Учебник Физика 6 класс Шулежко Шулежко часть 1

Е.М. Шулежко А.Т. Шулежко ФИЗИКА УЧЕБНАЯ КНИГА ©ИЗДАТЕЛЬСТВО ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................................... 3 Урок 1. Научный метод познания природы..................4 Урок 2. Инертность тел.................................12 Урок 3. Масса — мера инертности........................18 Урок 4. Как измерить массу тела........................23 Урок 5. Строение вещества..............................26 Урок 6. Что такое плотность............................36 Урок 7. Движение молекул...............................43 Урок 8. Температура....................................50 Урок 9. Тепловые явления...............................55 Урок 10. Погода и климат................................64 Урок 11. Взаимодействие молекул.........................74 ВВЕДЕНИЕ Здравствуй, наш юный друг! В прошлом году ты начал изучать ФИЗИКУ — науку о природе. Вместе мы рассуждали о времени и пространстве, о движении тел и их взаимодействии. В 6 классе мы продолжим начатый нами путь познания. В первой части этого учебника ты узнаешь о строении вещества, о том, что такое молекула и температура. При помощи наблюдений и опытов мы исследуем важные для человека тепловые явления, без которых невозможно приготовление пищи, обогрев помещений, объяснение климата и погоды на Земле. Во второй части тебе предстоит познакомиться с электрическими и магнитными явлениями. Ты узнаешь, как законы физики проявляются в природе и применяются в технике, без которой все мы уже не представляем свою жизнь. Телевизоры и мобильные телефоны, стиральные машины и пылесосы, компьютеры и вся цифровая техника, используемая человеком в современном мире, появились благодаря изучению электрических, электромагнитных и световых явлений. Технический прогресс и новые технологии тесно связаны с еще более сложными явлениями. Желаем тебе настойчивости и упорства при изучении законов природы. Мы уверены, что этот путь познания будет для тебя интересным и увлекательным. Когда много размышляешь о невероятных событиях, они, в конце концов, \ становятся понятными.. УРОК 1 НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ ПРИРОДЫ В 5 классе, рассматривая разные явления природы, мы начали осваивать особый НАУЧНЫЙ МЕТОД исследования. Давайте вспомним, как это было. Наблюдение — это первый этап познания. Для описания физических явлений природы мы использовали особый язык науки: физические термины. Задание: приведи примеры физических терминов Урок 1. Научный метод познания природы С первых уроков мы узнали много новых слов Физическими терминами пользуются для описания наблюдаемого явления С помощью специальных слов (понятий) знания, накопленные человечеством, передаются от поколения к поколению. Физические понятия, которые отражают количественные характеристики окружающих нас тел или природных явлений, называются ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ. Упражнение 1 Вспомни, что характеризуют следующие физические величины: • промежуток времени ___________________________________ • расстояние ___________________________________________ • скорость _____________________________________________ • сила _____________________________________ Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу измерения. Урок 1. Научный метод познания природы Любую физическую величину выражают в виде числа с указанием единицы измерения. Упражнение 2 Вспомни и запиши основные единицы измерения следующих величин: • промежуток времени__________________________________ • расстояние _________________________________________ • скорость ___________________________________________ • сила Для измерения физических величин используют различные ПРИБОРЫ. — 250 so— |-200 ► 1-= |-150 3-| |-100 4^ 1-50 к Упражнение 3 Вспомни и запиши, какими приборами можно измерить следующие величины (см. рисунок): • интервал времени _________________________________ • расстояние __________________ • объем тел неправильной формы • сила Урок 1. Научный метод познания природы Некоторые физические величины могут быть вычислены при помощи формул. Упражнение 4 Вспомни и запиши формулы, которые следует использовать для вычисления следующих величин; • площадь прямоугольника_______________________________ • скорость тела при равномерном движении ______________ • объем параллелепипеда _______________________________ Выявление физических величин, которые характеризуют данное явление природы, напоминает сбор фактов при расследовании детективной истории. Значит, длина нити I — это физическая величина, которая характеризует движение Я помню, если уменьшить длину нити, то колебания маятника будут чаще Тогда придумаем еще одну — период Т — это время одного колебания Урок 1. Научный метод познания природы Подобно Шерлоку Холмсу, физик собирает факты, которые характеризуют изучаемое явление, и пытается установить связь между ними. Обнаруженная связь, записанная словами или символами (формулой), называется законом. Какой же закон можно сформулировать для маятника? Это же очень просто! Чем длиннее нить маятника, тем больше период колебаний Поиск фактов, анализ явлений природы, выявление физических величин и определение связи между ними представляют собой второй этап познания. Исследователь должен быть уверен в своих выводах. Поэтому первые многочисленные предположения (ГИПОТЕЗЫ) многократно проверяются. Для проверки гипотезы ставят ОПЫТ. Опыт — средство проверки истинности знаний. 8 Урок 1. Научный метод познания природы Г >1 Откуда же берутся ложные ГИПОТЕЗЫ ? Jm V J Дело в том, что ПРИРОДА значительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд... Многое, что кажется нам очевидным, мы связываем со здравым смыслом. Нгшример, все знают, что тело, выпавшее из рук, падает на землю. И если нас начнут убеждать, что это не так, мы не поверим, потому что такое утверждение противоречит здравому смыслу. Но здравый смысл является продуктом человеческого разума, и совсем не обязательно ПРИРОДА должна быть устроена так, как о ней думают люди. В истории человечества известны разные методы познания тайн природы (религиозный, мифологический, художественный и др.), однако НАУЧНЫЙ МЕТОД оказался наиболее эффективным. Подведем итоги Научный метод является предметным и объективным способом получения новых знаний, который включает в себя наблюдение изучаемых явлений, логическое обобщение и практическую проверку полученной информации. Урок 1. Научный метод познания природы Домашнее задание I. Ответь на вопросы. 1. Какие способы получения информации об изучаемом явлении природы ты знаешь?___________________________ 2. Какие физические понятия называются физическими величинами? ___________________________________ 3. Что значит измерить физическую величину? 4. Как записать закон природы? 5. Что такое гипотеза? 6. Как проверить гипотезу? II. Выполни исследования. Многие ученые, следуя научному методу, открыли законы природы, которые оказались сюрпризом для самих открывателей, — они противоречили здравому смыслу. Более 2000 лет назад греческий ученый Аристотель (384-322 гг. до н. э.), наблюдая свободное падение разных тел (перышка из крыла птицы, тяжелого камня и сухого листа), высказал гипотезу: чем 'тяжелее тело, тем быстрее оно падает. 10 Урок 1. Научный метод познания природы Однако итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642), применив научный метод исследования, доказал, что гипотеза Аристотеля была ложной. Опыт 1. Положи на ладонь камешек, смятый листочек бумаги и карандаш. Заставь эти предметы одновременно падать. Вопросы: 1) В какой последовательности тела упали на пол?_______ 2) Подтверждает ли этот опыт гипотезу Аристотеля? 3) Предскажи, как, согласно этой гипотезе, будут падать на пол одинаковые тела _______________________________ Опыт 2. Возьми два одинаковых листочка бумаги. Один из них сомни в комок, а другой оставь гладким. Повтори опыт 1. Вопросы: 1) Как при этом падают два одинаковых листа бумаги?_ 2) Подтверждает ли опыт 2 гипотезу Аристотеля? Вывод-. III. Во многих популярных книжках по истории физики описаны опыты Галилея. Напиши рассказ на эту тему {задание для желающих). 11 УРОК 2 ИНЕРТНОСТЬ ТЕЛ Нас окружают различные тела. Чтобы пользоваться ими, надо знать о них как можно больше. Тела бывают большими и маленькими, плотными и рыхлыми, теплыми и холодными, правильной и неправильной формы. Некоторые свойства тел кажутся нам очевидными, другие трудно обнаружить даже с помоп^ью простого наблюдения. Проведем опыты. Опыт 1. Рассмотри два цилиндра, которые учитель поставил на твой стол. 1 2 Вопросы: 1) Чем эти цилиндры похожи друг на друга? 2) Чем эти цилиндры отличаются друг от друга? Опыт 2. Если поставить цилиндры на одинаковые тележки и заставить их одновременно двигаться под действием одинаковых сил, то они приобретут разные скорости. [I 12 Урок 2. Инертность тел Это означает, что ЦИЛИНДРЫ, которые находятся на тележках, обладают РАЗНЫМИ СВОЙСТВАМИ. Свойство тела противодействовать изменению состояния покоя называют инертностью (от лат. inertia — бездействие). Тело, которое слабо сопротивляется действию и быстро изменяет свою скорость, обладает малой инертностью. И наоборот, тело, которое трудно сдвинуть с места, имеет большую инертность. Вопрос: какой цилиндр в проведенном опыте обладает большей инертностью? Объясни свой ответ ___________________ Инертность тела проявляется при любых попытках изменить его скорость. Упражнение 5 Возможны и другие ситуации, в которых инертные свойства тел играют важную роль. 1) Каждый водитель знает, что при торможении у светофора легковой автомобиль остановить легче, чем грузовой. Инертность какой машины больше? Объясни свой ответ_________________ 2) Почему ворота в гараж труднее открыть, чем дверь в комнату? 3) Почему трудно прыгать с берега в легкую лодку, а на яхту или катер гораздо легче? ______________________________________ 13 Урок 2. Инертность тел Опыт 3. На столе учителя стоят две одинаковые тележки, между которыми находится упругая пружинка, связанная нитью. Если пережечь нить, то пружинка распрямится и оттолкнет тележки. Одинаковые тележки после взаимодействия приобретают одинаковые скорости и разъезжаются на одинаковые расстояния. Опыт 4. Поставим на одну тележку цилиндр i, а на вторую — цилиндр 2 и повторим опыт. Мы уже знаем, что эти цилиндры обладают разной инертностью. 1 2 li Л ^ j X Задание: опиши результаты опыта 14 урок 2. Инертность тел Вопрос: повлияли ли инертные свойства цилиндров на результат их взаимодействий? __________________________________ Упражнение 6 1) Два клоуна стоят на одинаковых тележках и тянут друг друга к себе при помощи веревки. ----► ◄---------------- Какой клоун будет двигаться быстрее? 2) Катаясь на коньках, спортсмены разного веса при столкновении разъезжаются в разные стороны. Кто из них приобретает большую скорость?________________________________________ 3) Пуля вылетает из винтовки, а что происходит с винтовкой? Опиши результат этого взаимодействия._________________________ Инертные свойства тел определяют результат их взаимодействия между собой. 15 Урок 2. Инертность тел Опыт 5. Инертность цилиндров проявляется при их взаимодействии с пружиной и Землей. Если подвесить изучаемые цилиндры на одинаковые пружины, то под действием цилиндров пружины растянутся. Задание. Сравни растяжение пружин под действием разных цилиндров: ______________________________________________ Вопросы: 1) Какой цилиндр Сильнее притягивается Землей? 2) Какой цилиндр имеет большую инертность? Тела проявляют свои инертные свойства при взаимодействии с Землей и пружиной. Подведем итоги 1. Инертность — это свойство, которым обладают все без исключения тела. 2. Инертность не зависит ни от цвета, ни от формы тела, однако проявляется при любых попытках изменить его скорость, 3. Невозможно предсказать* результат взаимодействия тел, не учитывая их инертные свойства. 16 Урок 2. Инертность тел Домашнее задание I. Ответь на вопросы. 1. Какое свойство тел называют инертностью? 2. Перечисли разные способы сравнения инертности тел 3. Сидевшая на ветке птичка вспорхнула и улетела. Ветка отклонилась вниз. Однако в результате этого взаимодействия ветка получила меньшую скорость, чем птичка. Сравни инертность птички и ветки _______________________________ 4. Какой автомобиль легче остановить: грузовой или легковой? Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом? ____________________________________________ II. Положи на стакан почтовую открытку, а на нее монетку. Щелкни по открытке сбоку так, чтобы она отлетела. Почему монетка при этом падает в стакан, а не отлетает вместе с открыткой? 17 УРОК 3 МАССА МЕРА ИНЕРТНОСТИ Для обнаружения инертных свойств цилиндров мы проводили опыты. Чтобы производить точные сравнения инертности разных тел, надо научиться ее измерять. Физическая величина, которая количественно определяет инертность тела, называется МАССОЙ. Упражнение 7 Физические величины принято обозначать буквами латинского алфавита. Вспомни и запиши известные тебе обозначения следующих величин: • времени _______________________ • пути __________________________ • скорости • силы Массу принято обозначать буквой т («эм*). Единицей измерения массы в Международной системе (СИ) является 1 килограмм (1 кг). Такой массой обладает тело, изготовленное из специального сплава в форме цилиндра. Этот цилиндр хранится в особых условиях во Франции, в Международном бюро мер и весов и называется ЭТАЛОНОМ КИЛОГРАММА. С него сняты копии, которые находятся в разных странах, в том числе и в России. Когда мы покупаем продукты в магазине, продавец определяет их массу на весах. В кабинете врача определяют массу твоего тела. 18 Урок 3. Масса — мера инертности Задание: запиши, чему равна масса твоего тела Другие единицы измерения массы Массы больших тел измеряют в тоннах: 1 тонна = 1000 кг. Маленькие массы удобно выражать в граммах (г) и миллиграммах (мг): 1 грамм = 0,001 кг; 1 миллиграмм = 0,001 г. В те времена, когда эталона килограмма еще не было, люди сами придумывали разные единицы измерения. До сих пор массу драгоценных камней определяют в каратах (1 карат = 0,2 г) — это масса семени одного из видов бобов. На Руси массу измеряли фунтами (1 фунт = 409,5 г), золотниками (1 золотник = 4,3 г), лотами (2 лот = 3 золотника), пудами (2 пуд = 40 фунтов). Упражнение 8 1) Масса пули пневматической винтовки 500 мг. Вырази эту величину в граммах: 500 мг = 2) Хоккейная шайба имеет массу 160 г. Вырази эту величину в килограммах: 160 г =__________________________ 3) Фунт изюма — много это или мало?_______________________ 4) Русская пословица говорит: болезнь входит пудами, а уходит золотниками. Как это следует понимать?__________________ 19 Урок 3. Масса — мера инертности В своей практической жизни люди обнаружили, что масса тел не зависит от температуры и не изменяется со временем. Если металлическому цилиндру придать штамповкой другую форму, то масса его останется прежней. Можно разрезать этот цилиндр на кусочки, но общая масса все равно останется той же самой. Измерение массы Чтобы определить массу тела, надо сравнить ее с единицей измерения (например, килограмм). Для измерения массы используют ВЕСЫ. Стойка Стрелка Коромысло Левая чашка Правая чашка Подставка Наиболее простыми являются рычажные весы. Они состоят из коромысла, к которому с двух сторон подвешиваются одинаковые чашки. На одну чашку весов кладут тело, массу которого хотят определить, на другую — гири. Гири известной массы находятся в специальной коробочке. 20 урок 3. Масса — мера инертности Упражнение 9 1) Определи общую массу всех гирь, изготовленных в виде пласти- нок, которые находятся в коробочке для рычажных весов (см. рисунок на предыдущей странице).______________________ 2) Какова масса тела, для измерения которой были использованы гири, представленные на рисунке?______________________ ^ВА 3) Какие гири можно использовать, чтобы определить на рычажных весах массу птички колибри (см. таблицу)?____________________ Массы некоторых тел Тело Масса тела в килограммах Крыло мухи 0,00 000005 Колибри (маленькая птичка) 0,0017 Хоккейная шайба 0,016 Футбольный мяч 0,45 Детский велосипед «Орленок» 13 Первый искусственный спутник Земли 83,6 Автомобиль ВАЗ-2107 1060 Товарный вагон 22 600 Пассажирский вагон 54 000 Самый крупный пойманный кит 150000 Останкинская телебашня 55 • 10® Луна 7,4 • 10^2 Земля 6 • 10^^ Солнце 2 • 10®° Наша Галактика 2,2 • 10‘‘^ 21 Урок 3. Масса — мера инертности Для того чтобы измерить массу большого тела, например автомобиля, используют специальные пружинные весы. Массы очень больших тел определяют, сравнивая изменение их скоростей при взаимодействии с другими телами. Домашнее задание 1. Четыре одинаковых яблока имеют массу 1 кг. Чему примерно равна масса одного яблока? Вырази полученное число в граммах и килограммах: _____________г; mj = ГПу = кг. 2. Массы каких тел, приведенных в таблице на предыдущей странице, удобно записать в граммах? Запиши эти числа_______ 3. Запиши массу крылышка мухи (см. таблицу на предыдущей странице) в миллиграммах ______________________________ 4. Вырази массы товарного и пассажирского вагонов (см. таблицу на предыдущей странице) в тоннах: mj = ____________________ Ш2 = 5. Чему равна масса тела, при измерении которой использовались гирьки, представленные на рисунке? тп = 22 УРОК 4 КАК ИЗМЕРИТЬ МАССУ ТЕЛА Лабораторная работа 1 Измерение массы тел рычажными весами Цель: научиться пользоваться рычажными весами и с их помощью измерить массу нескольких тел. Приборы и материалы:__________________________________ Схема опыта: подпиши названия главных частей прибора. Правила взвешивания: 1. Перед началом взвешивания чашки весов должны быть уравновешены. Как это сделать?_____________________________ 2. Чтобы не испортить весы, взвешивать надо аккуратно: • не бросай тело и гири, а опускай их осторожно на чашки весов, • не взвешивай тела более тяжелые, чем указанная на весах предельная нагрузка, • для гирь используй только пустую чистую чашку весов. 23 Урок 4. Как измерить массу тела 3. Чтобы измерения были точными: • не взвешивай мокрые и грязные тела, • маленькие гири {начиная с 1 г и меньше) бери только пинцетом (см. рисунок), • правильно выбери чашки весов, на которые ты будешь класть предмет и гири. 4. Начинают взвешивание с гири, масса которой немного больше массы тела: • если гиря перетягивает чашку весов, то ее снимают, кладут обратно в коробочку и берут следующую гирю, • если не перетягивает, оставляют в чашке и кладут к ней следующую гирю, • те же действия повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. 5. Уравновесив тело, подсчитывают общую массу гирь, лежащих на чашке весов. Записывают полученный результат в таблицу. 6. После завершения работы все гири и пинцет надо положить обратно в коробку. Тело Масса тела в граммах и миллиграммах Масса тела в граммах - 24 Урок 4. Как измерить массу тела Дополнительные задания: 1) Определи массу крупинки (гречки, пшена). Опиши способ измерения _____________________________________________ 2) Определи массу капли воды. Опиши способ измерения Домашнее задание 1. Вырази в граммах массу: • птички колибри ___ хоккейной шайбы футбольного мяча 2. Как можно измерить на рычажных весах массу крупинки пшена, если ее масса меньше массы самой маленькой гирьки? 3. Как можно измерить массу воды в чашке? 25 УРОК 5 СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА Почему два одинаковых цилиндра имеют разную массу? Окружающие нас тела состоят из разных веществ. Название многих веществ тебе знакомы. Задание: Определи названия веществ. • бутылка из-под молока изготовлена из • линейка изготовлена из • в чаиник налита__________ • водолаз дышит ___________ • шарик термометра заполнен В природе существуют вещества плотные и рыхлые, упругие и хрупкие, мягкие, как пластилин, текучие, как вода, летучие, как кислород. Объяснить эти разные свойства можно с помощью ГИПОТЕЗЫ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА. 26 Урок 5. Строение вещества Все вещества состоят из мельчайших частиц, которые беспрерывно движутся. Частицы притягиваются, находясь на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если их попытаться сильно сблизить. Эта гипотеза появилась очень давно. Ученые Древней Греции, например, высказали предположение о существовании частиц, когда наблюдали на морском берегу, как разбиваются волны, образуя мельчайшую невидимую пыль. Эта пыль проникает в ткань одежды, делая ее влажной, а в жаркую погоду исчезает, и одежда становится сухой. Капельки воды дробятся на мелкие частички, которые ведут себя независимо друг от друга. Самую мелкую частичку воды называют МОЛЕКУЛОЙ ВОДЫ. Молекула — слово латинское, означает «маленькая масса». Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая все его химические свойства. Как же все-таки испаряется вода? ГИПОТЕЗА! С поверхности воды отделяются маленькие частички и улетают 27 Урок 5. Строение вещества Упражнение 10 1) Почему крупинка марганцовки окрашивает воду? 2) Почему кусочек сахара в воде тает, а вода становится сладкой? 3) Почему капелька спирта на руке быстро исчезает? Молекулы очень маленькие. Если бы все вокруг увеличилось в миллион раз, размеры молекулы были бы меньше размеров точки печатного шрифта твоего учебника, а ширина пальца достигла бы 10 км. А вот другой способ оценить размеры молекул: если яблоко увеличить до размеров Земли, то его молекулы сами станут размером с яблоко. Наиболее крупные молекулы (гигантские) удалось сфотографировать с помощью особого электронного микроскопа. Сегодня МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА не вызывает сомнений и является доказанным фактом. Молекулы одного и того же вещества абсолютно одинаковые, а молекулы разных веществ не похожи друг на друга. Молекулы состоят из еще более мелких частиц — АТОМОВ. Молекула воды, например, состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Молекула кислорода — из двух атомов кислорода, а молекула водорода — из двух атомов водорода. 28 Урок 5. Строение вещества Молекула воды Молекула кислорода CD Молекула пахучего Молекула вещества водорода (запах фиалки) Молекулы различных веществ состоят из разных атомов, поэтому они отличаются друг от друга. , Молекулы разных веществ различаются массой и размерами. 29 Урок 5. Строение вещества Было замечено, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Проведем опыты. Опыт 1. Шарик свободно проходит через кольцо, а после нагревания в кольце застревает. Почему?______________________________ I- Опыт 2. Если при кипячении налить воду в чайник доверху, то она начнет выливаться, не успев закипеть. Почему?______________ Опыт 3. Вставим через резиновую пробку изогнутую трубочку в колбу и изолируем воздух в колбе от воздуха в комнате с помощью капельки воды. Если колбу чуть-чуть нагреть, то капелька воды будет выталкиваться из трубки. Почему? _________ 30 Урок 5. Строение вещества Для того чтобы объяснить причину этих явлений, ученые выдвинули ГИПОТЕЗУ О СУЩЕСТВОВАНИИ ПРОМЕЖУТКОВ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ. Между молекулами вещества существуют промежутки. При нагревании вещества состав молекул не изменяется, сохраняются их размеры и масса. Увеличиваются только промежутки между молекулами. При упаковке молекул внутри вещества образуются промежутки Как же ученые обнаружили между маленькими молекулами еще и промежутки ? ООО 00 ООО 00 ООО Алюминиевый Железный цилиндр цилиндр 31 Урок 5. Строение вещества Упражнение 11 Ответь на вопросы, используя идею о существовании промежутков между молекулами. 1) Как размещаются в воде молекулы сахара при растворении? 2) Что происходит внутри стальной проволоки при ее растяжении под действием тяжелого груза?__________________________ 3) Как молекулы соли попадают внутрь огурца при засолке? Домашнее задание 1. Ответь на вопросы. 1. В чем заключается гипотеза о строении вещества? 2. Как называются мельчайшие частицы вещества, сохраняющие все его химические свойства?_______________________ 3. Почему молекулы нельзя увидеть? 32 Урок 5. Строение вещества 4. Если бы размеры молекулы можно было увеличить до размеров среднего яблока, то как при этом увеличились бы размеры самого яблока? _____________________________________ 5. Из каких частиц состоят молекулы? 6. Что можно сказать об атомах одного вещества? 7. Чем отличаются молекулы разных веществ? 8. Почему тела при нагревании расширяются? II. Прочитай текст, выполни задание и ответь на вопросы. Агрегатные состояния вещества Тела, которые нас окружают, состоят из веществ, находящихся в твердом, жидком или газообразном состояниях. В ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ на Земле чаще всего находятся азот, кислород и углекислый газ. Из смеси этих газов состоит атмосфера Земли. В состав воздуха входит водяной пар. В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ при нормальных условиях находятся, например, ртуть, спирт, подсолнечное масло, керосин. Самая распространенная жидкость на Земле — вода. Без воды жизнь человека невозможна. Огромное количество предметов, которые нас окружают, состоят из веществ в ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ. 33 Урок 5. Строение вещества Одно и то же вещество может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. Эти состояния называются агрегатными состояниями вещества. Лед, вода и водяной пар — пример трех агрегатных состояний одного и того же вещества. Одинаковые молекулы воды образуют разные структуры. Задание: сравни свойства вещества в разных агрегатных состояниях и заполни таблицу. Состояние вещества Примеры Свойства вещества Твердое Жидкое Газообразное 34 Урок 5. Строение вещества Вопросы: 1) Что такое круговорот воды в природе?__________________ 2) Какое значение на Земле имеет воздух? 3) Какое значение на Земле имеет содержание водяного пара в воздухе? ______________________________________________ 35 УРОК 6 что ТАКОЕ ПЛОТНОСТЬ Физическая величина, равная массе одного кубического метра (1 м^) вещества, называется плотностью этого вещества. Чтобы определить плотность вещества, из которого изготовлено тело, нужно измерить его массу и объем, а затем найти отношение массы тела к его объему: Плотность = Масса Объем Плотность обозначается буквой греческого алфавита р («ро»): т Р = —’ V где т — это масса вещества, а V — объем вещества. Единицей плотности является 1 кг/м^ (1 килограмм на кубический метр). Плотность показывает, чему равна масса вещества (в килограммах), взятого в объеме 1 м^. Плотность некоторых веществ удобно измерять в граммах на кубический сантиметр (г/см^). Эта величина показывает, чему равна масса вещества (в граммах), взятого в объеме 1 см^. 36 Урок 6. Что такое плотность Плотности твердых тел (при температуре 20 °С) Вещество КГ Р’ см’ Вещество КГ Р’17 "•гг Осмий 22 600 22,60 Стекло 2500 2,50 Платина 21500 21,50 Фарфор 2300 2,30 Золото 19 300 19,30 Бетон 2300 2,30 Свинец 11300 11,30 Кирпич 1800 1,80 Серебро 10 500 10,50 Сахар 1600 1,60 Медь 8900 8,90 Оргстекло 1200 1,20 Латунь 8500 8,50 Капрон 1100 1,10 Железо 7800 7,80 Полиэтилен 920 0,92 Олово 7300 7,30 Парафин 900 0,90 Цинк 7100 7,10 Лед 900 0,90 Чугун 7000 7,00 Дуб 700 0,70 Корунд 4000 4,00 Сосна 400 0,40 Алюминий 2700 2,70 Пробка 240 0,24 Мрамор 2700 2,70 — — — Плотности жидкостей (при температуре 20 °С) Вещество „ кг P’V Р’ cL’ Вещество КГ Р’ м’ Р’ см’ Ртуть 13 600 13,60 Масло машинное 900 0,90 Серная кислота 1800 1,80 Спирт 800 0,80 Мед 1350 1,35 Нефть 800 0,80 Вода морская 1030 1,03 Керосин 800 0,80 Молоко цельное 1030 1,03 Ацетон 790 0,79 Вода чистая 1000 1,00 Эфир 710 0,71 Масло подсолнечное 930 0,93 Бензин 710 0,71 Жидкое олово при температуре 400 “С 6800 6,80 Жидкий воздух при температуре -194 °С 860 0,86 37 Урок 6. Что такое плотность Плотности газов (при температуре 20 °С) Вещество КГ см’ Хлор 3,210 0,003 21 Кислород 1,430 0,00143 Воздух 1,290 0,001 29 Азот 1,250 0,001 25 Природный газ 0,800 0,00080 Водяной пар (при 100 °С) 0,590 0,000 59 Гелий 0,180 0,00018 Водород 0,090 0,00009 Упражнение 12 Рассмотри таблицы плотностей и ответь на следующие вопросы. 1) Чему равна плотность алюминия?_____________________ 2) Если из алюминия изготовить куб объемом 1 м®, какова будет его масса? 3) Плотность вещества равна 1 кг/м^. Что это означает? 4) Плотность вещества выражают также в граммах на кубический сантиметр — 1 г/см^. Что означает эта величина?______ 5) В каких случаях удобно пользоваться этой величиной? 6) Вырази плотность 1 г/см® в 1 кг/м® 38 Урок 6. Что такое плотность Решение задач с практическим содержанием Задача 1. Какова плотность вещества, из которого изготовлен цилиндр 11 Для определения плотности вещества цилиндра 1 были найдены его масса и объем. При взвешивании цилиндра использовались гирьки, показанные на рисунке. Масса цилиндра т =__________ При измерении объема получили V = 20 см^. Для вычисления плотности воспользуйся формулой Плотность данного вещества равна_______________ По таблице плотностей определи вещество, из которого изготовлен цилиндр______________________________________________ Задача 2. Какова плотность вещества, из которого изготовлен цилиндр 21 Для определения плотности вещества цилиндра 2 были найдены его масса и объем. При взвешивании цилиндра использовались гирьки, показанные на рисунке. Масса цилиндра т =____________ При измерении объема получили V = 20 см®. Для вычисления плотности воспользуйся формулой Плотность данного вещества равна_______________ По таблице плотностей определи вещество, из которого изготовлен цилиндр _____________________________________________ 39 Урок 6. Что такое плотность Задача 3. Какова плотность вещества, из которого изготовлен цилиндр 3? Для определения плотности вещества цилиндра 3 были найдены его масса и объем. При взвешивании цилиндра использовались гирьки, показанные на рисунке. Масса цилиндра т -______________г. При измерении объема цилиндра воспользовались мензуркой. Цена деления мензурки С =_________ Объем воды в первой мензурке _____________________________ Объем воды во второй мензурке ^2 = Объем цилиндра V = Для вычисления плотности воспользуйся формулой ______________ Плотность данного вещества равна 250 Е_ МЛ 200 <. — 250 Е_ мл =-200 =-150 ^150 1-100 — 10 сЬ =“50 1“5С По таблице плотностей определи вещество, из которого изготовлен цилиндр ______________________________________________ Зная плотность вещества, из которого изготовлено тело, можно рассчитать его массу или объем. Расположи величины в треугольнике так, как показано на рисунке, и ты легко составишь нужную формулу для определения массы и объема тела по его плотности. т т т = pV Р 40 Урок 6. Что такое плотность Задача 4. Ледник имеет длину 40 м, ширину 15 м и толщину 3 м. Какова масса льда? Дано: а = 40 м Ь = 15 м с = 3 м р = 900 кг м* т Решение: Объем льда V = аЬс Массу льда определим по формуле Масса льда равна т =___________ Ответ: Домашнее задание I. Ответь на вопросы. 1. Как определить плотность вещества? 2. Какой буквой обозначается плотность? _ 3. В каких единицах измеряют плотность? 4. Чему равна масса 1 м^ меди?__________ 5. Чему равна масса 1 см^ меди?___________________ в. Почему разные вещества имеют разную плотность? II. Реши задачи. 1. Какова плотность вещества, из которого изготовлен цилиндр? Для определения плотности вещества цилиндра были найдены его масса и объем. 41 Урок 6. Что такое плотность При взвешивании цилиндра использовались гирьки, показанные на рисунке. Масса цилиндра т =____________г. При измерении объема получили F = 60 см^ Для вычисления плотности воспользуйся формулой Плотность данного вещества равна По таблице плотностей определи вещество, из которого изготовлен цилиндр___________________________________ 2. Плотность человеческого тела составляет 1070 кг/м^. Вычисли объем тела человека массой 53,5 кг. Дано: т = кг Р = кг м' V —1 Решение: Объем определи по формуле Объем тела человека V =__ Ответ: 3. Железный, медный и латунный шарики имеют равные объемы. У какого из этих шариков масса больше?_________ 4. Стеклянная, мраморная и латунная коробки имеют одинаковую массу. Объем какой коробки наибольший?_______________ 42 УРОК 7 ДВИЖЕНИЕ МОЛЕКУЛ Как молекулы запаха фиалки меня нашли? Просто молекулы такие непоседы — они непрерывно двигаются! Молекулы любого вещества находятся в постоянном движении. В этом нас убеждают многочисленные опыты. Опыт 1. В стеклянный сосуд нальем две разные жидкости: внизу — голубую (водный раствор медного купороса), сверху — чистую воду. В начале опыта между жидкостями видна резкая граница. Оставим этот сосуд на несколько дней. Ты увидишь, что граница раздела расплылась. Недели через две жидкости сами собой перемешаются (см. рисунок на следующей странице). Маленькие частицы медного купороса имеют свое собственное движение, что приводит к перемешиванию их с мельчайшими частицами воды. 43 Урок 7. Движение молекул §§§§§ оо о о о ООО оо ОООоО о О °оО • •••* • • • •• • • • •• • •• •• • • • •• • • * '^8888 • ОвОО оОО оо о • о #о о о о* • • о* о* 0*0*0 • * • ** ***** • *• ** ***** * * *** *0*00 оОО оо 0*0*0 0 о о* * *0*0* о *0*0 *0*00 пОО оо 0*0 *о о 0 о* * *0*0* о *0*0 Опыт 2. Смочим листочек бумаги водой и положим на него кристаллик марганцовки. Задание: опиши наблюдаемое явление Вопрос: почему это происходит?_ Явление, при котором вещества сами собой смешиваются, называется диффузией. Диффузия бывает и в твердых, и в жидких, и в газообразных веществах. В газах она происходит быстро, в твердых веществах — очень медленно. Известен опыт с двумя пластинами из свинца и золота. Их положили друг на друга, сжали грузом и на длительное время оставили в покое при комнатной температуре (20 °С). Через 5 лет в пограничном слое толщиной 1 мм мельчайшие частицы золота и свинца перемешгшись. Вопрос: как это произошло? _____________________________ 44 Урок 7. Движение молекул Упражнение 13 1) Рыбы, обитающие в реках, озерах и других водоемах, дышат воздухом, растворенным в воде. Как воздух попадает в воду? 2) На каком явлении основана засолка огурцов? 3) Почему сушеная слива разбухает в воде? 4) Почему запах духов быстро распространяется по комнате? Давление газа В сосуде с газом молекулы движутся свободно и распространяются по всему объему. При движении они сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, оказывая на них давление. Поэтому раздувается шарик и автомобильная камера, когда их заполняет воздух. Для объяснения явления взаимодействия молекул газа со стенкой сосуда разработаем МОДЕЛЬ. Металлический уголок образует горку, по которой скатываются горошины. При ударе горошин о лист бумаги, помещенный у основания горки, лист отклоняется, так как испытывает давление (см. рисунок). Похожее явление наблюдается при ударе молекул газа о стенки сосуда. Урок 7. Движение молекул Одна молекула слишком мала, чтобы произвести заметный удар о стенку сосуда. Однако молекул в газе очень много, и их совместное действие становится значительным. Опыт 3. Слабо надуем воздушный шарик и поместим его под колокол воздушного насоса. Откачивая воздух из-под колокола, мы увидим, как шарик раздувается. Вопрос: как можно объяснить это явление? Чем больше ударов производят молекулы, тем сильнее их действие на стенки сосуда. Опыт 4. Гофрированный сосуд, который может легко изменять свой объем, заполним воздухом и соединим с чувствительным прибором. При сжатии воздуха возрастает его давление на стенки сосуда, и стрелка прибора отклоняется. Вопрос: как можно объяснить увеличение давления воздуха при его сжатии?______________ 46 Урок 7. Движение молекул Броуновское движение В 1827 году британский ботаник Роберт Броун наблюдал явление, которое еще раз показало, что молекулы находятся в постоянном движении. Рассматривая в микроскоп споры растений, находящиеся в жидкости, Броун обнаружил их непрерывное зигзагообразное движение по всем направлениям. Частички под действием ударов невидимых молекул смещаются и приобретают большую скорость. Так возникает быстрая непрерывная пляска капелек масла в воде, частичек табачного дыма в воздухе. Атмосфера Земли Нашу планету окружает газовая оболочка большой толщины — воздух, которым мы дышим. В состав воздуха входят разные газы: кислород, азот, водяной пар и др. Воздушная оболочка Земли называется АТМОСФЕРОЙ (от греческих слов натмос* — пар, воздух, и исфера* — шар). Она простирается на высоту нескольких сотен километров и четкой границы не имеет. Если представить себе Землю как шар диаметром 1,5 м, то вся полоса атмосферы будет составлять всего 10 см (см. рисунок слева). Молекулы воздуха притягиваются к Земле и непрерывно беспорядочно двигаются, оставаясь возле поверхности нашей планеты. Это объясняет существование атмосферы. 47 Урок 7. Движение молекул Упражнение 14 1) Почему при подъеме самолета возникает неприятное ощущение у пассажиров: закладывает уши?____________________ 2) Что удерживает капельку жидкости в пипетке? Домашнее задание 1. Перечисли факты из нашей жизни, которые убеждают в том, что молекулы движутся ____________________________ 2. Наполни до краев стакан водой так, чтобы нельзя было больше долить уже ни одной капли. Потом осторожно всыпь в воду соль (примерно 1 чайную ложечку). Опиши наблюдаемое явление ______ _____________________________________________ Объясни явление Какую теорию подтверждает этот опыт? 48 Урок 7. Движение молекул 3. Измерь объем своей комнаты и определи массу воздуха в ней, если плотность воздуха равна 1,29 кг/м®. Произведи измерения: длина комнаты________м; ширина________м; высота______м. Произведи вычисления объема комнаты по формуле V = Произведи вычисления массы воздуха по формуле т = Ответ: 4. Набери полстакана воды, накрой его листком бумаги и, придерживая рукой, аккуратно переверни. Что удерживает воду и листок бумаги, почему они не падают? 49 УРОК 8 ТЕМПЕРАТУРА Опыт 1. На столе стоят два пустых прозрачных стакана. Нальем в один стакан холодную воду, а в другой — горячую. Бросим одновременно в оба стакана одинаковые крупинки марганцовки. Задание: опиши наблюдаемое явление______________ В более нагретых веществах диффузия происходит быстрее. При нагревании вещества возрастает скорость его молекул. Упражнение 15 1) Зачем при пайке металлических деталей используют легкоплавкий металл (олово) и сильно нагревают место пайки?_ 2) При ремонте дороги асфальт разогревают. Почему запах разогретого асфальта ощущается издалека? __________________________ 3) В каком растворе (горячем или холодном) быстрее просаливаются огурцы? Почему? _______________________________________ Вывод: степень нагретости вещества характеризуется физической величиной ТЕМПЕРАТУРОЙ. 50 Урок 8. Температура Чем больше скорость движения молекул, тем выше температура вещества. Быстро движущиеся молекулы сильнее ударяются о стенки сосуда, в котором находится вещество. Давление газа возрастает. Давление газа Ничего не понимаю... Молекулы словно «взбесились»... Упражнение 16 1) Почему при закипании воды крышка чайника начинает подпрыгивать? __________________________________________ 2) Почему баллончик с аэрозолем опасно держать возле огня? 51 Урок 8. Температура 3) Что покажет прибор (см. рисунок), если гофрированный сосуд с воздухом опустить в горячую воду?___________________ Термометр Для измерения температуры используют прибор, который называется ТЕРМОМЕТР. Он состоит (см. рисунок) из резервуара 1, заполненного жидкостью, тонкой трубки 2 и шкалы 3. кАо 9- -о 8- -о 7- -О 6-0 5- -о 4---о" 3--0 2- -о 1- -о Р- / 100 °с Вода кипит 52 Урок 8. Температура Задание: при нагревании столбик жидкости поднимается по трубке, а при охлаждении — опускается. Объясни почему___ Мы измеряем температуру в единицах, называемых градусами Цельсия (1 °С). Для изготовления шкалы термометра договорились считать, что вода замерзает при температуре О °С, а кипит при температуре 100 °С. Если отрезок, равный разности уровней ртути (см. рисунок справа внизу на предыдущей странице), разделить на 100 частей, то получится шкала термометра, ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ которой Урок 8. Температура II. Определи цену деления и показание термометра (см. верхний рисунок) С = III. Медицинский термометр мы часто называем градусником. Его необходимо встряхивать, чтобы вернуть жидкость в резервуар. 1. Осторожно рассмотри градусник. Выясни, какой жидкостью заполнен его резервуар____________ 2. Определи цену деления градусника С =____________________________ 3. Определи температуру своего тела t =___________°С. IV. Поставь на подоконник два одинаковых пустых стакана. В один стакан налей холодную воду, а в другой — воду из горячего чайника. В оба стакана аккуратно, не размешивая, положи по кусочку сахара. Через каждые 15 минут пробуй воду на вкус. Опиши свои ощущения_________________________________ Объясни причину_____________________________________ 54 УРОК 9 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Теплота представляет собой особый вид ЭНЕРГИИ. Эта энергия зависит от скорости движения молекул вещества. Мы используем тепло в самых простых и привычных ситуациях: например, чтобы согреться, вскипятить воду, приготовить пищу. Различные тела часто обмениваются ТЕПЛОМ. Направление теплового обмена указывает ТЕМПЕРАТУРА. Тепло передается от более горячего тела к менее горячему до тех пор, пока их температура не станет одинаковой. Известны три способа передачи тепла от тела к телу: теплопроводность, конвекция и излучение. Теплопроводность Размешай ложечкой горячий чай. Ее ручка нагреется. Распространение тепла в твердых телах называется ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ. При нагревании вещества мельчайшие частицы — атомы и молекулы, — подталкивая друг друга, заставляют соседей двигаться быстрее. Маленькие частицы вещества толкают друг друга, и быстрые частицы заставляют медленные двигаться быстрее 55 Урок 9. Тепловые явления В некоторых твердых телах, например металлах, тепло распространяется очень быстро. Такие тела являются хорошими ТЕПЛОПРОВОДНИКАМИ. Почему металлические предметы всегда кажутся холодными? Думаю, хороший проводник отводит тепло от нашей руки Хорошие проводники тепла быстро нагреваются и быстро остывают Другие твердые тела, например пластмассы, плохо проводят тепло — их называют ТЕПЛОИЗОЛЯТОРАМИ. Плохими проводниками тепла являются жидкости и газы. Теп-лоизолятором является ВОЗДУХ. Если воздух — теплоизолятор, то он может сохранять тепло? Ты прав! Воздух может защитить нас от холода Перышки птичек, наша одежда, наш дом — отличные хранители воздуха. Тепло нашего тела плохо проходит сквозь пойманный воздух, так как он является теплоизолятором 56 Урок 9. Тепловые явления Присмотрись: пупырышки заставляют волоски на теле приподняться Упражнение 18 1) Почему сковороды делают из металла, а ручки к ним — из пластмассы или дерева? ______________________________ 2) Почему, когда мы прикасаемся к металлу, его поверхность кажется холодной? __________________________________________ 3) Почему пуховая куртка сохраняет тепло? 4) Почему птицы зимой стараются нахохлиться?_ 57 Урок 9. Тепловые явления 5) Почему путники, застигнутые бураном, выкапывают в снегу укрытия, чтобы согреться? __________________________________ 6) Зачем в домах на окна ставят двойные рамы? Конвекция Газы и жидкости плохо проводят тепло. Как же нагревается вода? Если мы хотим вскипятить воду, мы ставим кастрюлю с водой на горячую поверхность плиты. Нижние слои воды прогреваются. Вопрос: горячая вода имеет меньшую плотность, чем холодная. Как ты думаешь почему? ________________________________ Более легкие горячие слои воды поднимаются вверх, а холодная вода опускается вниз (см. рисунок). Такое движение называется КОНВЕКЦИЕЙ. Конвекция 58 Урок 9. Тепловые явления Благодаря такой же конвекции нагревается воздух в комнате. Опыт 1. Подержи лист тонкой бумаги над обогревательным прибором. Объясни, почему лист бумаги начинает подрагивать____ Упражнение 19 1) Почему в очень жаркие дни воздух над поверхностью дороги начинает дрожать? ____________________________________ 2) Почему дым над костром поднимается вверх? 3) Почему форточки делают в верхней части окна? 59 Урок 9. Тепловые явления Примерно третья часть тепла нашего дома уходит через окна, если они недостаточно утеплены. Излучение В солнечный день мы ощущаем тепло солнечных лучей, которые передают нам тепловую энергию Солнца. Эта энергия проходит огромные расстояния в космосе, прежде чем достигает Земли. Между Солнцем и Землей космическое пространство пусто — оно не заполнено веществом. Поэтому теплопроводность или конвекция не могут помочь энергии дойти до Земли. Тепло ♦путешествует» во Вселенной по невидимым линиям, называемым ЛУЧАМИ, которые исходят от Солнца. Этот способ передачи тепла называется ИЗЛУЧЕНИЕМ. Чем больше тепловых (инфракрасных) лучей поглощает какое-нибудь тело, тем выше становится его температура. Тела, способные отражать часть тепловых лучей, не могут сильно нагреваться. Некоторые поверхности поглощают больше тепловых лучей, другие — меньше. Матовые и темные поверхно- 60 Урок 9. Тепловые явления сти хорошо поглощают тепловые лучи, а блестящие и светлые тепловые лучи отражают. Как работает гриль. Печь-гриль позволяет готовить пищу при помощи ТЕПЛОВЫХ (инфракрасных) ЛУЧЕЙ. Тепло направляется вниз к пище. 61 Урок 9. Тепловые явления Изображение, полученное при помощи тепловых лучей. Тепловое излучение можно фотографировать специальной инфракрасной камерой. На рисунке показана фотография человека в тепловых лучах. Видно, что разные области лица и шеи нагреты неодинаково: горячие выглядят светлыми, холодные — темными. Упражнение 20 1) Почему жарким летом в светлой одежде мы чувствуем себя комфортней, чем в темной? ___________________________ 2) Почему в жарких странах жители красят стены в белый цвет? 3) Почему снег, посыпанный золой, тает быстрее? 62 Урок 9. Тепловые явления Домашнее задание 1. Термос — это сосуд с двойными стенками, изготовленный из блестящего материала. Из полости между стенками откачан воздух. Почему термос хорошо сохраняет тепло налитой в него воды? _____________________________________________________ 2. Приведи примеры теплопередачи, с которой ты встречаешься в своей повседневной жизни______________________________________ 63 УРОК 10 ПОГОДА И КЛИМАТ Погода представляет интерес для всех. Она влияет на наши решения: как и где проводить свободное время, что надеть, выходя на улицу, и т. д. В зависимости от погоды каникулы могут быть приятными или не очень. От погоды часто зависит наше настроение. Погода определяется состоянием атмосферы в данном месте в данное время. Климат любого района остается достаточно постоянным из года в год, но погода может резко меняться в течение дня или даже нескольких часов. Что вызывает эти изменения? Какие факторы формируют погоду и климат? Вода = ПОГОДА Погоду на нашей планете создают СОЛНЦЕ, ВОЗДУХ и ВОДА. Без воздуха нет погоды В тропосфере образуются облака и выпадают осадки (см. рисунок на следующей странице). Круговорот воды в природе Солнечное тепло вызывает испарение воды с поверхности суши и моря, превращая ее в невидимые водяные пары, поднимающиеся в атмосферу. Содержание влаги в атмосфере является одним из важных факторов, определяющих погоду. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим. 64 Урок 10. Погода и климат 700 км Ионосфера За погоду на нашей планете отвечает только нижний слой атмосферы — тропосфера 200 км 80 км Мезосфера рашЛу Стратосфера Воздух влияет на состояние погоды Достигая высоких, холодных слоев воздуха, водяной пар превращается в крохотные капли воды — КОНДЕНСИРУЕТСЯ. Многие миллионы капель собираются вместе. Так образуются облака. Внутри облака капельки соединяются в более крупные капли. Увеличившись в размерах, большие и тяжелые капли выпадают на землю в виде дождя. 65 Урок 10. Погода и климат Влажность Содержание водяного пара в воздухе называется ВЛАЖНОСТЬЮ. Теплый воздух насыщен влагой больше, чем холодный. При высокой влажности процесс испарения влаги с поверхности водоемов, листьев растений, кожи человека и животных замедляется. Холодной ночью воздух не может сохранять столько же водяных паров, сколько содержит теплый воздух днем. Часть водяного пара конденсируется — образуются капли воды, которые называются росой. Если же температура падает ниже нуля, то капли замерзают, и образуется иней. Как возникают ветры Ветер представляет собой движение воздуха. Он возникает в результате мощных конвективных потоков над поверхностью Земли. Участки суши обычно нагреваются значительно быстрее, чем моря и другие водоемы. 66 Урок 10. Погода и климат В жаркий солнечный день теплый воздух поднимается высоко над землей, и его место занимает холодный воздух с моря (см. верхний рисунок). Суша охлаждается быстрее, чем море, поэтому ночью происходит обратный процесс. Теплые воздушные массы поднимаются над морем, и их сменяет холодный воздух с суши (см. нижний рисунок). Воздушные потоки Какие ветры дуют на Земле Солнечные лучи неравномерно обогревают поверхность нашей планеты. Экватор Земли нагревается практически отвесными лучами 67 Урок 10. Погода и климат Солнца, а полюсы — скользящими ________ (см. рисунок справа). Поэтому экватор получает больше тепла. Температура на нем значительно — выше, чем на полюсах. На экваторе сильно разогретый воздух поднимается вверх, а на полюсе он охлаждается и опускается к земле. Так возникают мощные конвекционные потоки, циркулирующие вокруг Земли, которые мы называем ветрами. Вращение планеты вокруг собственной оси приводит к образованию воздушных потоков, имеющих различное направление относительно Земли. Северный^'--1олярный фр01 V' //Западный вековой поя^ ^ \\ Пояс пассатов \1| . \ ^ У У У У ^ ^\\ -------Штиль--------- \ Пояс пассатов > \\ ^ уападный ветровой пояс/ , глярный^рдь Южный полюс Воздушные массы могут накапливаться в некоторых районах над земной поверхностью. Атмосферное давление в этих областях повышается. Если различие в давлении между соседними областями небольшое, то ветер слабый. При увеличении различия в давлении ветер усиливается — возрастает его скорость. ТРОПИЧЕСКИЕ ВИХРИ, скорость которых превышает 15 м/с, называют ураганами или тайфунами, циклонами, торнадо — в зависимости от того, где они возникли. Вихрь похож на гигантскую воронку диаметром до 35 км (см. левый рисунок на следующей странице). Огромные массы влажного горячего воздуха, враща- 68 Урок 10. Погода и климат ясь, совершают восхождение в абсолютно безоблачное небо. Скорость ветра внутри воронки может достигать 400 км/ч. Движение урагана отслеживают с помощью самолетов-наблю-дателей, радаров и искусственных спутников для того, чтобы своевременно предостеречь население регионов, которым он угрожает (см. правый рисунок). К опасным явлениям природы относится СМЕРЧ. В этом случае не теплый воздух поднимается вверх, а холодный из верхних слоев атмосферы опускается вниз. Из грозового облака к земле вытягивается воронка, состоящая из водяного пара и воздуха («хобот смерча»). Со скоростью до 100 км/ч он несется над сушей, втягивая в свое вращение и круша все, что попадается на его пути. Смерч бушует от нескольких секунд до нескольких часов, поэтому предсказать смерч практически невозможно. Состояние погоды зависит от очень многих факторов: температуры воздуха и его влажности, атмосферного давления, формы и характера облаков, интенсивности солнечного облучения. Необходимые наблюдения и измерения производятся во всех регионах Земли. 69 Урок 10. Погода и климат Откуда берутся данные о погоде Ученых, изучающих погодные явления, называют МЕТЕОРОЛОГАМИ. Тридцать центральных метеорологических станций мира обрабатывают информацию о погоде, которая поступает с наземных станций, морских судов и искусственных спутников. На основе этой информации составляют карты погоды. Когда по телевидению сообщают метеорологический прогноз, иногда демонстрируют фотографии Земли, сделанные с искусственных спутников. На них ясно видны облачные образования, охватывающие площади более 1000 000 км^. Снимки, днем и ночью передаваемые со спутников (верхний рисунок на следующей странице), делают как при обычном освещении, так и в инфракрасных (тепловых) лучах. Инфракрасный радиометр позволяет фотографировать Землю и ее атмосферу ночью. С помощью инфракрасного спектрометра можно измерять температуру воздуха на разных высотах (нижний рисунок на следующей странице). Фотографии и полученные данные передаются при помощи радиоволн на Землю в ГИДРОМЕТЦЕНТР, который составляет прогноз погоды с помощью современных компьютерных установок. 70 Урок 10. Погода и климат Климат Ежегодно повторяющиеся погодные условия в определенных районах Земли характеризуют климат этих районов. Климат — это многолетний режим погоды в данной местности. Слово «климат* в переводе с греческого означает «наклон». Еще древние греки установили связь климата с углом падения солнечного света на земную поверхность, что определяет количество поступающего солнечного тепла. 71 Урок 10. Погода и климат Домашнее задание 1. Как можно доказать существование воздуха вокруг нас? 2. Почему нам бывает тепло или холодно? 3. Равномерно ли нагревается поверхность Земли Солнцем? 4. Как возникает ветер? 5. Почему ветер меняет направление? 6. Что такое облако? 72 Урок 10. Погода и климат 7. Почему запотевают окна? 8. Как возникает ураган? 9. Перечисли погодные явления, которые определяются: • теплопроводностью________________________________ • конвекцией • излучением 73 УРОК 11 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ Опыт 1. Через весь кабинет физики протянем медную проволоку. Один конец проволоки прикрепим к стене, а другой конец перебросим через блок. Подвесим к свободному концу проволоки грузик — проволока натянется. Подвесим есце один грузик, проволока удлинится. Незаметное на глаз удлинение проволоки покажет стрелка прибора, прикрепленного к блоку. Вопрос: что происходит внутри вещества, из которого изготовлена проволока? Для ответа на этот вопрос вспомни, что при нагревании проволоки длина ее тоже увеличивается. При растяжении проволоки увеличивается расстояние между молекулами вещества. Чтобы увеличить расстояние между молекулами, мы растягивали проволоку, прикладывб1я значительные усилия. Этот опыт доказывает, что отодвинуть молекулы вещества друг от друга непросто. Молекулы и атомы притягиваются друг к другу. Опыт 2. Возьмем два одинаковых цилиндра из свинца и попробуем соединить их, приложив торцами друг к другу. Цилиндры не прилипают. С помощью специального ножа зачистим до блеска торцы цилиндров, которые мы пытаемся присоединить, и повторим опыт. Цилиндры прилипли друг к другу. 74 Урок 11. Взаимодействие молекул Зачистив неровные поверхности, мы убрали шероховатости, и множество атомов оказалось на небольшом расстоянии друг от друга. Взаимодействие молекул и атомов проявляется на расстояниях таких же малых, как размеры самих частиц. Упражнение 21 1) Почему, когда мы пишем мелом на доске, остается след? 2) Почему ручка не прилипает к руке, когда мы пишем, а пластилин прилипает, когда мы лепим из него фигурки?____________ 3) Почему склеиваемые детали рекомендуют крепко прижимать друг к другу? ___________________________________________ Молекулы и атомы отталкиваются друг от друга. Попробуем доказать это утверждение. Упражнение 22 1) Сожми рукой ластик. Опиши свои оп^ущения и объясни их 75 Урок 11. Взаимодействие молекул 2) Почему твой палец не может пройти сквозь стальной лист?___ 3) Почему, если перестать сжимать мяч, он приобретет прежнюю форму?________________________________________________________ Строение твердых, жидких и газообразных веществ Ты уже знаешь, что одно и то же вещество может находиться в разных агрегатных состояниях: твердом, жидком или газообразном. Как молекулы и атомы создают структуры, свойства которых сильно отличаются друг от друга? Твердые тела. В обычных условиях твердые тела сохраняют свою форму и объем. Между атомами в твердых телах возникают очень сильные взаимодействия. Упражнение 23 1) Почему твердые тела трудно сжать? 76 Урок 11. Взаимодействие молекул 2) Почему деревянную линейку трудно сломать? _______________ 3) Почему твердые тела стремятся сохранить свою форму и объем? Изменение формы и объема тела называется деформацией. Самые простые виды деформации — растяжение и сжатие. Растяжение испытывают тросы подъемных кранов, струны музыкальных инструментов. При растяжении тела молекулы удаляются друг от друга, а притяжение между молекулами мешает разрушению материала. Сжатию подвергаются стены и фундаменты зданий. При сжатии тела молекулы приближаются друг к другу, и силы отталкивания между ними возрастают. Упражнение 24 1) Какого вида деформации возникают при изгибе ластика?__ В 77 Урок 11. Взаимодействие молекул 2) Какие деформации испытывает средняя линия изгибаемого ластика? __________________ 3) Почему раму велосипеда делают трубчатой? Сильное взаимодействие между атомами твердого тела не позволяет им свободно двигаться. Каждый атом колеблется подобно маятнику часов. Атомы или молекулы большинства твердых тел (таких, как лед, соль, нафталин, железо, сера — см. рисунок) расположены в определенном порядке. Такие твердые тела называются КРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ. Ж Железо Поваренная соль Сера О Между атомами твердого тела существует сильное взаимодействие. Они располагаются близко друг к другу в определенном порядке и постоянно колеблются. Жидкости. Молекулы в жидкостях расположены очень плотно, но притяжение между ними намного слабее, чем в твердых телах (см. рисунок). Молекулы жидкости способны двигаться друг относительно друга и меняться мест£1ми, поэтому жидкости могут течь и изменять свою форму. Вода О о 0^0 78 Урок 11. Взаимодействие молекул а Водяной пар Л О Жидкости невозможно спрессовать или сдавить, так как их молекулы расположены слишком тесно и при сближении отталкиваются. Газы. Взаимодействие между молекулами газа очень слабое. Молекулы находятся в постоянном беспорядочном (хаотичном) движении, перемещаясь во всех направлениях (см. рисунок). Поэтому газ занимает все свободное пространство в сосуде, в который его поместили. Расстояния между молекулами газа велики, поэтому газы легко сжимаются. Газы не имеют формы и не сохраняют свой объем. О (!>