Молекулярная физика и термодинамика – 24 ч

Государственное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 28.

Василеостровского района

Санкт-Петербурга

«СОГЛАСОВАНО» Методист по физике ЦПК Василеостровского района   __________ Н.А.Скрябина	«ДОПУЩЕНО» Председатель президиума РЭС   _____________________В.Е.Фрадкин   «_____»_____________200_ г.   Председатель секции по ____ РЭС   ______________ (_________________) Протокол №____ от «____»_____200_г.
«УТВЕРЖДЕНО» на педсовете ОУ № ______ протокол №______ от «____»__________200_г.   Директор ОУ№ 28________________ Р.М.Козлова

Программа

элективного курса для учащихся 10-11-х классов

«ГОТОВИМСЯ К ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ»

(68+68 часов)

 

Авторы

Терновая Людмила Николаевна,

Бурцева Елена Николаевна,

Пивень Владимир Алексеевич.

Под ред. В.А. Касьянова

 

печатается по изданию

Терновая, Л.Н. Физика. Подготовка к ЕГЭ Элективный курс. /Л.Н. Терновая, Е.Н. Бурцева, В.А. Пивень; под ред. В.А. Касьянова. — М.: Издательство «Экзамен», 2007. — 128 с. (Серия «Элективный курс»)

 

Введение

Одна из проблем профилизации старших классов большинства общеобразовательных школ во многих случаях — недостаточное число учащихся для ком­плектования профильных классов. Поэтому удовлетво­рить запросы учащихся, собирающихся продолжить обучение в вузах и нуждающихся в изучении физики на профильном уровне, можно с помощью элективных курсов, дополняющих базовый уровень. Одним из таких курсов может быть «Готовимся к ЕГЭ по физике», где уровень обучения повышается не столько за счет расширения теоретической части курса физики, сколько за счет уг­лубления практической — решения разнообразных физических задач.

Мы предлагаем программу элек­тивного курса, рассчитанную на учащихся Х-XI классов, календарно-тематическое планирование этого курса, а также тексты работ для текущего и итогового контроля, которые могут одновременно служить репетиционными работами для подготовки к ЕГЭ. В конце изучения кур­са проводится тестирование.

 

Программа элективного курса «Готовимся к ЕГЭ по физике»

 

Цель элективного курса

— обеспечить дополнительную поддержку учащих­ся классов универсального обучения для сдачи ЕГЭ по физике (эта часть программы напечатана прямым шрифтом и предусматривает решение задач главным образом базового и отчасти повышенного уровня);

— развить содержание курса физики для изучения на профильном уровне (эта часть программы выде­лена курсивом и предусматривает решение задач по­вышенного и высокого уровня).

 

Методические особенности изучения курса

Курс опирается на знания, полученные при изуче­нии курса физики на базовом уровне. Основное средство и цель его освоения - решение задач. Лекции предназначены не для сообщения новых знаний, а для повторения тео­ретических основ, необходимых для выполнения прак­тических заданий, поэтому носят обзорный характер при минимальном объеме математических выкладок. Теоретический материал удобнее обобщить в виде таб­лиц, форму которых может предложить учитель, а заполнить их должен ученик самостоятельно. Ввиду предельно ограниченного времени, отводимого на про­хождение курса, его эффективность будет определяться именно самостоятельной работой ученика, для которой потребуется не менее 3-4 ч в неделю.

В процессе обучения важно фиксировать внимание обучаемых на выборе и разграничении физической и математической модели рассматриваемого явления, отработать стандартные алгоритмы решения физиче­ских задач в стандартных ситуациях и в измененных или новых ситуациях (для желающих изучить предмет и сдать экзамен на профильном уровне). При решении задач рекомендуется широко использовать аналогии, графические методы, физический эксперимент. Экспериментальные задачи включают в соответствующие разделы. При отсутствии в школе необходимой техни­ческой поддержки эксперимента рекомендуется ис­пользовать электронные пособия.

При изучении курса, рас­считанном на два года (Х—XI классы), программа преду­сматривает 136 ч (68 +68 ч) аудиторных занятий, и ее выполнение позволяет довести курс физики до уровня профильного класса.

Распределение часов для изучения различных раз­делов программы не является жестко детерминирован­ным. Оно может варьироваться в зависимости от подго­товленности и запросов учащихся.

 

Формы и виды самостоятельной работы и ее контроля

Самостоятельная работа предусматривается в виде выполнения домашних заданий. Минимально необхо­димый объем домашнего задания - 7-10 задач (1-2 за­дачи повышенного уровня с кратким ответом (тип В), 1-2 задачи повышенного или высокого уровня с развер­нутым ответом (тип С), остальные задачи базового уровня с выбором ответа (тип А).

Предусматриваются виды контроля, позволяющие оценивать динамику усвоения курса учащимися и по­лучить данные для определения дальнейшего совер­шенствования содержания курса:

— текущие (десятиминутные) контрольные работы в форме тестовых заданий с выбором ответа (подробнее работы представлены в следующих пособиях: Касьянов В.А. и др.) Физика: Тетрадь для контрольных работ. Базовый уровень. 10-11 класс: тесты». - М.:Дрофа, 2006; «Физика. Тетрадь для контрольных работ. Профиль­ный уровень. 10-11 класс». - М.: Дрофа, 2006;

— получасовые контрольные работы-тесты (по окончании каждого раздела);

— итоговое тестирование в форме репетиционного экзамена.

Ввиду малочисленности группы учащихся, доста­точно двух вариантов работы по 6 задач по любой теме (4 - тип А, 1 — тип В, 1 - тип С).

Оценивание задач контрольной работы: задачи ти­па А -1 балл, типа В - 2 балла, типа С - 4 балла.

Критерии оценивания контрольной работы:

Оценка «5» - 9– 10 баллов,

оценка «4» - 7-8 баллов,

оценка «3» - 4-6 баллов,

оценка «2» - 0-3 балла.

Так как целью контрольной работы в данном слу­чае является не столько оценка и сравнение достиже­ний учащихся, сколько предоставление им возможно­сти испытать свои силы, то нет смысла стремиться к безукоризненной равноценности содержания вариан­тов. Напротив, целесообразно охватить заданиями возможно более широкий круг вопросов, а на дом за­дать решить задачи другого варианта контрольной работы.

Для итогового тестирования рекомендуем использо­вать два или более вариантов по 10 заданий в каждом.

Распределение задач итогового тестирования по разделам:

тип А (с выбором ответа—7 задач): механика — 1 задача, молекулярная физика (1), электродинамика (электростатика или постоянный ток - 1, заряженные частицы и токи в магнитном поле или электромагнит­ная индукция — 1), колебания и волны (1), оптика (1), квантовая физика — 1 задача;

тип В (с кратким свободным ответом — 2 задачи): механика, молекулярная физика, электростатика, по­стоянный ток (1), магнитное поле, электромагнитная индукция, колебания и волны, оптика (1 задача из лю­бого раздела);

тип С (с развернутым свободным ответом –1 зада­ча): задача высокого уровня сложности из любого раз­дела или комбинированная задача с применением за­конов физики из разных разделов или экспериментальная задача (по фотографии экспери­ментальной установки).

Оценивание задач экзаменационной работы: задача типа А - 1 балл, типа В - 2 балла, типа С - 3 балла.

Критерии оценивания работы - итогового тестирования:

оценка «5» — 13-15 баллов,

«4» - 9-12 баллов

«3» - 6-8 баллов

«2» - 0-5 баллов.

 

 

Содержание программы

X-XI классы (68 + 68 ч, 2 ч в неделю)

Эксперимент— 2ч

Основы теории погрешностей. Погрешности прямых и косвенных измерений. Представление результатов измерений в форме таблиц и графиков.

2. Механика – 22 ч

Кинематика поступательного и вращательного движения. Уравнения движения. Графики основных кинематических параметров.

Динамика. Законы Ньютона. Силы в механике: си­лы тяжести, упругости, трения, гравитационного притяжения. Законы Кеплера.

Статика. Момент силы. Условия равновесия тел. Гидростатика.

Движение тел со связями - приложение законов Ньютона.

Законы сохранения импульса и энергии и их со­вместное применение в механике. Уравнение Бернулли - приложение закона сохранения энер­гии в гидро- и аэродинамике.

 

Молекулярная физика и термодинамика – 24 ч

Статистический и динамический подход к изучению тепловых процессов. Основное уравнение MKT газов.

Уравнение состояния идеального газа. Следствие из основного уравнения MKT. Изопроцессы. Определе­ние экстремальных параметров в процессах, не являющихся изопроцессами.

Газовые смеси. Полупроницаемые перегородки.

Первый закон термодинамики и его применение для различных процессов изменения состояния систе­мы. Термодинамика изменения агрегатных состояний веществ. Насыщенный пар.

Второй закон термодинамики. Расчет КПД тепло­вых двигателей, круговых процессов и цикла Карно.

Поверхностный слой жидкости, поверхност­ная энергия и натяжение. Смачивание, Капил­лярные явления. Давление Лапласа.

 

Электродинамика –32 ч

Электростатика. Напряженность и потенциал электростатического поля точечного и распределенных зарядов. Графики напряженности и потенциала. Принцип суперпозиции электрических полей. Энергия взаимодействия зарядов.

Конденсаторы. Энергия электрического поля. Па­раллельное и последовательное соединения кон­денсаторов. Перезарядка конденсаторов. Движение зарядов в электрическом поле.

Постоянный ток. Закон Ома для однородного участ­ка и полной цепи. Расчет разветвленных электриче­ских цепей. Правила Кирхгофа. шунты и доба­вочные сопротивления. Нелинейные элементы в цепях постоянного тока.

Магнитное поле. Принцип суперпозиции магнит­ных полей. Силы Ампера и Лоренца. Суперпозиция электрического и магнитного полей.

Электромагнитная индукция. Применение зако­на электромагнитной индукции в задачах о движении металлических перемычек в магнит­ном поле. Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

Колебания и волны – 20 ч

Механические гармонические колебания. Простей­шие колебательные системы. Кинематика и динамика механических колебаний, превращения энергии. Резо­нанс.

Электромагнитные гармонические колебания. Ко­лебательный контур, превращения энергии в колеба­тельном контуре. Аналогия электромагнитных и меха­нических колебаний.

Переменный ток. Резонанс напряжений и то­ков в цепях переменного тока. Векторные диа­граммы.

Механические и электромагнитные волны. Эф­фект Доплера.

 

6. Оптика – 22 ч

Геометрическая оптика. Закон отражения и пре­ломления света. Построение изображений неподвиж­ных и движущихся предметов в тонких линзах, пло­ских и сферических зеркалах. Оптические системы. Прохождение света сквозь призму.

Волновая оптика. Интерференция света, условия интерференционного максимума и минимума. Расчет интерференционной картины (опыт Юнга, зер­кало Ллойда, зеркала, бипризма Френеля, коль­ца Ньютона, тонкие пленки, просветление оптики). Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света.

 

7. Квантовая физика – 11 ч

Фотон. Давление света. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Применение постулатов Бора для расчета линейча­тых спектров излучения и поглощения энергии водородоподобными атомами. Волны де Бройля для классической и релятивистской частиц.

Атомное ядро. Закон радиоактивного распада. Применение законов сохранения заряда, массового числа, импульса и энергии в задачах о ядерных пре­вращениях.

 

Итоговое тестирование – 3 ч

 

 

Тематическое и поурочное планирование учебного материала при прохождении курса в течение двух лет

(X - XI классы, 68 + 68 ч, 2 ч в неделю)

X класс

Дата	№ урока.	Тема	Вид занятия	Примечание
X класс (68ч, 2 ч в неделю)
I. Эксперимент(2 ч)
	1/1	Эксперимент	Лекция 1
	2/2
II. Механика(22 ч)
	3/1	Кинематика.	Лекция 2
	7/5	Кинематика	Практическое занятие 1
	8/6	Кинематика	Практическое занятие 2
	9/7	Графики и уравнения основных кинематических параметров	Практическое занятие 3
	10/8	Графики и уравнения основных кинематических параметров	Практическое занятие 4
	11/9	Динамика	Лекция 4
	12/10	Динамика	Практическое занятие 5
	13/11	Движение связанных тел	Практическое занятие 6
	14/12	Статика.	Лекция 5
	15/13	Статика	Практическое занятие 7
	16/14	Статика	Практическое занятие 8
	17/15	Гидростатика.	Лекция 6
	18/16	Гидростатика	Практическое занятие 9
	19/17	Гидростатика	Практическое занятие 10
	20/18	Законы сохранения	Лекция 7
	21/19	Законы сохранения	Практическое занятие 11
	22/20	Законы сохранения	Практическое занятие 12
	23/21	Уравнение Бернулли	Практическое занятие 13
	24/22	Контрольная работа № 1 «Механика»
III. Молекулярная физика и термодинамика (24 ч)
	25/1	Основы MKT. Газо­вые законы	Лекция 8
	26/2	Основное уравнение MKT	Практическое занятие 14
	27/3	Уравнение состоя­ния идеального га­за.	Практическое занятие 15
	28/4	Газовые законы	Практическое занятие 16
	29/5	Газовые законы	Практическое занятие 17
	30/6	Определение экстремальных параметров	Практическое занятие 18
	31/7	Определение экстремальных параметров	Практическое занятие 19
	32/8	Полупроницаемые перегородки	Практическое занятие 20
	33/9	Полупроницаемые перегородки	Практическое занятие 21
	34/10	Первый и второй законы термодина­мики	Лекция 9
	35/11	Первый закон термо­динамики	Практическое занятие 22
	36/12	Первый закон термо­динамики	Практическое занятие 23
	37/13	Агрегатные состояния вещества.	Практическое занятие 24
	38/14	Агрегатные состояния вещества.	Практическое занятие 25
	39/15	Второй закон термодинамики	Практическое занятие 26
	40/16	Второй закон термодинамики	Практическое занятие 27
	41/17	Круговые процессы	Практическое занятие 28
	42/18	Круговые процессы	Практическое занятие 29
	43/19	Тепловые двигатели	Практическое занятие 30
	44/20	Насыщенный пар.	Практическое занятие 31
	45/21	Насыщенный пар.	Практическое занятие 32
	46/22	Поверхностный слой жидкости	Лекция 10
	47/23	Поверхностный слой жидкости	Практическое занятие 33
	48/24	Контрольная рабо­та № 2 «Молекуляр­ная физика»
IV. Электродинамика (20ч)
	49/1	Электростатика.	Лекция 11
	50/2	Конденсаторы	Лекция 12
	51/3	Электростатика	Практическое занятие 34
	52/4	Электростатика	Практическое занятие 35
	53/5	Энергия взаимодействия зарядов	Практическое занятие 36
	54/6	Энергия взаимодействия зарядов	Практическое занятие 37
	55/7	Соединение конденсаторов	Практическое занятие 38
	56/8	Соединение конденсаторов	Практическое занятие 39
	57/9	Равновесие зарядов в электрическом поле	Практическое занятие 40
	58/10	Движение электрических зарядов в электрическом поле	Практическое занятие 41
	59/11	Движение электрических зарядов в электрическом поле	Лекция 13
	60/12	Постоянный ток	Практическое занятие 42
	61/13	Закон Ома для участка цепи	Практическое занятие 43
	62/14	Закон Ома для участка и полной цепи	Практическое занятие 44
	63/15	Правила Кирхгофа	Практическое занятие 45
	64/16	Правила Кирхгофа	Практическое занятие 46
	65/17	Перезарядка конденсаторов	Практическое занятие 47
	66/18	Нелинейные элементы в цепях постоянного тока	Практическое занятие 48
	67/19	Нелинейные элементы в цепях постоянного тока	Практическое занятие 49
	68/20	Контрольная работа № 3 «Электродинамика (электростатика, постоянный ток)»

 

XI класс

 

Дата	№ урока	Тема	Вид занятия	Примеча ния
XI класс (68ч, 2 ч в неделю)
	V. Электродинамика(12ч)
		1/1	Магнитное поле.	Лекция 1
		2/2	Сила Ампера	Практическое занятие 1
		3/3	Сила Лоренца	Практическое занятие 2
		4/4	Суперпозиция электрического и магнитного полей	Практическое занятие 3
		5/5	Суперпозиция электрического и магнитного полей	Практическое занятие 4
		6/6	Электромагнитная индукция	Практическое занятие 5
		7/7	Электромагнитная индукция	Практическое занятие 6
		8/8	Электромагнитная индукция	Лекция 2
		9/9	Движение металлических перемычек в магнитном поле	Практическое занятие 7
		10/10	Движение металлических перемычек в магнитном поле	Практическое занятие 8
		11/11	Самоиндукция	Практическое занятие 9
		12/12	Контрольная работа № 4 «Электродинамика»
	VI. Колебания и волны (20 ч)
		13/1	Механические коле­бания	Лекция 3
		14/2	Кинематика механических колебаний	Практическое занятие 10
		15/3	Кинематика механических колебаний	Практическое занятие 11
		16/4	Математический и пружинный маятники	Практическое занятие 12
		17/5	Динамика механических колебаний	Практическое занятие 13
		18/6	Динамика механических колебаний	Практическое занятие 14
		19/7	Превращения энергии при механических колебаниях	Практическое занятие 15
		20/8	Превращения энергии при механических колебаниях	Практическое занятие 16
		21/9	Электромагнитные свободные колебания	Лекция 4
		22/10	Электромагнитные вынужденные колебания и автоколебания	Лекция 5
		23/11	Электромагнитные колебания в контуре	Практическое занятие 17
		24/12	Превращения энергии в колебательном контуре	Практическое занятие 18
		25/13	Превращения энергии в колебательном контуре	Практическое занятие 19
		26/14	Переменный ток. Резонанс напряжений и токов	Практическое занятие 20
		27/15	Векторные диаграммы	Практическое занятие 21
		28/16	Механические волны	Лекция 6
		29/17	Электромагнитные волны	Лекция 7
		30/18	Механические волны	Практическое занятие 22
		31/19	Электромагнитные волны	Практическое занятие 23
		32/20	Контрольная работа № 4 «Колебания и волны».
	VII. Оптика (22 ч)
		33/1	Законы геометрической оптики. Построение изображений	Лекция 8
		34/2	Оптические системы	Лекция 9
		35/3	Законы отражения.	Практическое занятие 24
		36/4	Построение изобра­жений в плоских зеркалах	Практическое занятие 25
		37/5	Законы преломления.	Практическое занятие 26
		38/6	Кажущаяся глубина водоема	Практическое занятие 27
		39/7	Полное внутреннее отражение	Практическое занятие 28
		40/8	Полное внутреннее отражение	Практическое занятие 29
		41/9	Призма, плоскопараллельная пластина	Практическое занятие 30
		42/10	Построение изобра­жений в тонких линзах	Практическое занятие 31
		43/11	Построение изобра­жений в сферических зеркалах	Практическое занятие 32
		44/12	Линзы	Практическое занятие 33
		45/13	Линзы	Практическое занятие 34
		46/14	Оптические системы	Практическое занятие 35
		47/15	Оптические системы	Практическое занятие 36
		48/16	Волновая оптика	Лекция 10
		49/17	Расчет интерференционной картинки	Практическое занятие 37
		50/18	Расчет интерференционной картинки	Практическое занятие 38
		51/19	Дифракционная решетка	Практическое занятие 39
		52/20	Дифракционная решетка	Практическое занятие 40
		53/21	Дисперсия света	Практическое занятие 41
		54/22	Контрольная рабо­та № б «Оптика»
	VIII. Квантовая физика (11 ч)
		55/1	Квантовая физика	Лекция 11
		56/2	Фотоэффект	Практическое занятие 42
		57/3	Уравнение Эйнштейна	Практическое занятие 43
		58/4	Волны де Бройля	Практическое занятие 44
		59/5	Физика атома и атомного ядра	Лекция 12
		60/6	Применение постулатов Бора	Практическое занятие 45
		61/7	Энергия связи атомного ядра	Практическое занятие 46
		62/8	Закон радиоактивного распада	Практическое занятие 47
		63/9	Применение законов распада в задачах о ядерных превращениях	Практическое занятие 48
		64/10	Ядерные реакции	Практическое занятие 49
		65/11	Контрольная работа № 7 «Квантовая физика»
		66/1	Итоговое тестирова­ние
		67/2
		68/3

