Решебник по физике 8 класс пурышева важеевская рабочая тетрадь

У нас вы можете скачать книгу решебник по физике 8 класс пурышева важеевская рабочая тетрадь в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Получим формулу, выражающую зависимость давления жидкости на дно сосуда от высоты столба жидкости и её плотности. Для того чтобы упростить вывод, будем считать, что жидкость находится в сосуде, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда рис. Пусть площадь дна сосуда S, высота столба жидкости Л, а её плотность р. Сила давления жидкости F на дно сосуда равна её весу Р. Вес жидкости Р равен произведению её массы т и ускорения свободного падения g: Массу жидкости т найдём, умножив её плотность р на объём F: Разделив вес жидкости силу, с которой она давит на дно сосуда на площадь дна, получим давление жидкости р: По этой формуле можно рассчитать давление жидкости на дно сосуда любой формы.

Кроме того, по ней можно вычислить давление внутри жидкости и на стенки сосуда, так как давление жидкости на одном уровне одинаково по всем направлениям.

Таким образом, путём теоретического вывода мы подтвердили справедливость зависимости, полученной экспериментально. Для этого мы сначала построили модель рассматриваемой ситуации. Мы пренебрегли формой сосуда и рассматривали сосуд правильной формы, считали, что жидкость несжимаема и её плотность одинакова во всем объёме, постоянным считали и ускорение свободного падения. Затем выполнили математические действия с физическими величинами и получили искомую зависимость.

На газ, так же как и на жидкость, действует сила тяжести, хотя и значительно меньшая. Поэтому газы тоже оказывают давление, вызванное действием силы тяжести. Если рассматривается столб газа, имеющий незначительную высоту, на которой его плотность можно считать неизменной, то давление может быть вычислено по формуле, приведённой выше. Пример решения задачи Какое давление оказывает вода на рыбу, находящуюся на глубине 10 м? От каких величин зависит давление жидкости на дно и стенки сосуда?

Как доказать эту зависимость экспериментально? Выведите формулу для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда. Задание 8 Ал 1. Какая модель использовалась при выводе формулы для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда?

Зачем при выводе этой формулы нужно было использовать модель? Является ли полученная формула точной? Когда её можно и когда нельзя применять? Какие ещё модели мы использовали при исследовании физических явлений? Возьмите пластиковую бутылку, проделайте в ней три одинаковых отверстия на разной высоте, залепите их пластилином.

Наполните бутылку водой, поставьте её в раковину или ванну, откройте отверстия и наблюдайте за струйками воды, вытекающей из бутылки. Опишите наблюдаемое явление и объясните его. К стеклянной трубке прижимают дно, вырезанное из плотного картона, с помощью продетой в него нитки рис. Трубку опускают в сосуд с водой на некоторую глубину, дно плотно прижимается к трубке.

Затем в трубку наливают воду. В тот момент, когда уровень воды в трубке совпадёт с уровнем воды в сосуде, дно отпадёт от трубки. В сосуд налита вода. Чему равно давление воды на дно сосуда, если высота её слоя равна 10 см?

Какое давление со стороны воды испытывает подводная лодка, находящаяся на глубине 50 м? Какое давление будет испытывать подводная лодка на той же глубине с учётом атмосферного давления?

КГ Плотность морской воды —. Свойство жидкости передавать давление по всем направлениям без изменения позволяет объяснить устройство сообщаю-пдихся сосудов. Два или более сосудов, соединённых между собой, называют сообщающимися сосудами. Примером сообщающихся сосудов может служить жидкостный манометр. Самыми простыми сообщающимися сосудами являются чайник, лейка, кофейник рис.

Если взять две стеклянные трубки и соединить их резиновой трубкой рис. Наливая воду в правую трубку, увидим, что вода будет перетекать и в левую трубку. При этом уровни воды в трубках будут всё время одинаковы. Поднимем правую трубку выше левой рис.

Увидим, что относительно верхнего конца правой трубки уровень воды понизится, а относительно верхнего конца левой трубки — повысится. Однако друг относительно друга уровни останутся одинаковыми, т. Наклоним правую трубку, оставив левую в вертикальном положении рис.

Вода в правой трубке установится горизонтально и уровни воды в трубках останутся одинаковыми. Если трубки заполнить другой жидкостью, например маслом, керосином или ртутью, то всё равно уровни жидкости в трубках будут одинаковы. В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости всегда устанавливаются на одном уровне.

Как вы уже знаете, именно по разности уровней жидкости в трубках жидкостного манометра можно судить о значении давления. Объяснить полученный вывод можно следующим образом. Жидкость в сосудах не перемещается, следовательно, значения давления её в сосудах на одном уровне, в том числе и на дно, одинаковы. Жидкость имеет одинаковую плотность, поскольку она однородная. Увидим, что уровень воды в левой трубке будет ниже, чем уровень масла в правой трубке рис.

Это объясняется тем, что давление жидкости на дно сосуда зависит от высоты столба жидкости и от её плотности. При одинаковом давлении чем больше плотность жидкости, тем меньше высота её столба. В данном опыте плотность масла меньше плотности воды, поэтому высота столба масла выше высоты столба воды. Этот вывод можно получить аналитически используя преобразования формул.

Какие сосуды называют сообщающимися? Приведите примеры сообщающихся сосудов. Почему в сообщающихся сосудах уровни однородной жидкости одинаковы, а жидкостей, имеющих разную плотность, различны?

Каково соотношение между высотами столбов жидкостей разной плотности в сообщаюш;ихся сосудах и их плотностями? Объясните принцип работы жидкостного манометра. В одном колене сообщающихся сосудов находится вода, а в другом — ртуть. Чему равна высота столба воды, если высота столба рту- КГ кг ти 2 см?

В одном колене сообщающихся сосудов находится вода, а в другом — керосин. Уровень какой жидкости выше и во сколько раз? КГ Плотность керосина —. Закон Паскаля находит широкое применение в технике, например в гидравлических машинах. Гидравлические машины — это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Основной частью любой гидравлической машины являются два соединённых между собой цилиндра разного диаметра, снабжённых поршнями рис. Цилиндры заполнены жидкостью, чаще всего маслом, и представляют собой, таким образом, сообщающиеся сосуды.

Рассмотрим, как работает гидравлическая машина. Пусть на большой поршень площадью действует сила Fj. Эта сила будет оказывать на поршень давление Давление pj передаётся жидкости, находящейся под большим поршнем.

Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения. Для этого можно, например, положить на поршень груз. Н 1 Цилиндри- ческое 2 Кубическое 3 Неправильной формы 53 3.

Подвесьте к динамометру на нити тело. Измерьте силу тяжести, действующую на него вес тела в воздухе. Опустите тело в стакан с водой и измерьте силу упругости пружины вес тела в воде. Вычислите значение выталкивающей силы: Определите выталкивающую силу, действующую на тела кубической и неправильной формы.

Результаты запишите в таблицу 5. Сравните значения выталкивающей силы, полученные для каждого тела двумя способами. Порядок выполнения работы 1. Измерьте объём пробирки, плотно закрытой пробкой. Для этого полностью утопите в мензурке пробирку с помощью палочки.

Вычислите выталкивающую силу, действующую на пробирку: Результаты измерений и вы- числений запишите в таблицу 6. Насыпьте в пробирку немного пшена, плотно закройте её пробкой. С помощью палочки утопите её, а затем отпустите. Сравните выталкивающую силу и силу тяжести.

Добавьте в пробирку пшена столько, чтобы она полностью оказалась погружённой в воду, но не тонула, а плавала в ней. Измерьте массу пробирки с пшеном в этом случае, вычислите силу тяжести и сравните её с выталкивающей силой. Полностью заполните пробирку пшеном, измерьте её массу и вычислите действующую на неё силу тяжести.

Опустите пробирку в мензурку. Сравните выталкивающую силу и силу тяжести, действующие на пробирку в этом случае. Насыпьте в пробирку столько пшена, чтобы при опускании в воду она плавала и часть её находилась в воде, а часть над поверхностью воды. Измерьте объём той части пробирки, которая находится в воде. Вычислите действующую на неё выталкивающую силу. Измерьте массу пробирки с пшеном и вычислите силу тяжести, действующую на них. Сравните силу тяжести и выталкивающую силу в этом случае.

Сделайте общий вывод об условиях плавания тел. Возьмём две пластины одинакового размера, вырезанные из жести. Поскольку размер пластин одинаков, равны значения их массы и на них действует одинаковая сила тяжести.

Из одной пластины сделаем коробочку и Рис. Увидим, что пластина утонет, а коробочка будет плавать на поверхности воды рис. Поведение тела — плавает оно или тонет — зависит от соотнопхения между силой тяжести и выталкивающей силой.

В данном случае на пластину и коробочку действует одинаковая сила тяжести, следовательно, на них действует разная выталкивающая сила. Действительно, выталкивающая сила зависит от объёма тела, объём же коробочки больше объёма пластины. Следовательно, на коробочку действует большая выталкивающая сила, и она плавает.

Этот опыт позволяет понять, почему плавают суда. Вы уже знаете, что тело плавает, если сила тяжести, действующая на него, равна выталкивающей силе, т. Соответственно судно плавает в воде, если действующая на него сила тяжести или вес судна с грузом в воздухе равна весу воды, вытесненной подводной частью судна. Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой. Наибольшая допускаемая осадка судна отмечается линией, называемой ватерлинией.

