- •Поступати Ейнштейна
- •Перетворення Лоренца
- •Релятивістська форма 2 закону Ньютона
- •3.Розвиток мислення учнів на уроках фізики. Активізація пізнавальної діяльності учнів.
- •6.Зміст і методика вивчення теми «Закони ідеального газу».
- •8.Тверді тіла. Аморфні і кристалічні тіла. Класифікація кристалів за типом зв’язків. Теплоємність кристалів за Ейнштейном і Дебієм. Рідкі кристали. Кристалічні тіла
- •Класифікація кристалів за типом зв’язків.
- •Аморфні тіла
- •Теплоємність кристалів.
- •Рідкі кристали.
- •9. Методика вивчення механічних коливань і хвиль в старшій школі
- •12 Науково-методичний аналіз теми «Механічний рух» в курсі фізики другого ступеня.
- •18.Науково-методичний і методологічний аналіз основних питань теми «Основні положення мкт» у курсі фізики. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
- •Основне рівняння мкт.
- •Рівняння стану ідеального газу.
- •Перше начало термодинаміки
- •11.Опис стану частинки за допомогою квантових чисел. Спін. Стан електрона в одно- та багатоелектронному атомі. Періодична система елементів д.І.Менделєєва.
- •64.Скласти фрагмент конспекту уроку-лабораторної роботи «Складання електромагніту і випробування його дії».
- •77.Гравітаційне поле. Задача Ньютона. Закон всесвітнього тяжіння. Досліди Кавендіша. Інертна і гравітаційна маса. Гравітаційне поле
- •Закон всесвітнього тяжіння
- •Дослід Кавендіша:
- •Маса тіла
- •14.Класифікація елементарних частинок. Закони збереження і межі їх застосування. Елементарні частинки і фундаментальні взаємодії.
- •Класифікація елементарних частинок
- •Типи взаємодії
- •17. Електромагнітні коливання. Коливальний контур. Власні, вільні і вимушені коливання. Генерація незатухаючих електромагнітних коливань.
- •20.Закони збереження у фізиці. Закон збереження імпульсу
- •Закон збереження енергії в механіці.
- •Закон збереження моменту імпульсу
- •31.Поляризація світла. Поляризація при відбиванні від діелектрика. Закон Брюстера і Малюса. Поляризаційні прилади та їх застосування.
- •33.Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Природа альфа-, бета- і гама-випромінювання. Дозиметрія і захист від випромінювання.
- •35.Магнітне поле в речовині. Діа-, пара- і феромагнетики та їх магнітні властивості на основі електронної теорії речовини.
- •38 Науково-методичний і методологічний аналіз основних питань теми «Хвильова оптики». Формування поняття «корпускуолярно-хвильовий дуалізм».
- •41.Фотоефект і його застосування.
- •18.9. Ефект Комптона
- •42 Диференціація навчання фізики: педагогічна доцільність можливі форми. Профільне і поглиблене вивчення фізики.
- •43.Дві основні задачі динаміки точки. Принцип причинності в класичній механіці. Принцип відносності Галілея. Поняття про неінерціальні системи відліку.
- •Кінематика матеріальної точки
- •Система відліку.
- •Перетворення Галілея
- •44 Робота вчителя фізики як дослідника. Вивчення рівня знань, умінь і навичок учнів з фізики.
- •Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля
- •Магнітне поле в речовині. Діа-пара- і феромагнетики та їх властивості
- •49.Постулати і принципи квантової механіки. Хвильова функція. Рівняння Шредінгера. Властивості стаціонарних станів. Частинка в потенціальній ямі.
- •Фундаментальні експерименти в шкільному курсі
- •Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки
- •53.Температура і методи її вимірювання. Поняття температури в статистичній фізиці і термодинаміці.
- •Базовий навчальний план
- •Старша школа
- •56.Ідеальний газ ферміонів. Статистика Фермі-Дірака теплоємності речовин.
- •Класифікація елементарних частинок
- •Типи взаємодії
- •26.Ядерні сили та їх властивості. Моделі ядра. Ядерні реакції поділу і синтезу. Ланцюгова реакція. Ядерна енергетика і екологія. Проблеми термоядерних реакцій
- •36.Контроль знань учнів з фізики. Методи і форми контролю.
- •I рівень - репродуктивний:
- •II рівень - теоретичний:
- •III рівень - практичний:
- •IV рівень - творчий:
- •2.Перевірка знань учнів покликана встановити рівень засвоєння знань учнями, міцність і дієвість умінь і навичок.
- •I рівень - репродуктивний:
- •II рівень - теоретичний:
- •III рівень - практичний:
- •IV рівень - творчий:
- •5. Останнім часом набувають ваги нетрадиційні способи контролю:
- •1. Тести - підбірка питань і коротких задач, об'єднаних спільною темою або метою;
- •2. Програмований контроль - машинний і безмашинний.
- •Хід уроку.
- •Задачі, розв'язувані на уроці
- •V Домашнє завдання
- •58.Скласти фрагмент конспекту уроку з теми «Агрегатні стани речовини» (актуалізація опорних знань).
- •61.Скласти фрагмент конспекту уроку з теми «Способи зміни внутрішньої енергії тіла» (пояснення нового матеріалу.
- •72.Проблемне навчання фізики. Логіка проблемного уроку.
- •52.Критерії оцінювання навчальних досягнень учнів під час розв`язування задач з фізики.
- •66.Фізика як навчальний предмет. Аналіз можливих систем побудови шкільного курсу фізики.
Типи взаємодії
Для опису поведінки елементарних частинок слід враховувати тип взаємодії. Відомі такі чотири типи взаємодій між елементарними частинками: сильні (ядерні), електромагнітні, слабкі й гравітаційні.
Інтенсивність тієї чи іншої взаємодії характеризують певним безрозмірним параметром а, який інакше називають константою взаємодії.
Сильні взаємодії проявляються між адронами – мезонами, нуклонами, гіперонами. Прикладом їх можуть бути вже розглянуті ядерні взаємодії нуклонів, що забезпечуються я-мезонами. Порівняльна константа взаємодії дорівнює І; радіус їхньої дії має порядок розміру ядра – 10і5 м; характерний час життя частинок, що розпадаються в результаті взаємодії (час руху піона на відстані r-10-15 м при максимальній швидкості с=3•108 м/с) ~ 10-23с
Електромагнітні взаємодії – забезпечують зв'язки між зарядженими частинками; вони реалізуються за допомогою електромагнітного поля. Теорією електромагнітної взаємодії є квантова електродинаміка, згідно з якою заряджені частинки взаємодіють за допомогою віртуальних фотонів, якими обмінюються частинки; величина імпульсу фотона p=hν/c
Слабкі взаємодії відповідальні за всі р-розпади ядер, розпади багатьох елементарних частинок, за всі процеси взаємодії нейтрино з речовиною.
Гравітаційні взаємодії з усіх інших тилів фундаментальних взаємодій найслабкіші. Порівняльну константу цієї взаємодії знаходять за виразом ,де r – гравітаційна стала; М – маса нуклона, за підрахунками а =2·10-39. Гравітаційні взаємодії із збільшенням відстані повільно зменшуються, тому радіус їх дії необмежений. Час реалізації взаємодії ~108років. Чим слабкіші взаємодії, тим довший час потрібний для здійснення зумовленої ними реакції. У фізиці мікрочастинок гравітаційними силами нехтують, хоч цієї взаємодії зазнають усі частинки.
26.Ядерні сили та їх властивості. Моделі ядра. Ядерні реакції поділу і синтезу. Ланцюгова реакція. Ядерна енергетика і екологія. Проблеми термоядерних реакцій
Досліди Е. Резерфорда, які утвердили ядерну модель атома, показали, що практично вся маса атома зосереджена в його ядрі, який має позитивний заряд. Подальші його дослідження взаємодії альфа-частинок з атомами Нітрогену увінчалися відкриттям протона — другої елементарної частинки, відкритої після електрона.
Протон (від грец. рг>tos — перший) — елементарна частинка, що є ядром атома Гідрогену; має позитивний заряд, що чисельно дорівнює заряду електрона
Відкриття на початку XX ст. ізотопів засвідчило, що їхні атомні маси кратні масі ядра атома Гідрогену. Тому Е. Резерфорд припустив, що ядра всіх хімічних елементів складаються із протонів. Протонно-електронна модель атома добре узгоджувалася з експериментальними даними щодо властивостей Гідрогену. Проте вона зіткнулася з низкою труднощів у поясненні будови ядер важчих хімічних елементів. Тому він висунув припущення про існування нейтронів — елементарних частинок, які також входять до складу ядра.
Ізотопи (від грец. isos — однаковий і topos — місце) — різновиди одного й того самого хімічного елемента, що відрізняються за атомними масами
Нейтрон (від лат. пеШгит — ні те, ні інше) — нестабільна електрично нейтральна, тобто така, що не має ні позитивного, ні негативного заряду, елементарна частинка
У сучасній фізиці протони і нейтрони в ядрі називають нуклонами (від лат. шкіеш — ядро)
Число нуклонів у ядрі атома дорівнює його масовому числу А. Число протонів у ядрі атома дорівнює заряду ядра 2. Число нейтронів N = А-Z
У тому ж році радянський вчений Д. Д. Іваненко (українець за походженням, народився в Полтаві) і німецький фізик В. Гейзенберг незалежно один від одного запропонували оболонкову протонно-нейтронну модель ядра атома. Вони припустили, що атомне ядро складається з нуклонів — протонів і нейтронів, які розміщуються певними групами й утворюють ядерні оболонки. Кожен нуклон перебуває в певному квантовому стані, який характеризується енергією та набором інших квантових величин.
Згідно з цією моделлю, загальне число нуклонів, тобто сума протонів і нейтронів у ядрі атома, дорівнює масовому числу атома А; число протонів дорівнює заряду ядра атома Z, число нейтронів N = А — Z.
Заповнення ядерних оболонок підлягає певній закономірності — принципу Паулі: два тотожні нуклони не можуть одночасно перебувати в однаковому квантовому стані, тобто характеризуватися одним і тим самим набором квантових чисел. Тому існує ряд чисел — 2, 8, 20, 28, 40, 50, 82, 126, названих магічними, які визначають максимальне число нуклонів у заповнених оболонках.
Перехід ядра атома з одного стану в інший, наприклад із стабільного у збуджений чи навпаки, за оболонковою моделлю пояснюють як квантовий перехід нуклона з однієї оболонки на іншу. Щоразу, коли число протонів чи нейтронів стає магічним, відбувається стрибкоподібна зміна величин, які характеризують властивості ядра. Цим, зокрема, пояснюють фізичну причину існування періодичності у властивостях хімічних елементів, відображену періодичною системою Д. І. Менделєєва.
Атомна енергія зумовлюється ядерними силами, які діють між нуклонами, тобто нейтронами, і протонами.
Енергія зв'язку, яка припадає на 1 нуклон, неоднакова для різних ядер. Вона найбільша для ядер середньої ваги (8,6 Мев); для найважчих ядер — бл. 7,5 МеВ; для легких ядер вона змінюється від 1,1 МеВ (дейтерій) до 7,0 МеВ (4He). Перетворення ядер з меншою енергією зв'язку, яка припадає на 1 нуклон, в ядра з більшою енергією зв'язку супроводиться виділенням енергії. Наприклад, якщо поділити ядро з атомна маса А = 200 і середньою енергією зв'язку нуклонів 7,5 МеВ на два ядра з середньою енергією 8,6 МеВ, то при цьому виділиться енергія Е = 200 X(8,6—7,5) = 220 МеВ. Якщо утворити ядро гелію з двох ядер дейтерію, то виділиться енергія Е = 4 (7—2·1,1) = 23,6 МеВ.
Для одержання атомної енергії можна користуватися ядерними реакціями поділу і ядерними реакціями синтезу. Реакції синтезу можуть відбуватися тільки тоді, коли ядра наближаються одне до одного на відстань, меншу за 10-13 см, на якій починають діяти ядерні сили. Зближенню ядер протидіють кулонівські сили відштовхування; тому, щоб ці сили подолати, ядра повинні мати достатню енергію. Одержання вільних нейтронів і прискорення руху заряджених частинок вимагає витрати енергії. Імовірність попадання таких частинок у ядра дуже мала. Тому витрачена енергія перевищує енергію, яка виділяється при ядерних реакціях. Енергетичний виграш можна дістати тільки в тому випадку, коли перетворення відбувається внаслідок ланцюгових реакцій. Реакції синтезу можуть бути ланцюговими при дуже високих т-рах — в десятки і навіть сотні мільйонів градусів (див. Термоядерні реакції). При цих умовах речовина існує у вигляді плазми, і енергія окремих частинок плазми (ε = 3/2 kT) достатня для подолання кулонівського відштовхування. Такі високі т-ри існують в надрах зірок, однією з яких є Сонце. Саме внаслідок термоядерних реакцій синтезу Сонце випромінює енергію. В галузі оволодіння керованими термоядерними реакціями синтезу вже розв'язано одну з основних проблем — термічну ізоляцію плазми, яка здійснюється за допомогою магнітних полів. Особливо важливим у реакціях синтезу є те, що як «пальне» для них можна використовувати дейтерій у практично необмеженій кількості. Дейтерій же міститься у важкій воді, яка є домішкою до води морів і [океан]ів. Ланцюгові реакції поділу можуть відбуватися тому, що поділ кожного ядра супроводиться виділенням кількох нейтронів, які при захваті їх іншими ядрами знову можуть спричинити поділ з виділенням нових нейтронів, і т д. Якщо створити умови, при яких кількість виділених нейтронів, що спричиняють поділ нових ядер, буде, в середньому більша від одиниці на один поділ, то ланцюгова реакція безперервно розвиватиметься. Якщо ж ланцюгова реакція розвивається дуже швидко, то вона набуває характеру вибуху, напр. в атомній бомбі. Після вибуху атомної бомби виникає дуже висока т-ра. яка є необхідною умовою протікання термоядерних реакцій; це використовується поки що лише у водневій бомбі. Швидкість ланцюгових реакцій поділу регулюють поки що тільки в ядерних реакторах. Енергія, що виділяється внаслідок цих реакцій, відводиться від реактора у вигляді тепла за допомогою теплоносіїв, якими можуть бути вода, пара, рідкі метали, гази тощо. Ця теплова енергія використовується на ядерних електростанціях і в атомних двигунах.