 

Методические рекомендации

 

I. Эксперимент (2ч)

На уроке кратко поясняют понятия абсолютной и относительной погрешностей, погрешностей прямых измерений (на примерах измерения различных физических величин соответствующими приборами); вводят понятие среднего значения физической вели­чины при прямых измерениях; приводят примеры представления результатов различных физических величин в форме таблиц и графиков. Акцент следует сделать на практическом применении основ теории погрешностей: сравнение результатов измерений и значимые и незначимые различия, учет погрешностей измерений при построении графиков. При практической оценке погрешности непосредственного измерения достаточно довольствоваться максимальной погрешностью отсчета по шкале, равной ± 1 цене деления прибора (в том числе и для электроизмерительных приборов). Необходимо привести примеры записи результата измерения с указанием абсолютной погрешности, обратив внимание на число значащих цифр в значении измеренной величины и в погрешности.

Экспериментальные задачи по различным разделам (фотографии, таблицы, схемы) в дальнейшем рассматривают на практических занятиях.

 

II. Механика (22 ч)

При решении задач по механике полезно при возможности решать одну и ту же задачу в разных сис­темах отсчета.

В решении задач по кинематике предпочтительней использовать не формулы пути, пройденного при рав­номерном или равноускоренном движении, а уравне­ния движения, определяющие координаты движущего­ся тела в зависимости от времени.

Решить задачи по кинематике поступательного вращательного движения, в том числе задания в форме графиков и таблиц. Обратить внимание учащихся важность использования при решении задач «первых принципов» — основных законов и определений физи­ческих величин. Особенно удобно это сделать при вычислении средней скорости движения в случаях, когда либо пройденный путь, либо время движения разбива­ется на несколько частей, продемонстрировав типич­ную ошибку – нахождение средней скорости как сред­него арифметического скоростей на различных отрезках пути или времени..

В разделе «Динамика» особое внимание следует уделить выталкивающей силе - вопросу, изученному в основной школе и требующему повторения.

При решении задач основное внимание следует уделить правильной записи второго закона Ньютона в проекциях на выбранные координатные оси. Необходимо также рас­смотреть задачи в графическом и табличном представ­лении.

Рассмотреть движение тел со связями, как прило­жение законов Ньютона. Обратить внимание учащихся на необходимость отыскания пар взаимодействующих тел и, соответственно, включение в уравнение движения только приложенных к телу реально существующих сил (ни в коем случае не их составляющих типа «скатывающей силы» или силы нормального давления, приложенной не к телу, а к опоре).

В разделе «Статика» следует обратить внимание на понятие момента силы и вопрос о равновесии тела с закрепленной осью вращения.

При решении задач следует уделить внимание правильному примене­нию уравнений, описывающих условия равновесия тел с закрепленной осью вращения. Обратить внимание на произвольность выбора оси вращения в задачах по ста­тике. Рассмотреть задачи о сообщающихся сосудах и действии архимедовой силы.

В разделе «Законы сохранения» при рассмотрении закона сохранения импульса не ­ обходимо обратить внимание учеников на понятие замкнутой системы и на правильность записи закона сохранения импульса в проекциях на выбранные оси.

Следует уделить время решению задач по небесной механике, в том числе с использованием законов Кеплера; подробно остановиться на совместном примене­нии законов сохранения в механике: упругий и неуп­ругий нецентральные удары, разделение неподвижного и движущегося тела на две или более частей, реактивное движение, уравнение Бернулли и его частные случаи — истечение жидкости из отверстия в сосуде, течение жидкости в горизонтальных трубах разного диаметра, измерение давления жидкости в трубах.