Она показывает предельный уровень, до которого может погрузиться судно в воду при его загрузке. Ватерлиния отмечена на корпусе корабля красным цветом. Водоизмещение позволяет определить, какой максимальный груз может взять судно на борт. Вес этого груза равен разности между водоизмещением и весом судна в воздухе. Эту величину называют грузоподъёмностью судна. Условия плавания тел учитывают в конструкции подводных лодок.

Для того чтобы подводная лодка могла всплывать и погружаться в воду, она имеет устройство, позволяющее изменять её массу и соответственно действующую на неё силу тяжести. Это устройство состоит из баллонов, которые могут заполняться наружной водой. При заполнении баллонов действующая на лодку сила тяжести увеличивается и лодка погружается в воду.

Когда воду вытесняют из баллонов сжатым воздухом, сила тяжести уменьшается и лодка всплывает. Современные подводные лодки в зависимости от назначения бывают разных размеров.

Большие подводные лодки имеют водоизмещение до 12 т. Они способны совершать длительные походы, не всплывая. Небольшие подводные лодки используют для научных исследований, отыскания затонувших судов, туризма, спорта и других целей.

Вы конечно же видели, как наполненные газом, например гелием, шары поднимаются в воздух. Первые воздушные шары были изобретены в г. Шары наполнялись горячим воздухом. Плотность горячего воздуха меньше, чем холодного, поэтому вес горячего воздуха в воздушном шаре меньше, чем вес вытесненного им холодного воздуха.

Впоследствии предложили наполнять шар водородом, плотность которого в 14 раз меньше плотности воздуха. Такой шар мог поднять груз значительно большей массы. Вес груза, который может поднять воздушный шар, называют его подъёмной силой. Это и есть подъём- ная сила воздущного шара.

Воздушные шары, которые запускают в атмосферу Земли, называют аэростатами. Одним из видов аэростатов являются стратостаты. Это шары, которые поднимаются на большие высоты — в стратосферу. Аэростаты и стратостаты используют для исследования атмосферы. В начале XX в. Они имеют удлинённую обтекаемую форму, для того чтобы уменьшить сопротивление воздуха при их движении.

На чём основано плавание судов? Что называют осадкой судна? Что называют грузоподъёмностью судна? Как можно увеличить грузоподъёмность судна? Что называют подъёмной силой аэростата? Почему спасательные пояса часто делают из пробки? Чему равна масса груза, помещённого на корабль? Можно ли погрузить на судно водоизмещением 40 Н груз массой кг, если масса судна кг?

Подъёмная сила какого шара больше? Плотность воздуха 1,3 —. Почему, плавая на спине, легче держаться на воде? Окружающие нас твёрдые тела имеют разное строение. Однако можно выделить большую группу твёрдых тел, имеющих правильную геометрическую форму. Такие твёрдые тела называют кристаллами или кристаллическими телами. Вам приходилось наблюдать кристаллы льда, сахара, поваренной соли.

На рисунке 43 показано, как выглядят некоторые кристаллы. Правильная внешняя форма кристаллов объясняется тем, что частицы, из которых они состоят, расположены в определённом порядке друг относительно друга, на строго определённом расстоянии друг от друга.

Важно, что этот порядок в расположении частиц повторяется. Если мысленно соединить линиями положения равновесия частиц, то получим пространственную кристаллическую решётку. Кристаллическая решётка — присущее кристаллическому веществу правильное, повторяющееся расположение частиц. Примеры кристаллических решёток приведены на рисунках 44, В узлах кристаллической решётки могут находиться атомы, молекулы или ионы. Соответственно существуют атомные, молекулярные и ионные кристаллы.

Примером атомного кристалла является кристалл алмаза см. Так, алмаз значительно твёрже графита. Кристалл поваренной соли — ионный кристалл. Его кристаллическая решётка состоит из ионов натрия и ионов хлора см. В природе можно встретить твёрдые тела, состояпдие из одного кристалла. В виде отдельных монокристаллов суш;ествуют поваренная соль, сахарный песок, кварц и др. Значительно чаще твёрдое тело представляет собой множество сросшихся кристаллов.

К поликристаллам относятся, например, металлы. Свойства монокристаллов различны по разным направлениям. Так, пластинка слюды легко расслаивается на тонкие листы вдоль определённого направления. В других направлениях это сделать значительно труднее. Свойства поликристаллов, не подвергнутых специальной обработке, одинаковы по всем направлениям.

Различие свойств монокристаллов в разных направлениях связано с их правильным строением. Если в монокристалле выделить несколько направлений и провести прямые, то на них будет располагаться разное число частиц рис.

Соответственно расстояния между частицами и силы взаимодействия между ними в разных направлениях будут различны. Это и приводит к тому, что свойства монокристаллов в разных направлениях неодинаковы. Иное дело — поликристалл. Поскольку он состоит из множества кристаллов, то на прямых, проведённых в разных направлениях, находится одно и то же число частиц рис. Этим и определяется одинаковость свойств поликристаллов по разным направлениям.

