Физика. 11 класс. Базовый уровень
Покупка
ФПУ
Тематика:
Физика. Астрономия
Издательство:
Просвещение
Авторы:
Генденштейн Лев Элевич, Булатова Альбина Александровна, Корнильев Игорь Николаевич, Кошкина Анжелика Васильевна
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 256
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101622-2
Артикул: 815713.01.99
Линия учебников для среднего общего образования ориентирована на обучение решению задач. Параграфы представляют собой канву сценариев уроков, реализующих системно-деятельностный подход к обучению: тщательно подобранные задания погружены непосредственно в теорию. В 10-м классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11-м классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности.
Соответствуют федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Рекомендованы для всех наименований образовательных организаций: школ, лицеев, гимназий, центров образования, колледжей, СПО и пр.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ФИЗИКА Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина Москва «Просвещение» 2022 11 класс Базовый уровень Учебник Допущено Министерством просвещения Российской Федерации 3-е издание, стереотипное З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я721 Ф50 Авторы: Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина Издание выходит в pdf-формате. Физика : 11-й класс : базовый уровень : учебник : издание в pdf-формате / Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова и др. — 3-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. — 253, [3] с. : ил. ISBN 978-5-09-101622-2 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-092529-7 (печ. изд.). Линия учебников для среднего общего образования ориентирована на обучение решению задач. Параграфы представляют собой канву сценариев уроков, реализующих системно-деятельностный подход к обучению: тщательно подобранные задания погружены непосредственно в теорию. В 10-м классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11-м классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Рекомендованы для всех наименований образовательных организаций: школ, лицеев, гимназий, центров образования, колледжей, СПО и пр. УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я721 © Генденштейн Л. Э., Булатова А. А., Корнильев И. Н., Кошкина А. В., 2019 © АО «Издательство «Просвещение», 2020 © Художественное оформление. АО «Издательство «Просвещение», 2020 Все права защищены ISBN 978-5-09-101622-2 (электр. изд.) ISBN 978-5-09-092529-7 (печ. изд.) Ф50 Учебник допущен к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования организациями, осуществляющими образовательную деятельность, в соответствии с Приказом Министерства просвещения Российской Федерации № 254 от 20.05.2020 (в редакции приказа № 766 от 23.12.2020). З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Расскажи мне — и я забуду, Покажи мне — и я запомню, Вовлеки меня — и я научусь! Конфуций (6-й век до нашей эры) Будем изучать физику вместе • Учебник реализует системно-деятельностный подход к изучению физики. • Каждый параграф книги — основа сценария урока, построенного в диалоговой форме. Это позволяет ученикам стать активными участниками процесса обучения. • Вопросы и задания органично включены в тексты параграфов. Благодаря этому теоретические сведения постигаются учениками в деятельности, а не заучиваются. • В конце учебника приведены ответы, а также решения некоторых задач («Ответы и решения»), а также указания («Полезные советы»). • В учебнике широко используется метод исследования ключевых ситуаций — реализация учебно-исследовательской деятельности. При этом ученики учатся не только решать задачи, но и ставить их. • Сюжеты всех задач школьного курса физики основаны всего на нескольких десятках ситуаций. Исследование этих ситуаций раскрывает перед учениками «секреты» решения задач. • Учебник предназначен для изучения физики на базовом уровне. • В конце почти каждого параграфа есть рубрика «Что мы узнали», а в конце каждой главы — «Главное в этой главе». Эти рубрики помогут при обобщении и повторении, а также при подготовке к контрольным работам и экзамену. • Приведены описания лабораторных работ, а также основные сведения о погрешностях измерений. • В учебнике предложены доступные большинству учащихся задания для проектно-исследовательской деятельности. Приведены также рекомендации по оформлению проектной или исследовательской работы. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
• Учебник представлен и в электронной форме. Кроме того, он дополнен тетрадями для лабораторных работ. Авторы благодарны профессору Т. П. Мадышевой, профессору А. И. Фишману, доценту Красноярского КИПК И. В. Лаврентьевой, методисту Кемеровского РИПКиПРО Л. Д. Урванцевой, генеральному директору издательства Д. А. Воробьёву, главному редактору О. А. Панасенковой, редактору по физике Г. И. Ершовой, методисту Н. Н. Лукиенко, верстальщику А. А. Борисенко и другим сотрудникам издательства за помощь в работе над книгой, а также нашим ученикам за живое обсуждение материалов, вошедших в книгу. Навигационные значки — Вопросы и задания в тексте параграфа — Поставим опыт — Что мы узнали ? — Дополнительные вопросы и задания З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Предмет и задачи электродинамики Электродинамика — раздел физики, изучающий магнитное и электрические поля, в том числе изменяющиеся во времени и в пространстве, связь между этими полями, а также излучение и распространение электромагнитных волн. Законы электродинамики широко используют в промышленности, технике и в быту — например, при производстве и потреблении электроэнергии, в радиосвязи (в частности, при создании мобильных устройств), в современной аппаратуре. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Глава I. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ § 1. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле 1. Взаимодействие постоянных магнитов Вспомним свойства постоянных магнитов, знакомые вам из курса физики основной школы. 1. На рисунке 1.1 изображены полосовые магниты, подвешенные на нитях. Северный и южный полюсы обозначены только у одного из них. Рис. 1.1 а) Какой цифрой обозначен северный полюс неокрашенного магнита на рисунке 1.1, а? б) Какой цифрой обозначен южный полюс неокрашенного магнита на рисунке 1.1, б? 2. Как вы знаете, Земля представляет собой огромный магнит. Вблизи какого географического полюса Земли находится её северный магнитный полюс? 2. Взаимодействие проводников с токами Электрические и магнитные явления долгое время изучали по отдельности, не подозревая о связи между ними. Но в начале З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитные взаимодействия. Магнитное поле 7 § 1 19-го века датский учёный Г. Эрстед обнаружил, что проводник с током 1) обладает магнитными свойствами: помещённая вблизи него магнитная стрелка поворачивается. Опыт Эрстеда мы рассмотрим в одном из заданий в конце этого параграфа, а сейчас изучим магнитное взаимодействие прямолинейных проводников с токами, открытое на опыте французским физиком А. Ампером. Взаимодействие прямолинейных проводников с токами Поставим опыт На рисунке 1.2 схематически изображены результаты опытов по взаимодействию параллельных прямолинейных проводников, по которым текут токи. В качестве проводников в этом опыте часто используют ленты из фольги, потому что тогда заметнее изгиб проводника, на который действует сила со стороны другого проводника. 3. В каком случае проводники притягиваются — когда токи в проводниках текут в одном направлении или в противоположных? В каком случае провод ники отталкиваются? 4. Можно ли считать, что описанное выше взаимодействие провод ников с токами имеет электрическую природу? Итак, в описанном опыте проявляются магнитные свойства проводников с токами. Единица силы тока Взаимодействие прямолинейных проводников с токами используют для определения единицы силы тока в СИ — ампера (А). За 1 А принимают силу тока в каждом из двух параллельных бесконечно длинных проводников очень малого поперечного сечения, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга и взаимодействующих друг с другом с силами, равными 2 10 7 ⋅ − Н на каждый метр длины 2). Единица электрического заряда в СИ — кулон (Кл) связана с единицей силы тока ампер (А) соотношением 1 1 1 Кл А с = ⋅ . 1) Для краткости мы будем называть так проводник, по которому течёт ток. 2) Эта информация приведена не для запоминания. Рис. 1.2 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитное поле 8 I Взаимодействие витков и катушек с токами Зная, как взаимодействуют параллельные прямолинейные проводники с токами, можно предсказать, как будут взаимодействовать круговые витки с токами, а также катушки с токами. 5. В какой паре витков (рис. 1.3, а, б) витки притягиваются, а в какой — отталкиваются? 6. На каком из рисунков 1.4, а, б изображены катушки, токи в которых направлены: одинаково; противоположно? Рис. 1.3 Рис. 1.4 3. Магнитные свойства вещества Гипотеза Ампера Сравнивая взаимодействие катушек с токами (рис. 1.4) и взаимодействие постоянных магнитов (рис. 1.1), легко заметить их сходство. Основываясь на этом сходстве, Ампер предположил, что внутри постоянных магнитов циркулируют незатухающие одинаково направленные «молекулярные токи» (рис. 1.5, а). Рис. 1.5 В толще магнита соседние молекулярные токи направлены противоположно. Поэтому они взаимно компенсируют друг друга. Зато вблизи поверхности магнита молекулярные токи как бы образуют ток, текущий по поверхности магнита, подобно току в катушке ( рис. 1.5, б). Это и объясняло, по мнению Ампера, магнитные свойства вещества. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитные взаимодействия. Магнитное поле 9 § 1 7. Основываясь на гипотезе Ампера, объясните, почему при разламывании полосового магнита образуются снова два магнита, у каждого из которых есть северный и южный полюсы. Ферромагнетики Гипотеза Ампера очень красива, однако дальнейшие исследования её не подтвердили. В 20-м веке учёные установили, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены тем, что атомы некоторых веществ сами по себе являются крошечными магнитиками. В постоянных магнитах некоторая (сравнительно небольшая) часть атомов-магнитиков ориентируется одинаково, то есть их «северные полюсы» направлены в одну сторону. Этим и объясняются свойства постоянного магнита. Вещества, из которых можно изготовить постоянные магниты, называют ферромагнетиками. Наиболее распространённые ферромагнетики — железо и его сплавы (сталь и чугун). Магнитные свойства каждого ферромагнетика исчезают, если нагреть его до определённой для данного ферромагнетика температуры, которую назвали точкой Кюри в честь французского физика П. Кюри. Например, точка Кюри для железа равна 753 °С. 4. Магнитное поле Английский учёный М. Фарадей предположил, что магнитные взаимодействия, подобно электрическим, осуществляются посредством поля, которое назвали магнитным полем. Как мы уже знаем, магнитными свойствами обладают проводники с токами. Следовательно, проводник с током является источником магнитного поля. Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц. Следовательно, движущаяся заряженная частица является источником магнитного поля. Магнитное взаимодействие постоянных магнитов обусловлено магнитными свойствами электронов. Выяснилось, что и другие мельчайшие частицы вещества, которые называют элементарными (например, протон и нейтрон, из которых состоят атомные ядра), тоже обладают магнитными свойствами. Следовательно, источниками магнитного поля могут быть элементарные частицы (в том числе находя щие ся в покое и даже не имеющие электрического заряда — например нейтрон, входящий в состав атомных ядер). Скоро мы узнаем, что источником магнитного поля является также изменяющееся во времени электрическое поле. Вектор магнитной индукции Магнитное поле проявляет себя тем, что оно действует с некоторой силой на проводник с током, на движущуюся заряженную частицу или на полюсы постоянного магнита. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитное поле 10 I Сила — это векторная величина, поэтому естественно ожидать, что магнитное поле характеризуется векторной величиной. Эту величину называют магнитной индукцией и обозначают B. За направление вектора магнитной индукции B принимают направление, на которое указывает северный полюс свободно вращающейся магнитной стрелки, помещённой в данное поле (рис. 1.6). Линии магнитной индукции Поставим опыт Если поместить небольшие магнитные стрелки вблизи постоянного магнита, то можно заметить, что они поворачиваются, выстраиваясь при этом вдоль некоторых линий (рис. 1.7). Эти линии называют линиями магнитной индукции или магнитными линиями. Линии магнитной индукции — это линии, касательные к которым в каждой точке направлены так же, как и вектор маг- нитной индукции B в этой точке. На рисунках 1.8, а, б изображены линии магнитной индукции поля, созданного катушкой с током. Рис. 1.8 8. Сравните магнитные линии поля, созданного катушкой с током, с магнитными линиями поля, созданного полосовым магнитом. Что у них общего и чем они различаются на вид? Нетрудно заметить, что магнитные линии поля, созданного катушкой с током, похожи по форме на магнитные линии поля, Рис. 1.7 Рис. 1.6 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .