8 класс. Занятие 1
Занятия 1-го полугодия по экспериментальной физике
в 8-м классе Олимпиадной школы МФТИ
(преподаватель к.ф.-м.н., доцент А.А. Лукьянов)
Занятие 1-й недели – Вводное занятие
1. Разбор задач тестов и возможные апелляции
2. Обсуждение общих принципов построения занятий:
- на одну лабораторную работу – два занятии: выполнение (одно занятие) и сдача на отдельных листочках либо «турнир» (следующая неделя);
- не всегда сразу будет даваться рецепт выполнения задания; чаще – учащиеся сами должны придумать возможный ход;
- часть занятия – теория и решение задач по теме лабораторной работы;
- вопросы дисциплины и техники безопасности;
- домашние задания (в том числе – несложные опыты).
3. Лабораторная работа – мысленные эксперименты
Название: ИЗМЕРЕНИЕ БОЛЬШИХ ДЛИН
Цель работы: Научиться измерять большие расстоянии, встречающиеся в городе или на природе
Оборудование: линейка, рулетка, рейка
Опыт 1. Определение высоты дерева с помощью тени, даваемой солнцем
Задание: По длине тени от дерева в солнечный день определить высоту дерева.
Теория. Расчетные формулы. Указания:
Рисунок к Опыту 1.
Измерить длину тени от рейки известной длины, поставленной вертикально. Из подобия треугольников найти длину тени от дерева.
Опыт 2. Определение высоты дерева с помощью без тени от солнца
Задание: Определить с земли приблизительно высоту дерева, столба, здания в отсутствие солнца ([1], №1.5)
Опыт 3. Определение высоты фонарного столба и расстояния до него косвенными методами
Цель работы: Научиться измерять большие расстоянии, встречающиеся в городе или на природе, в случаях, когда прямые измерения невозможны
Задание: Вы стоите вечером у небольшой речки, на противоположном берегу которой вкопан столб с фонарем. Как определить расстояние до столба и его высоту, имея небольшую рейку и рулетку? Переходить реку нельзя.
Теория. Расчетные формулы. Указания:
Рисунок к опыту 3.
Вывести формулы связывающие друг с лугом искомые величины и величины, допускающие прямые измерения
(1)
(2)
Замечание. Расстояния S1 и S2 не допускают прямого измерения, однако их разность S1–S2 может быть измерена рулеткой!
Сделать оценку для опыта, в котором оказалось, что h = 1 м, S1–S2 = 3 м, l1 = 1,4 м, l2= 2 м.
Ответ: H = 5 м, S1 = 7 м, S2 = 10 м, x = S1 – l1 = 5,6 м (расстояние от рейки до столба в начале), y = S2 – l2 = 8 м (расстояние от рейки до столба в начале), x – y = 2,4 м.
Литература
1. Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А., Гельфгат И.М. Решение ключевых задач по физике для основной школы. 7-9 классы. – 2-е изд. – М.: ИЛЕКСА, 2016. – 208 с.
2. Ланге В.Н. Экспериментальные задачи на смекалку. – М.: Наука, 1974. – 96 с. (№44)
Опыт 4. Лазерный дальномер – !? – Принцип действия
Задача. Определить время движения короткого светового импульса от поверхности Земли до поверхности Луны и обратно. (На Луне установлены отражатели световых импульсов!) Радиус Земли rЗ » 6370 км, радиус Луны rЛ » 1740 км, среднее расстояние от Земли до Луны R » 384 000 км, скорость света в вакууме c » 300 000 км/с.
Ответ. R/rЗ » 60, R/rЛ » 220, поэтому t » 2 R/с » 2,5 секунды.
Вопрос. Какими же будут времена движения светового импульса при определении расстояний до зданий на расстояниях порядка 100 м ÷ 1 км?
Ответ. От 6,7 × 10–7 » 1 мкс до » 10 мкс.
Эхолокация. Глубина Марианской впадины » 11 км, скорость звука в воде – 1,5 км/с (НЕ 330 м/с; это – скорость звука в воздухе).
Вопрос. Оценить время движения звукового импульса туда и обратно.
Ответ. Менее 15 секунд.