Необходимо рассмотреть задачи на соударение (упругое и неупругое) тел, на разрыв тела на части, реактивное движение; взаимные превращения механической энергии (закон сохранения энергии). Под­черкнуть, что идеально упругие и идеально неупругие взаимодействия - всего лишь модели реальных взаимодействий, рассмотреть образец решения задачи о частично неупругом взаимодействии. При решении задач на применение закона сохранения механической энергии обратить внимание произвольность выбора начала отсчета потенциальной энергии тела в поле тяготения. Показать, что многих случаях использование закона сохранения энергии приводит к ответу быстрее и проще, чем использование второго закона Ньютона и формул кинематики.

III. Молекулярная физика (24 ч)

В разделе «Молекулярная физика и термоди­намика» целесообразно остановиться на двух подходах к изучению тепловых явлений — статистическом и тер­модинамическом; решить задачи о процессах в газе, не являющихся изопроцессами.

При рассмотрении темы «Основы МКТ» необходимо обратить внимание на статистиче­ский характер основного уравнения MKT, на меха­низм давления газа; указать на применимость моде­ли идеального газа в любых случаях, когда рассматривается система невзаимодействующих час­тиц свободных электронов, фотонов и т.п. Уравне­ние состояния идеального газа рассмотреть как след­ствие основного уравнения MKT. Целесообразно этот вопрос рассмотреть в виде задачи на практическом занятии. Подробнее следует уделить внимание при­менению уравнения состояния идеального газа к га­зовым смесям.

Необходимо рассмотреть условие равновесия смеси газов в сосуде, разделенном полупроницаемой перегородкой. Полупроницаемыми называют перегородки, че­рез которые одни вещества (газы) могут проникать, а другие не могут. Например, металлы палладий и никель проницаемы только для водорода инепроницаемы для других газов, а серебро проницаемо только для кислоро­да. Когда с обеих сторон от перегородки установятся одинаковые концентрации проникающего через него газа, потоки газа в обе стороны выравниваются и устанавливается динамическое равновесие, т.е. результирующий поток через перегородки равен нулю. Другие газы при этом не проникают через перегородки, их парциальные давления и, соответственно, полные давления по разные стороны от перегородки могут быть различными.

При решении задач по термодинамике об измене­ниях агрегатного состояния вещества нужно обратить внимание учащихся на используемое при решении этих задач уравнение теплового баланса (это не что иное, как частный случай первого закона термодина­мики). Особого внимания требуют задачи с не опреде­ленным в условии конечным равновесным состоянием вещества.

Вопрос, требующий особого внимания - принципиальное отличие внутренней энергии от теплоты. Необходимо подчеркнуть, что внутренняя энергия функция состояния системы, а теплота и работа – способы изменения внутренней энергии, значение которых зависит не только от начального и конечного стояний системы, но и от пути перехода системы из одного состояния в другое.

Круговые процессы могут быть представлены в раз­личных координатах (p,V; V,T; p,T). Необходимо четко объяснять ученикам, что работа газа в круговом про­цессе определяется по площади полученной фигуры из участков графика только в координатах (р,V).

При решении задач на расчёт КПД тепловых двигателей, в том числе работающих по циклу Карно (идеальный тепловой двигатель), нужно обратить внимание на невозможность нахождения КПД реальной тепловой машины по максимальной и минимальной температурам рабочего тела. Необходимо указать на КПД идеальной тепловой машины как на максимальный КПД реального теплового двигателя, работающего в том же интервале температур.

В теме «Насыщенный пар» особое внимание надо уделить различию между насыщенным в ненасыщенным паром, различию между паром и газом, понятиям относительной и абсолютной влажности.

При решении задач в теме «Свойства жидкостей» следует в краткой, но доступной форме объяснить особенности молекулярного строения жидкостей, фи­зическую природу дополнительной (избыточной) энер­гии молекул жидкости в ее поверхностном слое и, соответственно, образования поверхностной энергии свободной поверхности жидкости, сил поверхностного натяжения. Вопросы смачивания и несмачивания следует увязать с различием в силах притяжения ме­жду молекулой жидкости и молекулой (атомом) твер­дого вещества, с одной стороны, и между молекулами жидкости, с другой. Формулу Лапласа для давления под искривленной поверхностью жидкости можно привести без вывода, только для сферической поверх­ности. Объяснение капиллярных явлений дать со ссылкой на давление Лапласа; формулу высоты подъ­ема (опускания) жидкости в капилляре вывести как пример применения формулы Лапласа. Привести примеры проявления капиллярных явлений в приро­де, технике, бытовых условиях. Решить эксперимен­тальные задачи на определение коэффициента по­верхностного натяжения.

 

IV. Электродинамика (32 ч)

В разделе «Электростатика» обратить внимание на физический смысл потен­циала - потенциальной энергии единичного заряда в данной точке поля, на расчет энергии взаимодействия зарядов и её изменения. Работу перемещения заряда в электрическом поле рассмотреть на примере однородного поля конденсатора.

Кроме рассмотрения поля точечного заряда необходимо рассмотреть расчет напряженности и потенциала поля распреде­ленных зарядов на примерах равномерно заряженных сферы, плоскости, бесконечной тонкой нити, тонкого кольца. Для решения этих задач необходимо ввести понятия линейной и поверхностной плотности заряда. Обратить внимание: в отличие от напряженности по­тенциал внутри заряженной сферы не равен нулю!

Рассматривая суперпозицию электрических полей, полезно вернуться к пройденному ранее материалу и решить комбинированные задачи на суперпозицию электрического и гравитационного полей.

Решить задачи на определение энергии электриче­ского поля конденсатора и движение зарядов в электрическом поле плоского конденсатора.

Перезарядку конденсаторов объясняют в этой теме как результат перемещения заряда в электрических цепях, не содержащих источников ЭДС, под действием кулоновских сил как внутренних сил системы. Задачи о превращениях энергии при перезарядке конденсаторов в этом курсе следует усложнить, вклю­чив в цепь источники тока для того, чтобы учесть рабо­ту сторонних сил. Закон сохранения энергии в этом случае целесообразно записывать в форме, аналогич­ной форме записи первого закона термодинамики:

ΔW = A + Q,

где ΔW — изменение энергии системы, А - работа сто­ронних сил, Q — выделившееся при перезарядке коли­чество теплоты (аналогично ΔU = A + Q).

В разделе «Постоянный ток» следует рассмотреть параллельное и последовательное соединения проводников, обратив внимание на расчет работы и мощности тока на участках разветвлённой цепи. Также целесообразно вклю­чить прикладные вопросы о расчете шунтов и добавоч­ных сопротивлений (способ изменения цены деления амперметра или вольтметра). Обратить внимание на построение эквивалентных схем, используя точки равного потенциала. Пояснить прин­цип использования точек равного потенциала примером.

Расчет разветвленных цепей постоянного тока можно провести с применением правил Кирхгофа. Достаточно использовать схемы с тремя контурами (один внешний, два внутренних) как наиболее простые для применения правил Кирхгофа. В этом случае по­лучается система трех уравнений (одно - по первому правилу для одного из узлов цепи, два других — по вто­рому правилу для двух из трех контуров). Рекоменду­ется после составления системы уравнений в общем виде подставить числовые значения для упрощения решения полученной системы.

Следует рассмотреть задачи о нелинейных элемен­тах в цепях постоянного тока (идеальном полупровод­никовом диоде, газоразрядной трубке и т.д.) при пря­мом и обратном включениях.

В разделе «Магнитное поле» необходимо рассмотреть принцип суперпозиции магнитных полей - реше­ние качественных задач с применением правила правой руки или правого винта.

Решение задач на силу Ампера и Лоренца - обязательно с рисунком (демонстрация правила левой руки).

Необходимо решить задачи о движении частиц при одновременном дейст­вии на них электрического и магнитного полей (случаи движения частицы по винтовой линии или по прямой).

В теме «Электромагнитная индукция» важно предупредить распространенную ошибку учащихся: возникновение ЭДС индукции – следствие изменения магнитного потока, а не его существования.

Обязательно провести решение задач по теме с использова­нием графических, табличных и экспериментальных заданий.

Исследуя движение металлических перемычек (под­вижный проводник в замкнутом контуре в магнитном поле) и применяя закон электромагнитной индукции, следует при определении ЭДС индукции использовать эквивалентные схемы: существование ЭДС индукции эквивалентно действию источника тока с ЭДС, равной ЭДС индукции, возникающей на данном участке цепи. Знаки полюсов определяют, применяя правило Ленца и правило левой руки. Составив эквивалентную схему, для ответа на поставленный в задаче вопрос, можно воспользовать­ся правилами Кирхгофа. Следует рассмотреть частный случай: возникновение разности потенциалов на проти­воположных параллельных поверхностях массивного проводника, расположенного в магнитном поле, при прохождении по нему электрического тока; массивный проводник при этом неподвижен (эффект Холла).

 

V. Колебания и волны (20 ч)

В разделе «Колебания» в кратком изложении рассматривают кинематиче­ские и динамические характеристики малых (гармони­ческих) механических колебаний (координату, ско­рость, ускорение, возвращающую силу, энергию н т.д.), движение математического и пружинного маятников. Механические колебания нужно рассмот­реть как результат действия квазиупругих сил. Электромагнитные колебания в колебательном конту­ре рассматривают по аналогии с механическими.

Простейшие колебательные системы (математиче­ский и пружинный маятник) рассматривают в случаях ускоренного движения точек подвеса маятников и влияния внешних сил на движение маятников (на­пример, действие электрического поля на заряженное тело, входящее в систему маятника). Необходимо рассмотреть задачи на колебания математического и пружинного маятников (период, частота, превращение энергии). Кинематика механических колебаний – определение параметров колебаний по графикам, таблицам, нахождение скорости и ускорения гармони­ческих колебаний по уравнению зависимости смеще­ния от времени. Динамика механических колебаний - определение возвращающей силы по второму закону Ньютона.

Рассматриваются задачи об электромагнитных колеба­ниях в идеальном колебательном контуре и волнах с определением периода, частоты, энергии и т.д.

В разделе «Волны» электромагнитные волны рассматривают по аналогии с механическими. Раздел полезно дополнить рассмот­рением эффекта Доплера в акустике и указать на про­явление этого же эффекта в оптике.

В решении задач о цепях переменного тока применяют закона Ома в цепях переменного тока с активным, индуктивным и емкост­ным сопротивлениями. В решении задач орезо­нансе напряжений и токов целесообразнее использо­вать векторные диаграммы, чем готовые формулы. Для последовательного соединения элементов цепи исполь­зуют векторную диаграмму напряжений, а для парал­лельного - векторную диаграмму токов.

Рассматривая превращения энергии в колебательном контуре, наибольшее внимание уделяют применению закона сохранения и превращения энергии в схемах ко­лебательного контура при изменении его параметров (индуктивности и электроемкости). Здесь могут также быть рассмотрены задачи с подключением в колебатель­ный контур активного сопротивления (выделение тепло­ты на активном сопротивлении). Полезно вернуться к цепям постоянного тока и обсудить роль катушек индук­тивности и конденсаторов в процессах установления равновесия при размыкании или замыкании цепи.

В задачах о периодических процессах следует ши­роко использовать графики и таблицы.

 

VI. Оптика (22 ч)

В разделе «Геометрическая оптика» задачи о по­строении изображений в зеркалах и линзах усложня­ются рассмотрением изображений движущихся пред­метов. Полезно решить задачи на построение изображений в двойных зеркалах (показать, что все изображения точки в паре плоских зеркал находятся на одной окружности, центр которой расположен на ребре двухгранного угла, образованного зеркалами; получить формулу, позволяющую определить число изображений в двойных плоских зеркалах).

Применением известных учащимся законов отра­жения и преломления будут, по сути дела, задачи на построение изображений в плоскопараллельных пла­стинах, сферических зеркалах.

Следует также рассмотреть зависимость оптической силы линзы от показателя преломления среды и радиусов кривизны сферических поверхностей линзы. Выяснить, как определяется оптическая сила и увеличение оптической системы для случаев, когда отдель­ные элементы системы расположены вплотную друг к другу и на расстоянии друг от друга. Рассмотреть слу­чай расположения линзы на границе раздела сред с различными показателями преломления.

Решение задач на применение законов отражения преломления света, в том числе на явление полного внутреннего отражения. Рисунки при решении всех задач по геометрической оптике обязательны. Опыт показывает, что навыки в решении геометрических задач у учащихся недостаточны, чем и объясняются трудности при решении задач по геометрической оптике, этому обязательно подробное обоснование всех математических шагов в решении таких задач.

В волновой оптике нужно не ограничиваться решением формальных задач на условие возникновения интерференционных экстремумов, а рассмотреть конкретные интерференционные картины от двух отверстий, зеркал Ллойда и Френеля, бипризмы Френеля. Рассматривая интерференцию в тонких пленках, нужно решить практическую задачу о про­светлении оптики, задачу о кольцах Ньютона, клино­образных пластинах. Все виды задач необходимо рас­смотреть как в проходящем, так и в отраженном свете.

VII. Квантовая физика (11 ч)

В раздел «Квантовая физика» необходимо вклю­чить вопрос о квантово-волновом дуализме, не рассмотренный в некоторых учебниках физики; рассчитать длину волны де Бройля для классической (v << с) и ре­лятивистской (v ≈с) частиц.

При решении задач о давлении света следует вер­нуться к вопросу о механизме давления газа и при решении задач использовать модель фотонного газа. При рассмотрении фотоэффекта нужно показать график зависимости запирающего напряжения (максимальной кинетической энергии фотоэлектронов) от частоты падающего света и указать, какие физические величины могут быть определены из этого графика.. Задачи о фотоэффекте нужно разнообразить опре­делением характеристик фотоэффекта (ток насыщения, красная граница фотоэффекта, работа выхода, запи­рающее напряжение и т.д.) и постоянной Планка, используя график.

В задачах о линейчатых спектрах излучения и по­глощения энергии атомом обратить внимание на грани­цу применимости постулатов Бора; не ограничиваться только атомом водорода, использовать понятие водородоподобного атома (иона) – ; ; ; и т.п. Применение постулатов Бора показать на конкретном примере линейчатого спектра водородоподобного атома (атома с одним валентным электроном).

Необходимо решить задачи на применение закона радиоактивного распада, ядерным превращениям (α- и β-распады, ядерные реакции и термоядерные реакции с применением законов заряда и массового числа).