Задачи для повторения — с. 223
Задача для повторения 1. Из приведённых слов выберите те, которые указывают на физическое тело: дом, железо, метр, термометр.
Физическое тело — это предмет, имеющий форму и объём. Из перечисленных слов физическими телами являются: дом, метр (линейка, мерная лента — конкретный предмет для измерения длины), термометр. Слово «железо» обозначает вещество, из которого могут быть сделаны тела (гвоздь, болт, труба), поэтому физическим телом не является.
Задача для повторения 2. Из приведённых слов выберите те, которые указывают на вещество: озеро, вода, стакан, стекло.
Вещество — это то, из чего состоят физические тела. Веществами являются: вода и стекло. Озеро и стакан — физические тела: у каждого есть форма и объём; озеро состоит из воды, стакан — из стекла.
Задача для повторения 3. Определите пределы измерения и цену деления шкалы каждого измерительного прибора (рис. 201).
Цена деления равна разности значений двух ближайших числовых отметок, делённой на число делений между ними; пределы измерения — наименьшее и наибольшее значения на шкале.
а) Термометр: шкала подписана через 10 °C, от 0 до 60 °C; между подписанными отметками 5 делений, поэтому цена деления (10 °C : 5) = 2 °C. Пределы измерения: от 0 до 60 °C.
б) Динамометр: шкала от 0 до 4 Н; между отметками 0 и 1 Н десять делений, поэтому цена деления (1 Н : 10) = 0,1 Н. Пределы измерения: от 0 до 4 Н.
в) Секундомер: шкала циферблата подписана через 5 с, от 0 до 60 с (один оборот секундной стрелки); между подписями 5 делений, цена деления (5 с : 5) = 1 с. Пределы измерения секундной шкалы: от 0 до 60 с.
Оговорка: число мелких делений на рисунке 201 разобрать трудно; цены деления получены по числу делений между подписанными отметками (5, 10 и 5 соответственно).
а) Термометр: шкала подписана через 10 °C, от 0 до 60 °C; между подписанными отметками 5 делений, поэтому цена деления (10 °C : 5) = 2 °C. Пределы измерения: от 0 до 60 °C.
б) Динамометр: шкала от 0 до 4 Н; между отметками 0 и 1 Н десять делений, поэтому цена деления (1 Н : 10) = 0,1 Н. Пределы измерения: от 0 до 4 Н.
в) Секундомер: шкала циферблата подписана через 5 с, от 0 до 60 с (один оборот секундной стрелки); между подписями 5 делений, цена деления (5 с : 5) = 1 с. Пределы измерения секундной шкалы: от 0 до 60 с.
Оговорка: число мелких делений на рисунке 201 разобрать трудно; цены деления получены по числу делений между подписанными отметками (5, 10 и 5 соответственно).
Задача для повторения 4. Измерьте длину, ширину и толщину вашего учебника физики. Какова абсолютная погрешность измерений этих физических величин?
Измеряю линейкой с ценой деления 1 мм. Для учебника типичные результаты: длина a = 26,0 см, ширина b = 20,5 см, толщина c = 1,5 см (в зависимости от экземпляра значения могут немного отличаться).
Линейку прикладываю нулевой отметкой к краю книги и смотрю перпендикулярно шкале, толщину измеряю при слегка сжатой книге.
Абсолютная погрешность прямого измерения принимается равной цене деления прибора: Δ = 1 мм = 0,1 см. Результаты: a = (26,0 ± 0,1) см, b = (20,5 ± 0,1) см, c = (1,5 ± 0,1) см. Относительная погрешность наибольшая для толщины: 0,1 : 1,5 ≈ 7 %, для длины 0,1 : 26,0 ≈ 0,4 %.
Оговорка: числа зависят от конкретного учебника; если за абсолютную погрешность принимать половину цены деления, она равна 0,05 см.
Линейку прикладываю нулевой отметкой к краю книги и смотрю перпендикулярно шкале, толщину измеряю при слегка сжатой книге.
Абсолютная погрешность прямого измерения принимается равной цене деления прибора: Δ = 1 мм = 0,1 см. Результаты: a = (26,0 ± 0,1) см, b = (20,5 ± 0,1) см, c = (1,5 ± 0,1) см. Относительная погрешность наибольшая для толщины: 0,1 : 1,5 ≈ 7 %, для длины 0,1 : 26,0 ≈ 0,4 %.
Оговорка: числа зависят от конкретного учебника; если за абсолютную погрешность принимать половину цены деления, она равна 0,05 см.
Задача для повторения 5. Опишите модель Солнечной системы.
Модель Солнечной системы — упрощённое представление о ней: в центре находится Солнце — звезда, содержащая почти всю массу системы (около 99,8 %). Вокруг Солнца по почти круговым орбитам, лежащим примерно в одной плоскости, в одном направлении обращаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс (планеты земной группы), затем Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (планеты-гиганты). Между орбитами Марса и Юпитера расположен пояс астероидов. Вокруг многих планет обращаются спутники (у Земли — Луна). В модели не учитывают мелкие детали: планеты считают шарами, а движение — равномерным по окружности. Модель можно построить в уменьшенном масштабе: Солнце — шар, планеты — шарики на разных расстояниях и разных размеров. Она объясняет смену дня и ночи, времён года и годовое движение планет по небу.
Задача для повторения 6. Вспомните из курса географии, моделью чего является глобус. Опишите эту модель.
Глобус — модель Земли. Это уменьшенный шар (масштаб, например, 1 : 50 000 000), на который нанесены материки, океаны, моря и государства, а также градусная сетка: экватор, параллели и меридианы. Ось глобуса наклонена примерно на 23,5° к вертикали, как ось Земли к перпендикуляру к плоскости её орбиты, и глобус можно вращать вокруг этой оси. Модель правильно передаёт форму Земли (шар, немного сплюснутый у полюсов), взаимное расположение объектов и относительные площади. Она не передаёт рельеф в реальных пропорциях, атмосферу, внутреннее строение и т. д. По глобусу можно определять географические координаты, расстояния и смену дня и ночи.
Задача для повторения 7. Какие физические модели вы знаете?
Физическая модель — упрощённое представление реального объекта или явления, в котором оставлены самые существенные свойства. Известные модели: материальная точка (тело, размерами которого можно пренебречь, например автомобиль на длинной трассе); модель строения вещества — молекулы в виде маленьких шариков, находящихся в беспрерывном движении; модель газа (молекулы почти не взаимодействуют и далеко друг от друга); модели твёрдого тела и жидкости (молекулы вплотную друг к другу, в твёрдом теле колеблются около положений равновесия); модель Солнечной системы; глобус как модель Земли; модель атома. Моделями являются и рисунки, схемы, макеты, например схема электрической цепи.
Задача для повторения 8. Чтобы определить диаметр проволоки, ученик намотал вплотную на карандаш 30 витков, которые заняли часть карандаша длиной 3 см. Чему равен диаметр проволоки?
Дано: N = 30; L = 3 см = 30 мм.
Найти: d.
Решение: витки плотно прилегают друг к другу, поэтому длина намотки равна произведению числа витков на диаметр: L = Nd. Отсюда d = L/N = 30 мм : 30 = 1 мм = 0,1 см = 1·10⁻³ м.
Ответ: d = 1 мм.
Найти: d.
Решение: витки плотно прилегают друг к другу, поэтому длина намотки равна произведению числа витков на диаметр: L = Nd. Отсюда d = L/N = 30 мм : 30 = 1 мм = 0,1 см = 1·10⁻³ м.
Ответ: d = 1 мм.
Задача для повторения 9. Газы легко сжимаются. Можно ли газ сжать до сколь угодно малого объёма?
Нет. Газы легко сжимаются, потому что расстояния между молекулами газа много больше размеров самих молекул, и при сжатии молекулы сближаются. Когда молекулы подойдут почти вплотную, они начнут сильно отталкиваться друг от друга, и сжать газ дальше станет очень трудно. Объём газа нельзя сделать меньше суммарного объёма его молекул: для этого молекулам пришлось бы «слиться». Кроме того, при сильном сжатии и охлаждении газ превращается в жидкость, которая сжимается плохо.
Задача для повторения 10. Одинаковы ли молекулы воды в горячем чае и газированной воде?
Что можно сказать о расстояниях между молекулами в этих напитках?
Молекулы воды (H₂O) одинаковы в любой воде, в том числе в горячем чае и в газированной воде: молекулы одного вещества всегда одинаковы, их состав и размеры не зависят от температуры и от растворённых веществ. Отличаются скорости молекул: в горячем чае молекулы воды движутся быстрее. Расстояния между молекулами в обоих напитках малы — сравнимы с размерами самих молекул, потому что вода в обоих случаях находится в жидком состоянии. В горячем чае расстояния между молекулами воды чуть больше, чем в холодной воде (вода при нагревании расширяется). В газированной воде между молекулами воды находятся молекулы растворённого углекислого газа; часть газа выделяется в виде пузырьков.