Если рассмотреть кусок сахара и леденец, то можно заметить, что их строение различно. Сахар-рафинад имеет кристаллическое строение. Леденец же не имеет такого порядка в строении. В этом случае одно и то же вещество находится в разных состояниях: К телам, обычно находящимся в аморфном состоянии, относятся стекло, вар, янтарь, многие пластмассы.

Аморфное состояние характеризуется отсутствием порядка в расположении частиц. Некоторые свойства аморфных тел такие же, как у кристаллических, другие похожи на свойства жидкостей. При длительном же воздействии будет проявляться такое его свойство, как текучесть.

Если поместить вар в сосуд, то со временем он примет форму сосуда. Строение аморфных тел подобно строению жидкостей: Веш;ество может переходить из аморфного состояния в кристаллическое и обратно. Так, если расплавить кусок сахара-рафинада, а потом дать ему возможность застыть, то получится леденец.

На его поверхности с течением времени образуются кристаллики сахара. Какие тела называют кристаллическими? Сравните строение кристаллических и аморфных тел. Приведите примеры тел в кристаллическом и аморфном состояниях. Что такое монокристалл; поликристалл? Приведите примеры монокристаллов и поликристаллов и сравните их свойства.

Каковы свойства тел в аморфном состоянии? Чем объясняется различие свойств поликристалла и монокристалла? Рассмотрите монокристаллы соли и сахарного песка. Если у вас есть лупа, воспользуйтесь ею. Сравните монокристалл сахарного песка с куском сахара-рафинада.

Рассмотрите с помощью лупы изломы разных металлов: Найдите в них грани мелких кристаллов, составляющих металл. Привяжите к нитке кристаллик поваренной соли. Опустите кристаллик в насыщенный раствор поваренной соли и наблюдайте в течение трёх дней рост кристалла.

Повторите опыт с кристалликом медного купороса. Нанесите на предметное стекло микроскопа с помощью стеклянной палочки раствор поваренной соли. Поместите стекло под микроскоп, добейтесь необходимой резкости и наблюдайте образование кристаллов. Рассмотрим, что может произойти с твёрдым телом, если на него подействовать силой. Возьмём линейку, положим её на две подставки, а сверху поставим груз. Линейка изменит форму под действием приложенной силы — прогнётся рис. Можно изменить форму пружины или резинового жгута, сжимая их или растягивая.

Снимем груз с линейки. Она примет прежнюю форму. То же самое произойдёт с пружиной, если перестать её сжимать 62 или растягивать. Таким образом, после прекращения действия силы деформация исчезает. Деформацию, полностью исчезающую после снятия нагрузки, называют упругой.

После прекращения действия силы пластилин не восстановит первоначальную форму и останется деформированным. Деформацию, которая не исчезает после прекращения действия силы, называют пластической неупругой.

Объясним, почему тела восстанавливают свою форму. Закрепим один конец резинового шнура рис. При этом увеличатся расстояния между молекулами резины. Равнодействующей сил взаимодействия между молекулами станет сила притяжения, которая стремится вернуть их в первоначальное положение.

Деформации, возникающие в теле, могут быть самыми различными. Проще всего их наблюдать с помощью обыкновенного ластика. Возьмём ластик за его концы и растянем. При этом длина ластика увеличится, а ширина уменьшится рис. Ластик испытывает деформацию растяжения. Чем больше приложенные силы, тем сильнее изменится длина ластика.

Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты рис. Это — деформация сжатия. Сжатию подвержены опоры и стены зданий, ножки столов и стульев рис. Изменение размеров тел при деформациях растяжения и сжатия зависит от значения приложенной силы, от плогцади поперечного сечения тела, от материала, из которого оно сделано. Например, стальная проволока растягивается в два с лишним раза меньше, чем медная, при тех же размерах и нагрузке.

Приложим к ластику силы, как показано на рисунке Слои сдвинутся друг относительно друга. Сдвиг сопровождается одновременно растяжением и сжатием: Деформация сдвига возникает тогда, когда пытаются сдвинуть тяжёлое тело или тянут его по полу. Например, деформации сдвига подвержены заклёпки, скрепляюш;ие балки в местах опор рис.

Слои ластика повернутся относительно друг друга на некоторый угол. В этом случае имеет место деформация кручения. Деформация кручения возникает при завинчивании гаек рис. В этом случае возникала деформация изгиба. Изгиб существует в рельсах железнодорожного пути, в фундаменте зданий, в балках перекрытий и т.

При изгибе верхний слой материала подвергается сжатию, а нижний — растяжению рис. Между крайними слоями находится слой, который практически не меняет длину слой АВ. Этот слой почти не испытывает деформации. Силы упругости, возникающие в нём, малы.

Поэтому в строительстве сплошные стержни заменяют трубами, что позволяет сделать конструкцию более лёгкой, не уменьшая её прочности. Таким образом, различают четыре вида деформаций: Чаще всего деформация бывает сложной и представляет собой сумму нескольких простых деформаций.

Это было видно и из приведённых примеров. Так, сдвиг и изгиб сопровождаются растяжением и сжатием. Приведите примеры деформации тел при действии на них силы. В чём разница между упругой и пластической деформацией?

Объясните на основе теории строения вещества природу упругости, 5. Какие виды деформации вам известны? Охарактеризуйте деформацию растяжения, сдвига, изгиба, кручения. Приведите примеры проявления деформаций различного вида. Почему динамометр со временем начинает давать неверные показания? В курсе физики 7 класса вы изучали закон, устанавливающий связь между силой упругости и удлинением тела закон Гука.

Вспомните его и определите силу упругости, возникающую в пружи- н не, если её деформация равна 20 см, а жёсткость 10 —. Постройте график зависимости силы упругости от удлинения, ес- ли жёсткость резинового жгута 5 —.

Определите по графику удлине- м ние жгута, если в нём возникает сила упругости 2 Н. Приведите примеры использования трубчатых конструкций в технике и трубчатого строения в природе. Каким преимущественно деформациям подвергаются: Запишите эти примеры в соответствующие графы таблицы 7. Какие виды деформации возникают в гайке при её закручивании гаечным ключом? Всевозможные детали машин, инструменты и другие предметы изготовлены из твёрдых материалов.

Это связано с тем, что только твёрдые тела имеют определённую собственную форму, которую сохраняют при отсутствии внешних воздействий. Твёрдые тела обладают и такими свойствами, как прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твёрдость, и другими, которые учитываются и используются в практике. Твёрдость очень важна для инструментов, деталей машин. Детали машин при работе трутся друг о друга.

Если бы они не были достаточно твёрдыми, то на них образовывались бы выбоины. Режущие и давящие инструменты тоже должны быть твёрдыми, иначе они будут менять свою форму, а не форму обрабатываемой де- 66 тали.

Твёрдость — важное свойство дорожных покрытий. Если покрытие не будет достаточно твёрдым, то в нём могут образоваться вмятины, что мешает движению.

Твёрдость двух тел или веществ можно сравнить, поцарапав их друг о друга. Например, железо царапает медь, но медь не оставляет царапин на железе. Значит, железо твёрже меди. В свою очередь, медь твёрже олова. Самое твёрдое тело — алмаз. Алмазы укрепляют на концах резца например, стеклореза и сверла бура для бурения скважин.

Если расположить химические элементы и минералы в порядке возрастания их твёрдости, получим следующий ряд: Самой твёрдой древесной породой является железное дерево, за ним следуют граб, ясень, дуб, рябина.

Наименьшей твёрдостью обладают тополь и ель. Прочность тела тем выше, чем большие усилия нужно приложить, чтобы его разрушить. Совершенно очевидно, что прочность — одно из важнейших свойств материалов. Во время работы машин возникают силы, которые деформируют детали. Естественно, детали не должны разрушаться. Прочность нужна не только деталям машин и механизмов, но и опорам и перекрытиям зданий, покрытиям дорог и т.

Способность материала разрушаться характеризуется хрупкостью. Тело является хрупким, если оно разрушается при небольшой деформации. Например, фарфор и стекло — хрупкие материалы. Хрупкость и прочность — взаимоисключающие свойства. Однако не надо думать, что хрупкость всегда вредна. Ведь детали при изготовлении нужно обрабатывать на станках. Это легче сделать, если материал не слишком твёрд и прочен. Свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия силы называют упругостью, а сохранять деформацию — пластичностью.

Не существует абсолютно упругих и абсолютно пластичных тел. Одно и то же тело может быть упругим при одних условиях и пластичным при других. Так, кусок стали упруг при комнатной температуре: Если его нагреть, то сталь станет пластичной и ей можно придать любую форму. Проявление упругих и пластичных свойств у многих тел связано с величиной их деформации. Например, при очень малых дефор- 67 мациях даже пластилин может проявлять упругие свойства, а при очень больших — даже стальная пружина может не восстановить свою форму.

Во многих случаях необходимо, чтобы материал был упругим. Это важно, например, для деталей машин, которые не должны менять свою форму при тех или иных нагрузках. В других случаях важна пластичность.

В частности, обрабатывать легче пластичный материал, чем упругий. Для повышения пластичности материал часто нагревают. В этом случае можно изготовить деталь или другой предмет любой формы. Пластичность глины издавна использовали для изготовления посуды.

Предмет, изготовленный из глины, сохраняет свою форму, если его обжечь. Деталь, изготовленная из металла при его пластической обработке, сохранит свою форму, если её охладить. Раньше для изготовления тех или иных изделий человек использовал природные материалы и учитывал их свойства. Получив знания о строении вещества, люди научились создавать материалы с определёнными свойствами.

