Подготовка ВПР. Подготовка к ВПР по физике. 8 класс. Тепловые явления

• Название: Тепловые явления
• Анкор: Подготовка ВПР
• Дата: 29.09.2022
• Размер: 1.26 Mb.
• Имя файла: Подготовка к ВПР по физике. 8 класс.docx
• Тип: Документы; #705774

Часть 1. Краткие теоретические сведения.

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Первоначальные сведения о строении вещества

Основные положения молекулярно-кинетической теории строения

вещества. Масса и размеры молекул. Тепловое движение атомов и молекул. Диффузия

Физика описывает строение вещества на основе молекулярно-кинетической теории.

Молекулярно-кинетическая теория — теория, согласно которой все тела состоят из отдельных частиц — молекул и атомов, т. е. не являются сплошными.

Атом — мельчайшая части­ца вещества (химическо­го элемента), не делящаяся при химических реакциях. Атомы могут объединяться в молекулы. Атомы можно рассматривать как одноа­томные молекулы.

Молекула — мельчайшая устойчивая частица веще­ства, состоящая из ато­мов одного или несколь­ких химических элементов и сохраняющая основные химические свойства этого вещества.

Основные положения молекулярно-кинетической теории:

1. Все тела состоят из атомов и молекул.

2. Атомы и молекулы находятся в беспрерывном хаотическом движении.

3. Атомы и молекулы взаимодействуют между собой: отталкиваются на малых расстояниях и притягиваются — на больших (по сравнению с размерами молекул).

В соответствии с молекулярно-кинетической теорией, молекулы и атомы, из которых состоит вещество, совершают хаотическое движение безостановочное.

Скорость в таком движении определяется тем, насколько тело нагрето. Поэтому такое движение называется тепловым движением.

Хаотическое, или беспорядочное, движение — это движение, в котором

нельзя предугадать величину скорости и направление движения в любой

момент времени.

Нехаотическое движение, в отличие от хаотического, можно описывать с помощью формул — например, скорость равномерно ускоренной точки можно найти с помощью формулы .

Диффузия — явление равномерного перераспределения молекул разных веществ в смеси этих веществ.

Броуновское движение — хаотическое движение посторонней частички в жидкости (или газе), вызванное частыми соударениями молекул жидкости с этой частичкой.

Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества и их

объяснение на основе молекулярно-кинетической теории строения

вещества

Молекулярно-кинетическая теория строения вещества позволяет описать твердые тела, жидкости и газы.

В твердых телах (кристаллах) атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся структуру (кристаллическую решетку). Хаотическое движение молекул сводится в твердых телах к колебаниям молекул около состояния равновесия. Твердые тела сохраняют свою форму и объем.



В жидкостях молекулы расположены в беспорядке, но при этом молекулы, находящиеся на границе жидкости, притягиваются другими молекулами. Поэтому жидкость сохраняет свой объем. Форму жидкость не сохраняет и приобретает форму сосуда, в который она налита. В невесомости жидкость приобретает форму шара. Ближайшие молекулы в жидкостях расположены почти так же упорядоченно, как и в кристаллах. Однако на больших расстояниях упорядочение исчезает.



В газах молекулы расположены хаотически (как и в жидкостях), но при этом отдельно взятая молекула, оказавшаяся на границе газа, не притягивается остальными молекулами и покидает газ. Поэтому газ стремится занять весь объем сосуда, в котором он находится.



Тепловые явления

Тепловое равновесие. Температура.

Из повседневного опыта известно, что тела бывают горячими и холодными, т. е. по-разному нагретыми. Для количественного описания такого различия, а именно для описания степени нагретости тела, в физике введено понятие температуры. Причем более горячему телу принято приписывать большую величину температуры, а более холодному — меньшую.

При соприкосновении поразному нагретых тел более холодное начинает нагреваться, а более горячее — охлаждаться. Такой процесс называется теплопередачей (обменом тепла). В этом процессе температуры тел (или частей одного тела) становятся одинаковыми

В конце концов, наступает момент, когда все соприкасающиеся тела (или все части одного тела) имеют одинаковую температуру. Такое состояние называется тепловым равновесием. В этом состоянии уже не происходит изменения температуры



Термодинамическое (тепловое) равновесие — это состояние, в котором не происходит никаких изменений термодинамических параметров — температуры, давления, плотности и т. д.

Температура — это мера средней кинетической энергии молекул (атомов) изолированной системы в условиях её термодинамического равновесия.

Виды теплопередачи

Теплопроводность — обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного тела.

Конвекция — перенос энергии потоками жидкости или газа.

Излучение — перенос энергии электромагнитными волнами.

5. Количество теплоты. Удельная теплоемкость.

Количество теплоты Q — количественная мера изменения внутренней энергии тела при теплообмене (энергия, которую тело отдает или получает в процессе теплообмена):



где Т₁ — начальная температура тела, Т₂ — конечная температура тела, m — масса тела

[Q] = Дж

Величина c — удельная теплоемкость вещества, т. е. количество теплоты, которое отдает или получает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 градус.



Изопроцессы в газах

Изотермический процесс – расширение или сжатие газа при постоянной температуре (T = const).



Изобарный процесс – расширение или сжатие газа при постоянном давлении (p = const).




Изохорный процесс – нагревание или охлаждение газа в замкнутом объёме (V = const).



Температурная шкала Кельвина (термодинамическая шкала)



Плавление и кристаллизация.

Плавление – переход из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.

К оличество теплоты, необходимое для превращения данной массы однородного кристаллического тела при температуре плавления в жидкость с той же температурой, называют теплотой плавления этого тела Q.

Удельная теплота плавления (кристаллизации) λ – величина равная отношению теплоты плавления к массе твёрдого тела.



Единица измерения удельной теплоты плавления: Дж/кг

Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют кристаллизацией или отвердеванием.

Испарение и конденсация

Переход вещества из жидкого или твёрдого состояния в газообразное называют парообразованием.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий с поверхности жидкости, называют испарением.

П ереход вещества из газообразного состояния в жидкое называют конденсацией.

Кипение – процесс испарения, идущий по всему объёму жидкости.

Во время кипения температура не меняется.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Количество теплоты, требующаяся для превращения данной жидкости в пар той же температуры, называют теплотой парообразования Q.

Удельной теплотой парообразования r данной жидкости называется величина, равная отношению теплоты парообразования жидкости к её массе.



Единица измерения удельной теплоты парообразования (конденсации): Дж/кг

В лажность воздуха

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Электрические явления

Опыты Э. Резерфорда по изучению строения атома.

https://www.youtube.com/watch?v=2-Asa5ITej4

Электризация тел.

Электризация — изменение электрического заряда тела за счет трения или облучения.



Электрический заряд q — физическое свойство тел, определяющее электромагнитное взаимодействие.

В системе СИ заряд измеряется в Кулонах: [q] = Кл.

Между электрически заряженными телами возникает взаимодействие. Разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные — отталкиваются.





Заряд тела — число, кратное величине элементарного заряда:

Элементарный заряд e =1,602∙10 ^-19 Кл.

Закон сохранения заряда: В замкнутой системе при любых взаимодействиях тел алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной.

Q₁+Q₂+ Q₃+…+ Q_n=const

Суть закона сохранения заряда сводится к тому, что изменить полный заряд системы, замкнутой в какой-то области, можно только путем перемещения заряда через границу области, окружающей эту систему зарядов.

Электрическое поле. Проводники, полупроводники и диэлектрики.

Закон Кулона: Величина силы электростатического взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами q₁ и q₂ прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними.



= 9∙10⁹ Н∙м²/Кл² – коэффициент пропорциональности.

Для обнаружения электрического поля в данной точке пространства нужно поместить в эту точку другой точечный заряд и проверить, действует ли на него сила Кулона. Если такая сила действует, то электрическое поле существует.

Напряжённость электростатического поля – векторная величина, равная отношению силы, действующей на пробный заряд, помещённый в эту точку, к этому заряду.



Напряженность – силовая характеристика поля.



Проводники — вещества, имеющие свободные заряженные частицы, т.е. проводящие электрический ток.

Свободные заряды — заряженные частицы, которые находятся в проводниках (в металлах — электроны, в электролитах — ионы) и способны перемещаться под действием электрического поля.

Диэлектрики — вещества, не имеющие свободных заряженных частиц, т. е. практически не проводящие электрический ток.

Полупроводники — вещества, в которых количество свободных зарядов зависит от температуры.

Постоянный электрический ток.

Электрический ток — упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Условия существования электрического тока:

- Наличие свободных заряженных частиц;

- Наличие электрического поля.

Если сила тока со временем не изменяется, электрический ток называют

Сила тока — физическая величина, численно равная заряду, который переносится за единицу времени через поперечное сечение проводника.



– заряд, прошедший через поперечное сечение за промежуток времени .

Единица измерения силы тока: А (ампер)

Электрическое напряжение – физическая величина равная отношению работы поля при перемещении заряда из одной точки в другую к этому заряду.



– работа поля при перемещении заряда из одной точки в другую, где – напряженность поля, – длина проводника.

Напряжение – энергетическая характеристика поля.

Единица измерения напряжения: В (вольт)

Электрическое сопротивление R – характеристика противодействия проводника электрическому току.

Единица измерения сопротивления: Ом

Сопротивление проводника зависит от материала из которого оно изготовлено.

Сопротивление проводника R прямо пропорционально длине проводника l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:



– коэффициент пропорциональности, называемый удельным электрическим сопротивлением.



Единица измерения удельного электрического сопротивления: Ом/м.

Закон Ома для участка электрической цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению между концами этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:



Работа тока — работа сил электрического поля, которые создают электрический ток.



Единицы измерения работы: Дж (Джоуль)

Мощность тока равна отношению работы тока к времени, за которое эта работа совершена.



Единицы измерения мощности: Вт (Ватт)

Закон Джоуля-Ленца: Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику



Последовательное и параллельное соединение проводников



Часть 2. Основные физические величины, уравнения и законы

ЗАКОН	ФОРМУЛА	ОПРЕДЕЛЕНИЕ	ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Тепловые явления
Закон сохранения энергии	Qотд = Qприн	Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом.	Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты	Q = cmΔt	Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена.	Q – количество теплоты, [Дж] c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С] m – масса тела, [кг] Δt = t2 –t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива	Q = qm	Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло.	Q – количество теплоты, [Дж] q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг] m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества	Q = λm	Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.	Q – количество теплоты, [Дж] λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации	Q = rm	Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного.	Q – количество теплоты, [Дж] r – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности	ρ=mпара/Vвоздуха	Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.	ρ – абсолютная влажность, [кг/м3] m – масса пара, [кг] V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха	φ=ρ/ρн∙100%	Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.	φ – относительная влажность ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3] ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Электрические явления
Закон Ома для участка цепи	I=U/R	Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника	R=ρ*L/S ρ=R*S/L	Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник.	ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м] R – сопротивление, [Ом] S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2] L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников	I = I1 = I2	Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников	U = U1 = U2 I = I1 + I2 1/Rобщ=1/R1+1/R2	Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе.	I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда.	q = It	Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.	q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока.	A = Uq A = UIt	Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле.	A – работа электрического тока, [Дж] U – напряжение на концах участка, [В] q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула электрической мощности	P = A/t P = UI P = U2/R	Мощность – работа, выполненная в единицу времени.	P – электрическая мощность, [Вт] A – работа электрического тока, [Дж] t – время, [c] U – напряжение на концах участка, [В] I – сила тока, [А] R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца	Q=I2Rt	Закон Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.	Q – количество теплоты, [Дж] I – сила тока, [А]; t – время, [с]. R – сопротивление, [Ом].

Часть 3. Разбор варианта ВПР

Задание 1 связано с умением применять различные способы измерения физических величин, умением определять и оценивать погрешность измерения, умением определять значения физических величин по показателям приборов. В ответ записывается численный результат.



Решение:

Шаг 1. Проверяем пределы измерений представленных манотров. В пределы измерения должно входить значение 2,6 бар = 2,6 атм.

Манометр 1 не соответствует условиям задания (верхний предел измерений меньше, чем 2,6 атм)

Шаг 2. Точность измерения должна соответствовать 0,1 бар (минимально возможное значение). Определяем цену деления термометров 2 и 3.

Термометр 2:

Термометр 3:

Необходимой точностью измерений обладает термометр 2 с ценой деления

Шаг 3. Записываем ответ:

Задание 2 направлено на проверку представлений о физической сущности явлений, наблюдаемых в природе и в повседневной жизни (в быту).

В данном задании необходимо привести развернутый ответ на вопрос: назвать явление и качественно объяснить его суть, либо записать формулу и назвать входящие в нее величины.

