . 4. Сколько кг будет водном литре растительного масла? Упражнение 2. 1. Сколько кг молока содержится в трехлитровом баллоне Ответ кг. Какой объем занимает лед массой 18 кг (Ответ 20 литров. Сколько килограммов растительного масла можно налить в пол- литровую бутылку (Ответ 450 г). ТЕМА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА Необходимые принадлежности Рычажные весы с гирями, измерительная линейка, предметы в форме прямоугольного параллелепипеда, изготовленные из дерева, пластмассы, металла. Предметы, имеющие неправильную геометрическую форму (маленькие ножницы, перочинный ножичек, мензурка. Лабораторная работа Рис. 21 Глава II. Механические явления Выполнение работы. Берется один из предметов в форме прямоугольного параллелепипеда и измеряется при помощи линейки его длина (l 1 ), ширина (l 2 ) и высота (l 3 ) (рис. 22). Вычисляется объем V = l 1 · l 2 · l 3 2. На одну чашку весов кладется прямоугольный параллелепипед, на вторую чашку – гири и устанавливается равновесие весов. Подсчитав массу гирь, определяют массу тела. Рассчитывается плотность тела по формуле 4. Как было указано выше, определяются плотности остальных прямоугольных параллелепипедов. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу. Тело Длина, см Ширина, см Высота, см Объем, см 3 Масса, г Плотность, г/см 3 Деревянный прямоугольный параллелепипед Пластмассовый прямоугольный параллелепипед Металлический прямоугольный параллелепипед. Навесах взвешивается масса m одного из тел неправильной формы. В мензурку наливают воду так, чтобы при опускании тела вводу верхний уровень не превышал линий мензурки. Вначале записывается уровень воды V 1 8. Тело с определенной массой опускают в мензурку, удерживая егоза нитку (рис. 19). Измеряется объем жидкости с погруженным в нее телом. Рассчитываем объем тела по формуле тела = V 2 − V 1 (объем тела). Рис. 22 49 10. По формуле тела = m тела V тела рассчитывается плотность тела. Опыт повторяется с другим телом, и результаты заносятся в таб лицу. Тело V 1 , см, см 3 V тела , см, г, г/см 3 Зная плотность тел, попытайтесь определить, из какого материала они изготовлены. Объем каких еще тел, кроме параллелепипеда, можно определить с помощью линейки. Дайте свои предложения по определению плотности жидкости. Плотность какого тела можно изменить внешним воздействием Знаете ли вы, что существует жидкость намного тяжелее твердого тела Если эту жидкость налить в трехлитровый баллон, вы не сможете его унести, так как его масса будет больше 40 кг. Эта жидкость – ртуть Плотность в центре Солнца равна 16000 кг/м 3 . Из таблицы видно, что самая большая плотность (для иридия) равна ρ = 22400 кг/м 3 . На поверхности же Солнца плотность равна 0,0001 ÷ 0,00001 кг/м 3 . Это меньше плотности воздуха в атмосфере почтив тысяч раз. •Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м 3 ТЕМА СВЕДЕНИЯ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ТЕЛ. СИЛА Оглядев окружающий нас мир, мы видим, что все тела оказывают воздействие друг на друга. Камень, брошенный вверх, падает, так как Земля притягивает его. Если к магниту приблизить кусочек железа, то магнит притянет его. Сведения о взаимодействии тел. Сила – Физика, 6 класс Глава II. Механические явления Мяч, брошенный в сетку, отскакивает от нее. Если выключить мотор движущегося автомобиля, то тот через некоторое время остановится. В этом случае скорость меняется за счет взаимодействия колес с дорогой. За счет взаимодействия скорость тела изменяется. Если пластилин или жвачку сдавить между пальцами, изменяется их форма. Точно также, если ударить молотком по медной монете, изменяется ее форма. Величина, являющаяся причиной изменения скорости или формы при взаимодействии одного тела с другим, называется си- лой. В природе сила проявляется в различных формах (рис. 23). Из-за того, что Земля притягивает тела, появляется сила тяжести. При движении одного тела по другому из-за неровностей поверхности возникает сила трения. В растянутой или сжатой пружине или резине возникает сила упругости. В детском пистолете используется сжатая пружина. Если первое тело воздействует на второе, то и второе воздействует на первое. Если с силой ударить рукой по столу, то поверхность стола слегка изгибается, ручки и карандаши на столе подскакивают, а ваша рука заболит. Значит, между двумя телами существует взаимо- действие. Из начального курса географии вызнаете, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна вращается вокруг Земли. Причиной этого движения является то, что между небесными телами существуют силы притяжения. После расчесывания волос расческа начинает притягивать мелкие кусочки бумаги. Это вызывается электрическими силами. Подковообразные и прямые магниты притягивают железные предметы. Это вызывается магнитными силами. Между частицами, из которых состоят вещества, и мельчайшими частицами, из которых состоят сами частицы, действуют силы. Об этих силах вы узнаете в старших классах. За единицу силы принят 1 Ньютон (1H). Эта единица названа в честь знаменитого английского ученого Исаака Ньютона Сила тяжести Сила трения F F Сила упругости Сила притяжения Солнце Земля Луна Электрическая и магнитная силы Рис. Сведения о взаимодействии тел. Сила Глава II. Механические явления Измерение силы Для измерения силы используется прибор, который называется динамометр. Прибор состоит из дощечки, на которой укреплена пружина, пружина заканчивается внизу стержнем с крючком, к верхней части стержня крепят указатель. На крючок в конце стержня вешают груз. К крючку подвешивают груз массой г, и пружина растягивается. Указатель на конце пружины остановится у отметки (рис. 24). Здесь сила упругости пружины будет равна силе тяжести. Стрелка динамометра покажет силу 1 Н. Затем подвешивают груз весом 1 Н, пружина динамометра растянется, указатель опустится вниз. На этом месте ставят отметку 2. Увеличивая таким образом грузы на динамометре, можно проставить цифры 3, 4, 5 и т.д. Вообще, если известна масса тела, то можно по формуле: F сила тяж m · вычислить силу тяжести, действующую на тело. Здесь g = 9,81 Н кг и остается постоянной на поверхности Земли. Наблюдая вокруг себя приведите примеры взаимодействия тел. Где можно использовать силы упругости. Где сила трения полезна, а где вредна? Упражнение 3. 1. При взвешивании ученика его масса равнялась 32 кг. Чему равна сила тяжести, действующая на его тело (Ответ 314 Н. Когда подвесили груз к динамометру, его показание было равно Н. Определите массу подвешенного к динамометру груза. Ответ 2,5 кг). Рис. 24 г 53 3. На плече у крестьянина находится мешок с морковью весом 50 кг. Масса крестьянина 70 кг. С какой силой крестьянин давит на Землю (Ответ 1176 Н). |