Одним из таких материалов является сталь: Используя различные добавки, можно сделать сталь более прочной, более твёрдой или более пластичной. В настоящее время при изготовлении деталей машин всё шире применяют пластмассы. Их пластичность в нагретом состоянии облегчает изготовление деталей, а прочность, твёрдость и долговечность могут быть выше, чем у стальных материалов. Учёные стремятся использовать достоинства как пластмасс, так и других материалов.

Поэтому появились различные композиционные материалы. Примером таких материалов являются металлизированные пластмассы. Их получают, покрывая пластмассу металлом. Эти покрытия изменяют свойство пластмасс, делая их более прочными, стойкими к тепловым и механическим воздействиям.

Что такое прочность, хрупкость, твёрдость, упругость, пластичность? Приведите примеры использования свойств твёрдых тел в технике. Найдите, используя Интернет, какие ещё композиционные материалы, кроме металлизированных пластмасс, существуют. Управление свойствами твёрдых тел. Создание и применение новых материалов. Основное в главе 1.

Во второй главе вы изучили механические свойства жидкостей и газов вопросы гидро- и аэростатики , а также твёрдых тел и научились их объяснять, используя молекулярно-кинетическую теорию строения вещества. Теория использовалась не только для объяснения свойств агрегатных состояний вещества, но и для их предсказания, а также для вывода зависимостей между величинами, характеризующими изучаемые явления. Основные законы гидро- и аэростатики табл.

Таблица 8 Закон Формулировка Формула Применение Закон Паскаля Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку жидкости или газа Гидравлические машины. Манометры жидкостные Закон сообщающихся сосудов В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Шлюзы 69 Окончание табл.

Условия плавания тел табл. Таблица 9 Соотношение сил тяжести и выталкивающей Состояние тела Сила тяжести больше выталкивающей силы Тонет Сила тяжести равна выталкивающей силе Плавает Сила тяжести меньше выталкивающей силы Всплывает 4. Деформация — изменение формы или объёма тела под действием приложенной к нему силы. Тепловые явления До настоящего времени вы изучали явления и свойства тел, не связанные с изменением их температуры.

Это были механическое движение, механические свойства твёрдых тел, жидкостей и газов. Теперь вы приступаете к изучению нового круга явлений — тепловых. Раздел физики, изучающий тепловые явления, называют термодинамикой. Вы рассмотрите причины этих явлений и научитесь их объяснять. Вы уже знаете, что все вещества состоят из частиц молекул, атомов, ионов , которые находятся в непрерывном беспорядочном движении. Интенсивность этого движения связана с температурой тела.

Поэтому его называют тепловым. Тепловое движение — непрерывное беспорядочное движение частиц, из которых состоит вещество. Система состоит из большого числа хаотически движуш;ихся частиц.

Тела, составляющие систему, могут находиться в твёрдом, жидком, газообразном состоянии или в нескольких состояниях одновременно например, лёд в стакане с водой. В зависимости от внешних условий одна и та же система может иметь различные свойства или находиться в различных состояниях.

Так, газ может быть сжат сильнее и слабее, тело может быть холодным или горячим и т. Состояние системы характеризуют давление, объём, температура. Эти величины называют параметрами состояния. Возможно такое состояние системы, при котором параметры, характеризующие его, остаются неизменными сколь угодно долго при отсутствии внешних воздействий. Это состояние называют тепловым равновесием. Так, например, объём, температура и давление жидкости в сосуде, находящейся в тепловом равновесии с воздухом в комнате, не изменяются, если для этого не будет каких-либо внешних причин.

Однако с течением времени опять установится тепловое равновесие если не будет других изменений , и параметры состояния изменяться не будут. Если опустить в стакан с горячим чаем металлическую ложку, то ложка будет нагреваться, а чай — остывать.

Это будет происходить до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие, при котором температура ложки и чая станет одинаковой.

В любом случае, если взять два различно нагретых тела и привести их в соприкосновение, то более нагретое тело будет остывать, а более холодное — нагреваться. Через некоторое время система, состоящая из этих двух тел, придёт в тепловое равновесие, и температура этих тел станет одинаковой.

Из приведённого примера видно, что температура — это параметр, характеризующий состояние теплового равновесия системы. Особенностью его является то, что значение температуры во всех частях системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, одинаково. Так, одинаковой станет температура предмета, внесён- 73 ного в комнату, и воздуха в ней, когда они придут в тепловое равновесие. Действие термометра основано на зависимости свойств тел от температуры.

Вам хорошо известно, что тела при нагревании расширяются. На зависимости объёма тела от температуры основано устройство самых распространённых термометров. В термометрах могут быть использованы разные тела: Их называют термометрическими телами. Термометрическое тело чаще всего жидкость или газ помещают в специальный сосуд и приводят в соприкосновение с телом, температуру которого хотят измерить.

Для того чтобы с помощью термометра можно было проводить измерения, он должен иметь шкалу. Значение каждой части соответствует единице температуры по данной шкале. Существуют разные температурные шкалы. Одной из наиболее распространённых в практике и хорошо известных вам шкал является шкала Цельсия. Основными точками этой шкалы служат температура таяния льда и температура кипения воды. Расстояние между этими точками разделили на равных частей и получили шкалу Цельсия. Понятно, что, выбирая в качестве основных разные точки и деля расстояние между ними на разное число частей, можно получить разные температурные шкалы.

Так, в Америке и Англии до сих пор применяют термометры со шкалой Фаренгейта. Такую температуру имела составленная им смесь льда с нашатырём или поваренной солью. Вторую точку он получил, погружая термометр в смесь льда и воды. Расстояние между этими точками он разделил на 32 части. Свою шкалу Фаренгейт проверял, измеряя температуру человеческого тела. Наиболее распространённые температурные шкалы приведены на рисунке Рассмотренные шкалы, в том числе и шкала Цельсия, имеют ряд недостатков.

Во-первых, основные их точки не являются неизменными. Вода может кипеть и при более высокой и при более низкой температуре. Это определяется многими факторами: То же относится и к температуре, при которой тает лёд. Во-вторых, используя в термометрах свойство теплового расширения, мы полагаем, что объём жидкости меняется одинаково равномерно на сколь угодно большом температурном интервале.

На самом деле это не так. Причём у разных веш;еств эта неравномерность проявляется в разной степени. В связи с этим возникает задача выбора такого термометрического тела, объём которого изменялся бы с изменением температуры равномерно на достаточно большом интервале температур. Таким телом является идеальный газ. Основное свойство идеального газа, важное для построения шкалы, — это равномерное изменение объёма в зависимости от температуры в пределах всей шкалы.

Эта температура названа абсолютным нулём температур и обозначается О К. Единицей температуры по абсолютной шкале является кельвин 1 К. Один кельвин равен одному градусу Цельсия: Соответственно температура таяния льда по абсолютной шкале температур равна К ,15 К , а температура кипения воды — К ,15 К. Температуру по абсолютной шкале обозначают буквой Т. Какое движение называют тепловым?

Какие параметры состояния вы знаете? Приведите примеры систем, находящихся в состоянии теплового равновесия, и систем, в тепловом равновесии не находящихся.

Какова особенность температуры как параметра состояния системы? Какое свойство тел положено в основу измерения температуры? Как строится щкала Цельсия? Почему абсолютная шкала температур наиболее точная среди всех рассмотренных в параграфе шкал?

Какова связь между температурой по шкале Цельсия и по абсолютной шкале? Находится ли пламя костра в тепловом равновесии с окружающим воздухом? Что можно сказать о параметрах состояния системы, находящейся в тепловом равновесии?

Каково значение температуры воздуха по абсолютной щкале? Какова нормальная температура тела человека по абсолютной шкале?

Температура воздуха равна К. Чему равна эта температура в градусах Цельсия? Как вы уже знаете, существует два вида механической энергии: Кинетической энергией обладает любое движущееся тело; она зависит от массы тела и его скорости. Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих между собой тел.

Потенциальная энергия тела, поднятого над землёй, зависит от его массы и расстояния между телом и землёй. Если тело обладает энергией, то оно может совершить работу. При совершении работы энергия тела изменяется.

Значение работы равно изменению энергии тела. Возьмём толстостенный стеклянный сосуд, дно которого покрыто водой, закроем его пробкой с пропущенной через неё трубкой. Вода в сосуде будет испаряться, и в воздухе, находящемся в нём, будет присутствовать водяной пар. Соединим трубку с насосом и начнём накачивать в сосуд воздух. Через некоторое время пробка из сосуда вылетит и в нём образуется туман рис. Туман — это превратившийся в воду водяной пар. Такое превращение происходит при понижении температуры.

Следовательно, температура воздуха в сосуде понизилась. Пробка вылетела из сосуда, потому что находившийся в нём воздух действовал на пробку с определённой силой и, выталкивая её, совершил работу. Вы знаете, что работу тело может совершить, если оно обладает энергией.

Следовательно, воздух в сосуде обладал энергией. При совершении воздухом работы понизилась его температура, изменилось его состояние. Механическая энергия воздуха при этом не изменилась: Следовательно, работа была совершена не за счёт механической, а за счёт какой-то другой энергии. Эта энергия — внутренняя энергия воздуха, находящегося в сосуде. Что же такое внутренняя энергия тела?

Вы знаете, что все тела состоят из частиц, которые находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют друг с другом. Поскольку частицы находятся в движении, они обладают кинетической энергией, а так как они взаимодействуют друг с другом, то обладают и потенциальной энергией.

Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии теплового движения частиц, из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия.

Внутреннюю энергию обозначают буквой U. Единицей внутренней энергии является джоуль 1 Дж. Выясним, от чего зависит внутренняя энергия тела.

Вы уже знаете, что, чем выше температура тела, тем больше скорости движения молекул. Чем больше скорость движения молекул, тем больше их кинетическая энергия, следовательно, внутренняя энергия зависит от температуры тела. Чтобы перевести вещество из жидкого состояния в газообразное, например, чтобы превратить воду в пар при температуре кипения, нужно подвести к ней энергию. Следовательно, пар будет обладать большей внутренней энергией, чем вода той же массы. Таким образом, внутренняя энергия тела при неизменной массе зависит от его агрегатного состояния.

Так как масса тела равна сумме масс составляющих его частиц, то внутренняя энергия зависит и от массы тела. Внутренняя энергия тела не зависит от его механического движения и от его взаимодействия с другими телами. Так, внутренняя энергия мяча, лежащего на столе и на полу, одинакова, так же как и мяча, неподвижного и катящегося по полу если, конечно, пренебречь сопротивлением его движению.

Значение внутренней энергии в больщинстве случаев вычислить трудно, поскольку каждое тело состоит из огромного числа частиц. Однако нас чаще интересует не само значение внутренней энергии, а его изменение, и о нём можно судить, в частности, по значению совершенной работы. Какую энергию называют внутренней? От чего зависит внутренняя энергия тела?

От чего не зависит внутренняя энергия тела? Как доказать, что тела обладают внутренней энергией? За счёт чего совершил работу воздух, находящийся в сосуде, в опыте, описанном в тексте параграфа? Какие изменения происходили с воздухом? Как будет изменяться внутренняя энергия воды в чайнике, поставленном на включённую плиту? Опишите какое-либо явление, доказывающее, что тела обладают внутренней энергией.

Придумайте и проведите опыт, доказывающий, что тела обладают внутренней энергией. Вы уже знаете, что внутренняя энергия тела зависит от его температуры. Чем выше температура тела, тем больше внутренняя энергия. И наоборот, чем ниже температура тела, тем внутренняя энергия меньше. Значит, по изменению температуры тела можно судить об изменении его внутренней энергии. Рассмотрим способы изменения внутренней энергии тела. В рассмотренном в предыдущем параграфе опыте см. Температура смеси при этом понижалась, о чём свидетельствовало появление тумана.

Если по куску свинца несколько раз ударить молотком, то даже на ощупь можно определить, что кусок свинца нагреется. Следовательно, его внутренняя энергия, так же как и внутренняя энергия молотка, увеличилась. Это произошло потому, что была совершена работа над куском свинца. Таким образом, внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы. При этом если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.

Мерой изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы является величина работы А. Вновь обратимся к примеру с металлической ложкой, опущенной в горячий чай. С такой ситуацией вы в жизни сталкиваетесь постоянно и хорошо знаете, что ложка через некоторое время тоже становится горячей. В этом случае работа не совершается, однако внутренняя энергия ложки увеличивается, о чём и свидетельствует повышение её температуры.

Поскольку вначале температура воды выше, чем температура ложки, то и средняя скорость молекул воды больше. А это значит, что молекулы воды обладают большей кинетической энергией, чем частицы металла, из которого сделана ложка. При столкновениях с частицами металла молекулы воды передают им часть своей энергии, и кинетическая энергия частиц металла увеличивается.

Кинетическая энергия молекул воды при этом уменьшается. В рассмотренном примере внутренняя энергия тел изменяется путём теплопередачи. Теплопередачей называют способ изменения внутренней энергии тела, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

Таким образом, возможны два способа изменения внутренней энергии: Вычислим работу, которая совершается газом при расширении. Пусть сжатый газ находится под поршнем в горизонтально расположенном цилиндре рис. Если предоставить поршню свободу, то газ начнёт расширяться.

Пособие предназначено для организации самостоятельной работы учащихся при изучении нового материала, а также для закрепления и проверки полученных знаний по физике. Проведите наблюдение диффузии в жидкостях. Налейте в прозрачный сосуд например, в пластиковую бутылку воду. Используя стеклянную или пластмассовую трубку, аккуратно опустите на дно сосуда кристаллик марганцовки крупинку краски или каплю йода. Оставьте сосуд на несколько дней при комнатной температуре.

Наблюдайте за изменением цвета воды. Измеряйте ежедневно высоту окрашенного столба воды. Результаты измерений запишите в таблицу 2. Первоначальные сведения о строении вещества Развитие взглядов на строение вещества.

Строение газов, жидкостей и твёрдых тел. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел Давление жидкостей и газов. Давление в жидкости и газе. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Тепловые явления Тепловое движение. Удельная теплота сгорания топлива.

Изменение агрегатных состояний вещества Плавление и отвердевание кристаллических веществ. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел Связь между параметрами состояния газа.

Тепловое расширение твёрдых тел и жидкостей. Принципы работы тепловых двигателей.