Номер 4, страница 236 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 10 по следующему плану. Параграф 70. Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов». Глава 10. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы - номер 4, страница 236.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Справедливость многих физических законов подтверждается экспериментально. Ниже описаны основные опыты, демонстрирующие справедливость законов геометрической оптики и классической механики.

Экспериментальная проверка закона отражения света

Для проверки закона отражения света используется оптический диск, источник узкого пучка света (например, лазерная указка или специальный осветитель со щелью) и плоское зеркало.

Ход опыта:

1. На поверхность оптического диска, на котором нанесена угловая шкала, помещается плоское зеркало вдоль прямого диаметра.

2. На зеркало под некоторым углом направляется узкий пучок света — падающий луч. В точке падения луча на зеркало восстанавливается перпендикуляр (нормаль) к поверхности зеркала.

3. Наблюдается отраженный от зеркала луч.

4. С помощью угловой шкалы диска измеряются два угла: угол падения $ \alpha $ (угол между падающим лучом и нормалью) и угол отражения $ \beta $ (угол между отраженным лучом и нормалью).

5. Опыт повторяется несколько раз при различных углах падения.

Результаты и вывод:

В ходе измерений устанавливается, что для любого угла падения угол отражения равен углу падения: $ \alpha = \beta $. Также опыт наглядно показывает, что падающий луч, отраженный луч и нормаль, проведенная в точке падения, лежат в одной плоскости (в плоскости оптического диска). Это полностью подтверждает закон отражения света.

Ответ: Опыт с использованием оптического диска, источника света и плоского зеркала показывает, что угол падения света равен углу отражения, а падающий луч, отраженный луч и нормаль лежат в одной плоскости, что подтверждает закон отражения света.

Экспериментальная проверка закона преломления света

Для проверки закона преломления используется то же оборудование, что и в предыдущем опыте, но вместо зеркала берется плоскопараллельная пластина или, что удобнее, стеклянный полуцилиндр.

Ход опыта:

1. На оптический диск помещается стеклянный полуцилиндр так, чтобы его плоская грань совпадала с диаметром диска.

2. Узкий пучок света направляется на центр плоской грани полуцилиндра под некоторым углом к поверхности. Этот луч является падающим.

3. Пройдя через границу раздела двух сред (воздух-стекло), луч меняет свое направление — преломляется. Наблюдается преломленный луч внутри стекла.

4. В точке падения луча на границу раздела восстанавливается нормаль. Измеряется угол падения $ \alpha $ (в воздухе) и угол преломления $ \gamma $ (в стекле).

5. Опыт повторяется для нескольких различных углов падения.

Результаты и вывод:

Для каждой пары углов $ \alpha $ и $ \gamma $ вычисляются их синусы. Оказывается, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред:

$ \frac{\sin \alpha}{\sin \gamma} = n $

где $ n $ — относительный показатель преломления второй среды (стекла) относительно первой (воздуха). Также опыт показывает, что падающий луч, преломленный луч и нормаль лежат в одной плоскости. Это подтверждает справедливость закона преломления света (закона Снеллиуса).

Ответ: Опыт с преломлением света на границе двух сред (например, воздух-стекло) с помощью оптического диска показывает, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянной величиной, что подтверждает закон преломления света.

Экспериментальная проверка второго закона Ньютона

Второй закон Ньютона ($ \vec{F}=m\vec{a} $) устанавливает связь между силой, действующей на тело, массой тела и его ускорением. Для его проверки необходимо исследовать зависимость ускорения от силы при постоянной массе и от массы при постоянной силе.

Оборудование: Горизонтальная направляющая (например, воздушная дорожка для минимизации трения), тележка, набор грузов, нить, блок, датчики для измерения ускорения (например, фотоворота или датчик движения).

Ход опыта:

1. Зависимость ускорения от силы ($ a \propto F $) при $ m = \text{const} $. На тележку массой $ M $ кладут несколько грузов. Тележку соединяют нитью, перекинутой через блок, с подвешенным грузом массой $ m_{1} $. Сила тяги, приводящая систему в движение, равна силе тяжести подвешенного груза $ F_1 = m_{1}g $. Общая масса системы $ m_{\text{общ}} = M + m_{1} + \text{масса грузов на тележке} $. Измеряется ускорение системы $ a_1 $. Затем один груз с тележки перевешивают на подвес. Теперь сила тяги $ F_2 > F_1 $, а общая масса системы осталась прежней. Измеряют новое ускорение $ a_2 $. Повторяют опыт, перемещая грузы с тележки на подвес.

2. Зависимость ускорения от массы ($ a \propto 1/m $) при $ F = \text{const} $. На подвесе оставляют постоянный груз, создающий постоянную силу тяги $ F $. Сначала измеряют ускорение $ a_1 $ пустой тележки массой $ M_1 $. Затем на тележку добавляют груз, увеличивая ее массу до $ M_2 $, и снова измеряют ускорение $ a_2 $.

Результаты и вывод:

В первой части опыта обнаруживается, что ускорение прямо пропорционально приложенной силе ($ a \sim F $). Во второй части — что ускорение обратно пропорционально массе системы ($ a \sim 1/m_{\text{общ}} $). Объединяя эти результаты, приходят к выводу, что $ a = \frac{F}{m} $, что и является математическим выражением второго закона Ньютона.

Ответ: Эксперименты на установке с тележкой, грузами и блоком показывают, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей силе, приложенной к телу, и обратно пропорционально его массе, что подтверждает второй закон Ньютона.