Фізіка. 9 клас

216 Pages·16.947 MB·Ukrainian

by  Ісачанкава Л.А., Пальчык Г.У., Сакольскі А.А.

Вучэбны дапаможнік для 9 класа
агульнаадукацыйных устаноў
з беларускай мовай навучання
Пад рэдакцыяй А. А. Сакольскага
Дапушчана
Міністэрствам адукацыі
Рэспублікі Беларусь
Мінск
«Народная асвета»
2010
ООббррааззооввааттееллььнныыйй ппооррттаалл wwwwww..aadduu..bbyy// ННааццииооннааллььнныыйй ииннссттииттуутт ооббррааззоовваанниияя
УДК 53 (075.3=161.3)
ББК 22.3я721
И85
Рэцэнзенты:
кафедра агульнай фізікі ўстановы адукацыі «Гродзенскі дзяржаўны ўніверсітэт імя Янкі Купалы»
(канд. фіз.-мат. навук, дац., заг. каф. А. А. Маскевіч); канд. фіз.-мат. навук, настаўнік фізікі
дзяржаўнай установы адукацыі «Гімназія № 5 г. Мінска» У. І. Анцулевіч
Пераклад з рускай мовы Н. Г. Ляўчук
ІSBN 978-985-03-1373-7 © Ісачанкава Л. А., Пальчык Г. У.,
Сакольскі А. А., 2010
© Ляўчук Н. Г., пераклад на беларускую
мову, 2010
© Афармленне. УП «Народная асвета»,
2010
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
Як працаваць з вучэбным дапаможнікам
Вы трымаеце ў руках вучэбны дапаможнік па фізіцы для 9-га
класа. У ім выкладзены асновы механікі — аднаго з самых важных
раздзелаў фізікі. З механікай вы пазнаёміліся ў 7-м класе. У гэ-
тым навучальным годзе вы будзеце не толькі вывучаць механіку на
больш высокім узроўні, але і рашаць складаныя задачы, знаходзіць
адказы на цяжкія пытанні. Каб работа з вучэбным дапаможнікам
прынесла больш карысці, выкажам некалькі парад.
Спачатку прачытайце зададзены вам параграф ад пачатку да
канца. Затым бярыцеся за яго дэталёвую прапрацоўку. Не за-
вучвайце тэкст на памяць. Значна больш важным з’яўляецца ра-
зуменне сэнсу прачытанага. Старайцеся звязаць змест параграфа
з матэрыялам, які быў выказаны настаўнікам на ўроку.
Уважліва адносцеся да азначэнняў фізічных велічынь, законаў
і формул. Усе яны вылучаны ў тэксце. Калі дадзены вывад форму-
лы — самастойна паспрабуйце вывесці гэту формулу ў сшытку.
У тэксце параграфаў ёсць пытанні. Не пакідайце без адказу ні
аднаго з іх. Калі на якое-небудзь пытанне вы не змаглі адказаць,
звярніцеся да вучэбнага матэрыялу яшчэ раз.
Сур’ёзна адносцеся да апісання доследаў. Многія з іх можна
правесці дома. Гэта дапаможа вам лепш зразумець вывучаемыя
з’явы.
Прааналізуйце галоўныя вывады пасля кожнага параграфа.
Карысна запісаць іх у сшытак і дапоўніць меркаваннямі, якія мо-
гуць узнікнуць, калі вы сур’ёзна вывучалі матэрыял і зразуме-
лі яго.
Для праверкі разумення матэрыялу пасля галоўных вывадаў
дадзены кантрольныя пытанні. Абавязкова дайце адказ на кожнае
з іх. У некаторых выпадках для гэтага трэба будзе выкарыстаць
дадатковыя крыніцы інфармацыі.
Вывучыўшы тэарэтычны матэрыял і адказаўшы на кантроль-
ныя пытанні, трэба рашыць задачы, дадзеныя ў практыкаванні ў
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
4 Як працаваць з вучэбным дапаможнікам
канцы параграфа. Задачы размешчаны па нарастанні складанасці.
Рэкамендуем рашаць іх у гэтым парадку. Найбольш складаныя з іх
адзначаны знакам .
Калі ў вас атрымалася рашыць усе задачы, значыць, вы доб-
ра зразумелі матэрыял. Вы можаце быць задаволенымі сваёй ра-
ботай і разлічваць на дастойную ацэнку вашых ведаў настаўнікам.
У некаторых параграфах ёсць дадатковы матэрыял, які над-
рукаваны дробным шрыфтам. Яго можна вывучаць па жаданні.
Апрацаваць рэзультаты вымярэнняў пры выкананні лабара-
торных работ вам дапаможа Дадатак у канцы вучэбнага дапамож-
ніка.
Жадаем творчых поспехаў і добрых адзнак!
Аўтары
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
УВОДЗІНЫ
Неад’емнай часткай нашага жыцця з’яўляецца рух. Рухаюцца людзі, аўтама-
білі, самалёты, касмічныя караблі, планеты (мал. 1). Рухаюцца малекулы, атамы,
электроны.
На ўроках фізікі ў 7-м класе вы
атрымалі першыя ўяўленні аб меха-
нічным руху і яго заканамернасцях.
У 9-м класе мы больш глыбей бу-
дзем вывучаць законы механічнага
руху, закладзём падмурак для далей-
шага вывучэння фізікі. Мал. 1
§ 1. Матэрыя. Прастора і час. Механічны рух
Пры вывучэнні фізікі вы ўжо пазнаёміліся з вельмі важным паняццем —
«матэрыя». Усё, што існуе ў навакольным свеце, і ёсць матэрыя. У пра-
цэсе развіцця фізікі высветлілася, что матэрыя — гэта не толькі рэчыва
(фізічныя целы і часціцы, з якіх яны складаюцца), але і фізічныя сілавыя
палі: поле прыцягнення, электрычнае поле, магнітнае поле. Без уліку фізіч-
ных палёў карціна свету была б няпоўнай. На малюнку 2 паказана зорная
сістэма, якая ўтрымліваецца ад распаду полем прыцягнення, а малюнак 3
паказвае, як магнітнае поле дзейнічае на жалезныя апілкі.
У навакольным свеце ўсё безупынна змяняецца. І ў Сусвеце (мегасвет), і ў
целах вакол нас (макрасвет), і ў атамах і элементарных часціцах (мікрасвет) па-
стаянна адбываюцца розныя з’явы і розныя працэсы. Перамяшчаюцца нябесныя
і зямныя целы, узнікаюць успышкі на Сонцы, змяняецца ціск і тэмпература па-
ветра, адбываюцца хімічныя рэакцыі, растуць і развіваюцца жывыя арганізмы,
распадаюцца радыеактыўныя ядры атамаў і г. д.
Мал. 2 Мал. 3
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
6 Уводзіны
«Усё цячэ, усё змяняецца. Немагчыма два разы ўвайсці ў адну і тую ж
раку» — гаварыў старажытнагрэчаскі філосаф Геракліт. Безупынныя змянен-
ні, што адбываюцца ў навакольным свеце, — адно з асноўных уласцівасцей
матэрыі.
Найбольш простай формай гэтых змяненняў з’яўляецца механічны рух — змя-
ненне становішча адных цел адносна іншых у прасторы з цягам часу.
Навука, якая вывучае заканамернасці механічнага руху і прычыны, якія
выклікаюць гэты рух, называецца механікай. Слова «механіка» паходзіць ад
грэчаскага mekhane^ — машына, прыстасаванне.
Навошта ж вывучаць механіку?
Па-першае, законы механікі надзвычай важныя для чалавечай дзейнасці. Ад
сучасных фабрык і заводаў да навуковых лабараторый — усюды выкарыстоўва-
юцца розныя машыны і механізмы, якія выконваюць складаныя рухі (мал. 4). Без
глыбокага разумення законаў механікі сканструяваць такія ўстройствы немагчы-
ма. Выкарыстанне законаў механікі неабходна пры вырабе аўтамабіляў, караблёў,
самалётаў, будаўніцтве дамоў, мастоў (мал. 5), пры складанні прагнозаў надвор’я,
у касмічных даследаваннях. Разлікі, якія грунтуюцца на законах механікі, неаб-
ходныя і для дасягнення высокіх спартыўных рэзультатаў.
Па-другое, не абапіраючыся на законы механікі, немагчыма растлумачыць
асноўныя фізічныя з’явы: цеплавыя, электрычныя, магнітныя, светлавыя і г. д.
Усе яны суправаджаюцца механічнымі перамяшчэннямі часціц. Механіка — най-
важнейшае, першае звяно ўсёй фізікі, яе аснова.
Асноўнымі раздзеламі механікі з’яўляюцца кінематыка, якая адказвае на пы-
танне, як рухаюцца целы, і дынаміка, якая выяўляе прычыны руху і тлумачыць,
чаму целы рухаюцца так, а не інакш.
Як было сказана, механічны рух — гэта перамяшчэнне адных цел адносна ін-
шых у прасторы з цягам часу.
Мал. 4 Мал. 5
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
Матэрыя. Прастора і час. Механічны рух 7
Паняцці «прастора» і «час» адыгрываюць у фі-
зіцы выключна важную ролю. Усё, што існуе ў матэры-
яльным свеце, існуе ў прасторы і ў часе.
Усякае цела займае пэўную частку прасторы і пэў-
нае месца ў адносінах да іншых цел. Электрычнае і ін-
шыя палі таксама знаходзяцца ў тым або іншым аб-
сягу прасторы. Уяўленні аб «чыстай» прасторы, па-за
матэрыяй, пазбаўлены сэнсу. Мы можам меркаваць
аб прасторы менавіта таму, што ў ёй існуюць фізічныя
целы і палі.
Не мае сэнсу гаварыць і аб часе па-за матэрыяй.
Час служыць для апісання змяненняў, якія адбываюцца
ў матэрыяльным свеце. Адна падзея адбываецца раней
(у больш ранні момант часу), другая — пазней, адна
з’ява адбываецца працяглы час, другая — займае мен-
шы прамежак часу.
Даць дакладнае азначэнне паняццяў прасторы і
часу складана. Мы мяркуем аб іх з дапамогай нашых
органаў пачуццяў і вымяральных прыбораў.
Вымярэнне часу адбываецца з дапамогай гадзінні-
каў (мал. 6, а), секундамераў, хранометраў. Сучасныя
Мал. 6
атамныя гадзіннікі (мал. 6, б) вымяраюць час з даклад-
насцю 10−14 с. Такія гадзіннікі могуць спяшацца або спазняцца на 1 с не раней,
чым праз тры мільёны гадоў!
Фізіка мае справу з прамежкамі часу ад надзвычай малых — 10−24 с (у ядзернай фізі-
цы) — да мільярдаў гадоў (у фізіцы космасу). Такі ж велізарны і дыяпазон адлегласцей — ад
памераў ядзер (10−15 м) да памераў бачнай часткі Сусвету (1026 м).
Галоўныя вывады
1. Матэрыя — гэта рэчыва і фізічныя сілавыя палі. Матэрыя існуе ў пра-
сторы і часе.
2. Механічны рух — гэта змяненне становішча цела ў прасторы адносна ін-
шых цел з цягам часу.
3. Навука, якая вывучае заканамернасці механічнага руху і прычыны, якія
яго выклікаюць, называецца механікай.
4. Кінематыка апісвае, як рухаюцца целы, а дынаміка выяўляе прычыны
руху і тлумачыць, чаму целы рухаюцца менавіта так, а не інакш.
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
8 Уводзіны
Кантрольныя пытанні
1. Што разумеюць пад матэрыяй у фізіцы?
2. У чым заключаецца адна з асноўных уласцівасцей матэрыі?
3. Ці можна гаварыць аб прасторы і часе па-за матэрыяй? Чаму?
4. Што такое механічны рух?
5. Што вывучае механіка? Кінематыка? Дынаміка?
6. Чаму для людзей важныя законы механікі? У якіх галінах чалавечай дзейнасці яны
выкарыстоўваюцца?
§ 2. Скалярныя і вектарныя велічыні.
Дзеянні над вектарамі
У курсе фізікі вам сустракаліся розныя фізічныя велічыні. Для вызна-
чэння адных (масы, шляху, тэмпературы, аб’ёму і г. д.) дастаткова (пры
зададзенай адзінцы вымярэння) ведаць толькі лікавае значэнне. Такія фі-
зічныя велічыні называюцца скалярнымі. Для вызначэння іншых гэтага
недастаткова. Чаму?
На малюнку 7 паказаны сілы F і F . Іх лікавыя значэнні аднолькавыя,
1 2
але вынікі іх дзеяння розныя. Сіла F толькі павялічыла ціск санак на снег,
1
а сіла F прымусіла санкі рухацца. Значыць, для сілы важна ведаць не толь-
2
кі лікавае значэнне, але і напрамак. Сіла — вектарная велічыня.
Вектарныя велічыні (вектары) характарызуюцца не толькі лікавым зна-
чэннем, але і напрамкам у прасторы.
Вектарныя велічыні важныя не толькі ў механіцы. Без іх не абысціся і ў ін-
шых раздзелах фізікі.
Што неабходна ведаць аб вектарах?
1. Вектар паказваюць у выглядзе накіраванага адрэзка (стрэлкі). Напра-
мак стрэлкі паказвае, куды накіраваны вектар, а яе даўжыня выражае ў пэўным
маштабе яго лікавае значэнне (мал. 8).
Лікавае значэнне вектара называ-
ецца модулем. Модуль любога не роў-
нага нулю вектара — лік дадатны.
Вектар абазначаюць літарай, над
(cid:71)
якой пастаўлена стрэлка (напрыклад, a),
Мал. 7 Мал. 8
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
Скалярныя і вектарныя велічыні. Дзеянні над вектарамі 9
Мал. 9 Мал. 10
або літарай, вылучанай тлустым шрыфтам (a), або дзвюма літарамі са стрэлкай
(cid:74)(cid:74)(cid:74)(cid:71)
(напрыклад AB, дзе A — пачатак вектара, B — канец вектара). Модуль век-
(cid:71) (cid:71)
тара a абазначаюць літарай a або сімвалам a.
(cid:71) (cid:74)(cid:74)(cid:74)(cid:71) (cid:71) (cid:74)(cid:74)(cid:74)(cid:71)
На малюнку 8 a = AB, a = AB = a = 4.
2. Вектары роўныя паміж сабой, калі роўныя іх модулі і аднолькавыя іх
(cid:71) (cid:71)
(cid:127) (cid:128)
напрамкі. Роўныя вектары a = b ляжаць на паралельных прамых і накіраваны
ў адзін і той жа бок (мал. 9). Адной толькі роўнасці модуляў для роўнасці вектараў
(cid:71) (cid:71)
недастаткова! На малюнку 9 модулі вектараў a і c роўныя (а = с), але вектары
(cid:71) (cid:71)
(cid:127) (cid:128)
паміж сабой не роўныя a ≠ c .
Ці можна перамясціць вектар у прасторы (перанесці яго) і пры гэтым лічыць,
што ён не змяніўся? Можна, калі пры пераносе не змяніўся ні модуль вектара, ні
яго напрамак (мал. 10).
3. Вугал паміж вектарамі. Каб знайсці вугал ϕ паміж вектарамі (мал. 11, а),
трэба сумясціць пачаткі гэтых вектараў (мал. 11, б). Калі напрамкі вектараў ад-
нолькавыя, то ϕ = 0 (мал. 11, в), калі процілеглыя, то ϕ = 180° (мал. 11, г).
Мал. 11
(cid:71)
4. Правіла множання вектара на лік. Здабытак вектара a (мал. 12, а) на
(cid:71) (cid:71)
лік β ёсць вектар b = βa, які вызначаецца наступным чынам:
• яго модуль b = βa;
(cid:71)
• яго напрамак пры β (cid:42) 0 (мал. 12, б) супадае з напрамкам вектара a, а
пры β (cid:43) 0 — процілеглы яму (мал. 12, в, г).
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
Вектар d = (−1)(cid:10)a = −a называецца процілеглым вектару a (мал. 12, г).
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования
10 Уводзіны
Мал. 12
5. Правіла складання вектараў
(cid:71)
а) Правіла трохвугольніка. Перанясём вектар b
(cid:71)
так, каб канец вектара a сумясціўся з пачаткам век-
(cid:71) (cid:71)
тара b (мал. 13). Пасля гэтага правядзём вектар c з
(cid:71) (cid:71) (cid:71)
пачатку вектара a у канец вектара b. Вектар c ёсць
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
сума вектараў a і b, г. зн. c = a +b.
Суму двух вектараў можна атрымаць і па іншым
правіле.
Мал. 13
б) Правіла паралелаграма. Сумясцім пачаткі век-
(cid:71) (cid:71)
тараў a і b (мал. 14). Пабудуем паралелаграм ABCD,
(cid:71) (cid:71)
прымаючы вектары a і b за яго стораны. Вектар
(cid:71) (cid:71) (cid:71)
c = a +b супадае з адрэзкам АС — дыяганаллю па-
ралелаграма, якая праходзіць праз агульны пачатак
(cid:71) (cid:71)
вектараў a і b. Параўнаўшы малюнкі 13 і 14, лёг-
ка зразумець, што абодва правілы прыводзяць да ад-
наго і таго ж выніку.
Мал. 14
А як знайсці рознасць вектараў?
(cid:71)
6. Правіла аднімання вектараў. Каб ад вектара a
(cid:71)
адняць вектар b, трэба сумясціць пачаткі вектараў
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
a і b і правесці вектар d з канца вектара b , «які
(cid:71)
аднімаюць», у канец «памяншаемага» вектара a
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
(мал. 15). Вектар d ёсць шуканая рознасць: d = a −b.
(cid:71)
Той жа вынік атрымаецца, калі да вектара a пры-
(cid:71)
бавіць вектар, процілеглы вектару b. Такі спосаб зна-
Мал. 15
ходжання рознасці вектараў вельмі зручны. Праверце
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
(cid:127) (cid:128)
пабудаваннем, што a −b = a + −b .
(cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71) (cid:71)
З малюнка 15 відаць, што калі d = a −b, то a = b +d. Значыць, для век-
тараў, як і для лікаў, адніманне — гэта дзеянне, адваротнае складанню.
7. Модуль сумы вектараў. Яго можна знайсці геаметрычна. Напрыклад, мо-
(cid:71) (cid:71)
дуль сумы вектараў a і b (гл. мал. 14) роўны даўжыні дыяганалі АС паралела-
грама ABCD (даўжыні стараны АС трохвугольніка ABC).
Образовательный портал www.adu.by/ Национальный институт образования