Р ешение:

Шаг 1. Анализируем ситуацию: пластмассовая ручка после трения об одежду притягивает бумажные предметы.

Шаг 2. Определяем с помощью какого явления можно описать данную ситуацию: электризация – изменение (разделение) электрического заряда тела за счет трения или облучения.

Шаг 3. Записываем ответ: указываем название свойства, кратко даём характеристику этому свойству.

Ответ: На свойстве инертности. Оно заключается в стремлении тел сохранять состояние своего покоя или равномерного движения.


Задание 3 – простая задача в один логический шаг или одно действие. В качестве ответа необходимо привести численный результат.



Решение:

Шаг 1. Анализируем условие задач: Маша зажала в кулаке льдинку при температуре плавления. Количество теплоты, которое отдала ладонь маши пошло на плавление льдинки.

Шаг 2. Находим количество теплоты, которое потребовалось для плавления льдинки:





Шаг 3. Записываем ответ: 9900


Задание 4 – задача с графиком или схемой электрической цепи. В качестве ответа необходимо привести численный результат.



Решение:

Шаг 1. Анализируем схему: на рисунке представлена электрическая цепь с последовательным сопротивлением двух лампочек. Необходимо определить силу тока на лампочке с меньшим сопротивлением.

Шаг 2. Определяем напряжение на лампочке с сопротивлением 3 Ом. Так как соединение параллельное, то U = U₁+U₂.

Напряжение на лампочке равно 4,5 В.

Шаг 3. По закону Ома для участка цепи сила тока на лампочке:





Шаг 4. Записываем ответ: 1,5.

Задание 5 – задание на умение делать логические выводы из

представленных экспериментальных данных, пользоваться для этого

теоретическими сведениями. В качестве ответа необходимо привести

численный результат.



Решение:

Шаг 1. Анализируем условие задачи: Чай остыл до комнатной температуры, т.е. до 25 ºС. Работа, которую совершит электрокипятильник пойдет полностью на нагревание чая.

Шаг 2.



= 75 ºС











Шаг 3. Записываем ответ: 4000

Задание 6 – задача, требующая умение применять знания в жизненных ситуациях знание физических явлений и объяснять их количественные закономерностей. В качестве ответа необходимо привести численный результат.



Решение:









Ответ: 0,1

Задание 7 – задача, требующая умения работать с экспериментальными данными, представленными в виде таблиц.



Решение:

Количество теплоты прямопропорционально удельной теплоёмкости:



Во сколько раз удельная теплоёмкость железа больше алюминия, во столько раз большее количество теплоты потребуется.



Ответ: 0,5

Задание 8 – качественная задача по теме «Магнитные явления». В качестве ответа необходимо привести краткий текстовый ответ.



Решение:

По картине линий магнитного поля видно, что магниты притягиваются друг к другу.

Это означает, что полюса 1 и 2 разные. Полюс 1 – южный, так как к нему притягивается северный полюс магнитной стрелки. Значит, полюс 2 – северный.

Задание 9 – задача, направленная на умение усреднять различные физические величины, переводить их значения из одних единиц измерения в другие. Задача содержит два вопроса. В качестве ответа необходимо привести два численных результата.



Решение:

Шаг 1. Определяем плотность соли:





Шаг 2. Определяем плотность раствора:

Объём воды: 0,25∙10^-3 м³

Масса воды: 0,25∙10^-3 м³ ∙ 1000 кг/ м³ = 0,25 кг = 250 ∙10^-3 кг

Объём соли: 10 ∙ 5∙10^-6 м³ =50∙10^-6 м³ = 0,05∙10^-3 м³

Масса соли: 10 ∙ 6∙10^-3 кг = 60∙10^-3 кг

Объём раствора: 0,25∙10^-3 м³ + 0,05∙10^-3 м³ = 0,3∙10^-3 м³

Масса раствора: 250 ∙10^-3 кг + 60∙10^-3 кг = 310 ∙10^-3 кг

Плотность раствора:





Задача 10 - комбинированная задача, требующая совместного

использования различных физических законов, работы с графиками,

построения физической модели, анализа исходных данных или результатов. Задача содержит три вопроса.

Требуется развернутое решение.



Решение:



Задача 11 – нацелена на проверку понимания и умение обрабатывать экспериментальные данных с учетом погрешностей измерения. Задача содержит три вопроса. Требуется развернутое решение.



Решение: