Физика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни : в 2 частях. Часть 1
Покупка
ФПУ
Тематика:
Физика. Астрономия
Издательство:
Просвещение
Авторы:
Генденштейн Лев Элевич, Булатова Альбина Александровна, Корнильев Игорь Николаевич, Кошкина Анжелика Васильевна
Под ред.:
Орлов Владимир Александрович
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 192
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101625-3
Артикул: 815926.01.99
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 классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11 классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Материал для углублённого изучения отмечен звёздочкой. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и Примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Предназначены 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.
Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина Москва «Просвещение» 2022 ФИЗИКА 11 класс 3-е издание, стереотипное Допущено Министерством просвещения Российской Федерации Учебник Часть 1 В двух частях Под редакцией В. А. Орлова БАзОВый и УглУБлЁнный УРОВни З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Учебное издание Генденштейн Лев Элевич Булатова Альбина Александровна Корнильев Игорь Николаевич Кошкина Анжелика Васильевна ФИЗИКА 11 класс Базовый и углублённый уровни Учебник В двух частях. Часть 1 Центр физики и астрономии Ответственный за выпуск Г. Ершова Редактор Г. Ершова. Методист Н. Лукиенко. Оформление Н. Новак Художник Ю. Корчмарь. Технический редактор Е. Денюкова Корректор И. Копылова. Компьютерная вёрстка А. Борисенко Подписано в печать 01.02.2022. Формат 70×100/16. Усл. печ. л. 15,6. Тираж экз. Заказ № . Акционерное общество «Издательство «Просвещение». Российская Федерация, 127473, г. Москва, ул. Краснопролетарская, д. 16, стр. 3, этаж 4, помещение I. Адрес электронной почты «Горячей линии» — vopros@prosv.ru. УДК 373.167.1:53+53(075.3) 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 и углублённый уровни : учебник : в 2 частях : издание в pdf-формате / Л. Э. Генден штейн, А. А. Була това, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина ; под ред. В. А. Орлова. — 3-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. ISBN 978-5-09-102102-8 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-087419-9 (печ. изд.). Ч. 1. — 191, [1] с. : ил. ISBN 978-5-09-101625-3 (электр. изд.). ISBN 978-5-09-087420-5 (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 классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11 классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Материал для углублённого изучения отмечен звёздочкой. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и Примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Предназначены для всех наименований образовательных организа ций: школ, лицеев, гимназий, центров образования, колледжей, СПО и пр. УДК 373.167.1:53+53(075.3) ББК 22.3я721 Ф50 ISBN 978-5-09-101625-3 (ч. 1, электр. изд.) ISBN 978-5-09-102102-8 (электр. изд.) ISBN 978-5-09-087420-5 (ч. 1, печ. изд.) ISBN 978-5-09-087419-9 (печ. изд.) © Ген ден штейн Л. Э., Булатова А. А., Корнильев И. Н., Кошкина А. В., 2019 © АО «Издательство «Просвещение», 2021 © Художественное оформление АО «Издательство «Просвещение», 2021 Все права защищены 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. • Учебник учит школьников решать задачи, вместо того чтобы показывать примеры решений. В конце книги приведены «Полезные советы», а также «Ответы и решения». • В учебнике широко используется метод ключевых ситуаций — реализация учебно-исследовательской деятельности. При этом ученики учатся не только решать задачи, но и ставить их. На многочисленных примерах показано, как преобразовать трудную задачу в систему более простых. • 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 и углублённом уровнях. Разделы, рассчитанные на изучение предмета только на углублённом уровне (а также при подготовке к ЕГЭ по физике), отмечены звёздочкой (*). Значком «о» обозначены задачи, которыми можно в основном ограничиться при изучении физики на базовом уровне (по усмотрению учителя). • 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. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
• В учебнике предложены доступные большинству учащихся задания для проектно-исследовательской деятельности. Приведены также рекомендации по оформлению проектной или исследовательской работы. • 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 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? 1) Значком «о» обозначены задачи, которыми по усмотрению учителя можно в основном ограничиться при изуче нии физики на базовом уровне. Кроме того, в конце почти каждого параграфа тоже есть задачи базового уровня. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитные взаимодействия. Магнитное поле 7 § 1 2. Взаимодействие проводников с токами Электрические и магнитные явления долгое время изучали по отдельности, не подозревая о связи между ними. Но в начале 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 про водников 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). 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 Единица электрического заряда в СИ — кулон (Кл) связана с единицей силы тока ампер (А) соотношением 1 1 1 Кл А с = ⋅ . Взаимодействие витков и катушек с токами Зная, как взаимодействуют параллельные прямолинейные проводники с токами, можно предсказать, как будут взаимодействовать круговые витки с токами, расположенные параллельно друг другу, а также катушки с токами. 5. В какой паре витков с токами из изображённых на рисунках 1.3, а, б витки притягиваются, а в какой — отталкиваются? Рис. 1.3 6. На каком из рисунков 1.4, а, б изображены катушки, токи в которых направлены: одинаково; противоположно? 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 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитные взаимодействия. Магнитное поле 9 § 1 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. 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 являются сами по себе 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. Парамагнетики и диамагнетики Слабо выраженные магнитные свойства проявляют практически все вещества, в том числе все металлы — например, «немагнитные» медь и алюминий. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Магнитное поле 10 I Одни вещества слабо притягиваются к постоянным магнитам — их называют парамагнетиками (к их числу относится алюминий), другие же слабо отталкиваются от постоянных магнитов — их называют диамагнетиками (к их числу относится медь). Свойства парамагнетиков удалось объяснить, используя соображения, сходные с гипотезой Ампера. Свойства диамагнетиков обусловлены явлением электромагнитной индукции, о котором мы расскажем далее. 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. 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). Рис. 1.6 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .