


















Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Ćwiczenia ggjgyjndeyikfruihcbjl
Typologia: Ćwiczenia
1 / 26
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Zbiór zadań z fizyki
dla szkoły podstawowej
Doskonała pomoc przez cały okres nauki w szkole
podstawowej.
Zeszyt ćwiczeń jest skorelowany z podręcznikiem Spotkania z fizyką dla klasy 7 szkoły podstawowej dopuszczonym do użytku szkolnego i wpisanym do wykazu podręczników przeznaczonych do kształcenia ogólnego do nauczania fizyki w klasie siódmej szkoły podstawowej. Numer ewidencyjny podręcznika w wykazie MEN: 885/1/
Nabyta przez Ciebie publikacja jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy o przestrzeganie praw, jakie im przysługują. Zawartość publikacji możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym, ale nie umieszczaj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, to nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. Możesz skopiować część publikacji jedynie na własny użytek. Szanujmy cudzą własność i prawo. Więcej na www.legalnakultura.pl
© Copyright by Nowa Era Sp. z o.o. 2017 ISBN 978-83-267-3192- Warszawa 2018 Wydanie drugie Redakcja merytoryczna: Dorota Brzozowiec-Dek, Agnieszka Grzelińska. Współpraca redakcyjna: Miłosz Budzyński, Dorota Okulewicz. Redakcja językowa: Kinga Tarnowska, Agnieszka Sieczak, Marta Zuchowicz. Nadzór artystyczny: Kaia Juszczak. Opieka graficzna: Małgorzata Gregorczyk. Projekt okładki: Aleksandra Szpunar. Projekt graficzny: Ewa Kaletyn, Maciej Galiński, Monika Brózda, Aleksandra Szpunar. Ilustracje: Ewelina Baran, Zuzanna Dudzic, Andrzej Dukata, Maciej Galiński, Agata Knajdek, Joanna Ptak. Realizacja projektu graficznego: Adam Poczciwek. Fotoedycja: Ewa Szymańska, Bogdan Wańkowicz.
Nowa Era Sp. z o.o. Aleje Jerozolimskie 146 D, 02-305 Warszawa www.nowaera.pl, e-mail: [email protected], tel. 801 88 10 10 Druk i oprawa: DRUK-SERWIS Sp. z o.o. Ciechanów
SPIS TREŚCI
Korzystaj z dodatkowych materiałów ukrytych pod kodami QR zamieszczonymi w publikacji.
1. Czym zajmuje się fizyka 5 2. Wielkości fizyczne, jednostki i pomiary 7 3. Jak przeprowadzać doświadczenia 9 4. Rodzaje oddziaływań i ich wzajemność 11 5. Siła i jej cechy 14 6. Siły wypadkowa i równoważąca 16 Dziennik laboratoryjny 18 Test powtórzeniowy 20
7. Atomy i cząsteczki 21 8. Oddziaływania międzycząsteczkowe 23 9. Badanie napięcia powierzchniowego 25 10. Stany skupienia. Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów 27 11. Masa a siła ciężkości 29 12. Gęstość substancji 33 13. Wyznaczanie gęstości 36 Dziennik laboratoryjny 38 Test powtórzeniowy 40
14. Siła nacisku na podłoże. Parcie i ciśnienie 41 15. Ciśnienie hydrostatyczne, ciśnienie atmosferyczne 43 16. Prawo Pascala 47 17. Prawo Archimedesa 50 18. Prawo Archimedesa a pływanie ciał 52 Dziennik laboratoryjny 54 Test powtórzeniowy 56
19. Ruch i jego względność 57 20. Ruch jednostajny prostoliniowy 59 21. Ruch prostoliniowy zmienny 63 22. Badanie ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego 66 23. Analiza wykresów ruchów prostoliniowych: jednostajnego i jednostajnie zmiennego 68 Dziennik laboratoryjny 70 Test powtórzeniowy 72
24. Pierwsza zasada dynamiki Newtona – bezwładność 73 25. Druga zasada dynamiki Newtona 75 26. Swobodne spadanie ciał 77 27. Trzecia zasada dynamiki Newtona. Zjawisko odrzutu 80 28. Opory ruchu 82 Dziennik laboratoryjny 84 Test powtórzeniowy 86
29. Energia i praca 87 30. Moc i jej jednostki 92 31. Energia potencjalna grawitacji i potencjalna sprężystości 95 32. Energia kinetyczna, zasada zachowania energii mechanicznej 98 Dziennik laboratoryjny 102 Test powtórzeniowy 104
33. Energia wewnętrzna i temperatura 105 34. Zmiana energii wewnętrznej w wyniku pracy i przepływu ciepła 109 35. Sposoby przekazywania ciepła 111 36. Ciepło właściwe 113 37. Zmiany stanu skupienia ciał 116 38. Topnienie i krzepnięcie 117 39. Parowanie i skraplanie 119 Dziennik laboratoryjny 120 Test powtórzeniowy 122
Dodatki matematyczne z przykładami 123 Odpowiedzi do wybranych zadań obliczeniowych 128
Karta wzorów
Karta wzorów docwiczenia.pl Kod: F76MHD
VII. Termodynamika
33 Energia wewnętrzna
i temperatura
a) Uszereguj naczynia od tego, w którym herbata ma najmniejszą energię wewnętrzną, do tego, w którym energia wewnętrzna herbaty jest największa. Wpisz w okienka litery ozna czające poszczególne naczynia we właściwej kolejności.
< < <
b) Uzasadnij swój wybór, zaznaczając przy poniższych zdaniach P – prawda, lub F – fałsz.
1. Energia wewnętrzna ciała nie zależy od jego masy, a jedynie od jego temperatury. P F 2. Im wyższa temperatura, tym intensywniejsze drgania cząsteczek – wzrasta ichenergia kinetyczna, a co za tym idzie także i energia wewnętrzna ciała. P F
Przelicz temperaturę wyrażoną w stopniach Celsjusza na kelwiny i odwrotnie. Skorzystaj z przykładów podanych w punktach a) i e).
a) –17°C = (–17 + 273) K = 256 K e) 297 K = (297 – 273)°C = 24°C b) 120°C = K f) 4 K = °C c) –185°C = K g) 600 K = °C d) 127°C = K h) –253 K = °C
Rozwiąż dodatkowe zadania docwiczenia.pl Kod: F7S
Energia wewnętrzna ciała o określonej temperaturze jest tym większa, z im większej liczby cząsteczek się ono składa.
7
0 –273 –253 –233 –213 –193 –173 –153 –133 –113 –93 –73 –53 –33 –13 27 47 67 87 107 127 147 167 187 °C
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 273
28 0300 320340 360 380 400 420 440 460
K
Porównanie skali Kelvina i Celsjusza
0 K = –273°C 0°C = 273 K
Pomiar temperatury i rodzaje termometrów
Pomiar temperatury odgrywa istotną rolę zarówno w życiu codziennym, w badaniach laboratoryjnych, jak i w procesach technologicznych w przemyśle. W zależności od sytuacji stosujemy termometry wykorzystujące różne zjawiska fizyczne i mierzące temperaturę z różną dokładnością.
Korzystam z informacji
W pirometrach wykorzystuje się fakt, że ciała wysyłają promieniowa- nie podczerwone (termiczne), którego ilość zależy od ich temperatury. W zależności od zastosowań termometry takie mogą mierzyć tempera- turę od minus kilkudziesięciu do ponad 1000°C. Pirometrów używamy m.in. do pomiarów w trudno dostępnych miej- scach i pomiarów temperatury ciała.
Termometr alkoholowy wykorzystuje zjawisko rozszerzania się cie- czy pod wpływem wzrostu temperatury. Dolną i górną granicę wyzna- czają temperatura krzepnięcia oraz temperatura wrzenia cieczy. W przypadku termometru zaokiennego zawierającego etanol to odpo- wiednio –114°C oraz 78°C.
W termometrach bimetalicznych wyko- rzystuje się zjawisko rozszerzania się metali pod wpływem wzrostu temperatury. Dwa złączone ze sobą paski metali przy wzroście temperatury o tę samą wartość wydłużają się o różne długo- ści, co powoduje skręcenie ukształtowanej w spiralę taśmy bimetalicznej i ruch wskazówki. Termometry tego typu nie są zbyt dokładne, ale wystarczą na przykład do zmierzenia tem- peratury w piekarniku.
zwinięta w ślimak taśma bimetaliczna połączona ze wskazówką
zwinięty drut (np. z platyny)
przewody doprowadzające prąd elektryczny
W termometrach oporowych wykorzystu- je się zjawisko zmiany oporu elektrycznego me- tali pod wpływem zmiany temperatury. Termo- metry takie muszą mieć zewnętrzne zasilanie. Składają się one z czujnika (umieszcza się go tam, gdzie chcemy zmierzyć temperaturę) oraz przyrządu pomiarowego, który podaje tempe- raturę na podstawie zmian płynącego prądu. Proste termometry oporowe mają dokładność pomiaru 1°C, a najdokładniejsze – rzędu 0,01°C.
Termodynamika
Uzupełnij luki w tekście, a następnie podkreśl poprawne uzupełnienie wniosku z obliczeń. Temperatura wody w czajniku podczas gotowania wzrosła od temperatury T 1 = 21°C do tem peratury T 2 = 100°C. Zmiana temperatury wyrażona w °C wynosi: ∆T = T 2 – T 1 = – = °C Jeśli początkową temperaturę wody wyrazimy w kelwinach, to otrzymamy: T 1 = K. Temperatura końcowa tejże wody wyrażona w kelwinach wynosiłaby T 2 = K. Zmiana temperatury wody wyrażona w kelwinach: ∆T = – = K Wniosek: Zmiana temperatury wyrażona w stopniach Celsjusza jest/ nie jest liczbowo równa zmianie tej temperatury wyrażonej w kelwinach.
W poniższej tabeli przedstawiono średnią prędkość cząsteczek amoniaku (NH 3 ) w zależno ści od temperatury.
Temperatura T [°C] 0 50 100 150 200 250 300 Prędkość cząsteczek v 6 @ms 633 688 740 788 833 876 917
a) Wykaż , że energia wewnętrzna gazu rośnie wraz z temperaturą.
b) Oblicz , ile razy średnia energia kinetyczna cząsteczki amoniaku jest większa w tempera turze 300°C niż w temperaturze 0°C. Co można powiedzieć o energii wewnętrznej tej samej ilości amoniaku w tych temperaturach?
Zapamiętaj!
34 Zmiana energii wewnętrznej
w wyniku pracy i przepływu
ciepła
Pod zdjęciami ilustrującymi sytuacje, w których energia wewnętrzna ciała wzrasta w wyniku wykonania pracy mechanicznej, wpisz : wzrasta Ew.
Rozwiąż dodatkowe zadania docwiczenia.pl Kod: F71AUS
Zaznacz strzałką kierunek przepływu ciepła przez ścianę w sytuacjach pokazanych na rysunkach. Napisz , w którym przypadku w takim samym czasie przez ścianę przepłynie więcej ciepła.
(^2) Jeśli dwa ciała mają taką samą temperaturę, przepływ ciepła nie zachodzi – mówimy w takiej sytuacji o równowadze termicznej.
na zewnątrz domu
wewnątrz domu
na zewnątrz domu
wewnątrz domu
20
30
10
0
° C
20
30
10
0
° C
20
30
10
0
° C
20
30
10
0
35 Sposoby przekazywania ciepła
Uzupełnij tabelę, wpisując we właściwe pola nazwy poniższych materiałów.
powietrze • styropian • szkło • miedź
Bardzo dobry przewodnik ciepła Słaby przewodnik ciepła^
Bardzo słaby przewodnik ciepła (bardzo dobry izolator ciepła)
Zaznacz znakiem X wszystkie możliwe sposoby przekazywania ciepła w wymienionych ośrodkach.
ciałach stałych cieczach gazach próżni Przewodnictwo Konwekcja może zachodzić w Promieniowanie
Obok przedstawiono obraz budynku zarejestrowany w podczerwieni za pomocą kamery termowizyjnej. Dany kolor na zdjęciu oznacza określoną temperatu rę (patrz skala temperatury po prawej stronie zdjęcia). a) Podkreśl poprawne uzupełnienia zdań. Energia cieplna została przesłana z budynku do ka mery termowizyjnej poprzez przewodnictwo/ promie- niowanie. Miejsca, w których budynek jest najsłabiej izolowany, są na zdjęciu oznaczone kolorem czerwo- nym/ zielonym. b) Napisz , jak można zapobiegać utracie ciepła z budynku przedstawionego na zdjęciu, z ob szarów gdzie ciepło ,,ucieka” najbardziej.
Rozwiąż dodatkowe zadania docwiczenia.pl Kod: F76TQ
–8,8°C
Termodynamika
Zaznacz w tekście fragmenty dotyczące przepływu ciepła, a następnie przepisz je do tabeli i zapisz nazwę sposobu przepływu ciepła, z którym mamy do czynienia w opisanej sytuacji. Popołudnie było bardzo upalne. Już z daleka dało się zauważyć, jak powietrze faluje, unosząc się nad rozgrzaną jezdnią. – Uff, jak gorąco! – powiedział Tomek. Może wody sodowej z lodem?
Fragment tekstu Sposób przepływu ciepła powietrze faluje, unosząc się nad rozgrzaną jezdnią konwekcja
Czy na rysunku poprawnie narysowano obieg powietrza w pokoju z tradycyjnym grzejnikiem zawieszonym na ścia nie? Uzasadnij odpowiedź.
Zapamiętaj!
Termodynamika
Krok 3 Z przekształcenia wzoru na gęstość d = mV obliczamy masę powietrza: m = d ∙ V = (^) mkg 3 ∙ m 3 = kg Krok 4 (^) Brakuje nam jeszcze zmiany temperatury: ∆T = °C - °C = °C.
Po podstawieniu obliczonych wielkości do wzoru z kroku 2. otrzymujemy ilość dostarczone go ciepła: Q = c ∙ m ∙ ∆T = (^) kg J $ °C∙ kg ∙ °C = J Krok 5 Zapisujemy odpowiedź:
Do kulki ołowianej o masie 0,02 kg, której temperatura początkowa wynosiła 18°C, dostarczono 65 J ciepła. Oblicz temperaturę końcową tej kulki. Ciepło właściwe ołowiu wynosi 130 (^) kg J $ °C. Sposób I Wiemy, ile ciepła dostarczono kulce, znamy jej ciepło właściwe i masę, do obliczenia tempe ratury kulki możemy więc wykorzystać wzór Q = c ∙ m ∙ ∆T. Jeżeli przekształcimy go do postaci: DT = (^) c mQ $ , to obliczymy zmianę temperatury kulki:
,
kg
kg C
J ° $
$ Znamy jej początkową temperaturę, więc końcowa temperatura kulki będzie równa: T = 18°C + 25°C = 43°C Sposób II Z definicji ciepła właściwego wynika, że aby ogrzać 1 kg ołowiu o 1°C należy dostarczyć 130 J ciepła. Do ogrzania o 1°C kulki ołowianej o masie 0,02 kg wystarczy więc: 0,02 ∙ 130 J = 2,6 J ciepła. Z treści zadania wiemy, że kulce dostarczono 65 J energii, czyli 65 : 2,6 = 25 razy więcej energii. Oznacza to, że dostarczonej energii wystarczy do ogrzania 0,02 kg ołowiu o 25°C. Znamy temperaturę początkową kulki, więc jej temperatura końcowa wyniesie: T = 18°C + 25°C = 43°C Odpowiedź: Po dostarczeniu kulce 65 J ciepła jej temperatura wyniesie 43°C.
Przykład
Korzystając z „Przykładu”, oblicz końcową temperaturę 4 kg wody o temperaturze począt kowej 15°C po dostarczeniu 252 kJ ciepła. Ciepło właściwe wody to 4200 (^) kg J $ °C.
Ciepło właściwe
Do 0,2 kg pewnej substancji o temperaturze początkowej 10°C dostarczano stale ciepło w tempie 100 J w ciągu każdej sekundy. a) Uzupełnij poniższą tabelę. Przyjmij, że podczas ogrzewania substancja nie zmieniła swo jego stanu skupienia.
Czas ogrzewania t [s] 20 40 60 80 100 Ilość dostarczonej energii Q [J] 2000 4000 Zmiana temperatury ΔT [°C] 25 50 Temperatura końcowa T [°C] 35 60
b) Wykorzystując dane z tabeli, dokończ spo rządzanie wykresu zależności temperatury od czasu ogrzewania. c) Zapisz temperaturę końcową, jaką osiągnę łaby ta substancja, gdybyśmy ogrzewali ją przez 200 s. d) Oblicz ciepło właściwe ogrzewanej substan cji, korzystając ze wzoru: c = (^) m Q $ DT.
Jeśli substancja jest ogrzewana ze stałą mocą, to zmiana jej temperatury jest proporcjonalna do czasu ogrzewania, pod warunkiem, że nie zmieni stanu skupienia.
Wykonaj doświadczenie docwiczenia.pl Kod: F75GTK
Wykonaj doświadczenie ukryte pod kodem QR.
20 40 60 80 100 t [s]
20
40
60
80
100
120
T [°C]
0
Zapamiętaj!
38 Topnienie i krzepnięcie
Na wykresach przedstawiono zależność temperatury od czasu ogrzewania – szkła oraz oło wiu. Podpisz wykresy nazwami odpowiednich substancji. Uzasadnij odpowiedź.
Przeanalizuj temperatury topnienia i wrzenia wybranych substancji, podane w tabeli 1. W tabeli 2. zaznacz znakiem X pierwiastki, które spełniają opisany w danym wierszu warunek. Tabela 1. Substancja ołów żelazo cynk glin miedź Temperatura topnienia [°C] 328 1536 420 660 1085 Temperatura wrzenia [°C] 1740 2750 907 2467 2570
Tabela 2. Pierwiastki, które: ołów żelazo cynk glin miedź podczas wzrostu temperatury od 200°C do 600°C zmienią stan skupienia X^ X w temperaturze 800°C będą w stanie ciekłym skrzepną, kiedy temperatura obniży się z 2000°C do 1000°C w temperaturze 1200°C będą w stanie gazowym podczas wzrostu temperatury od 2400°C do 2600°C przejdą ze stanu ciekłego w stan gazowy
Na wykresie na stronie 118 przedstawiono zależność temperatury T od ilości ciepła Q dostar czonego jednostajnie 0,2 kg lodu o początkowej temperaturze –10°C. Dostarczanie ciepła odbywało się ze stałą mocą. a) Nazwij procesy fizyczne odpowiadające zaznaczonym kolorami fragmentom wykresu. Wybierz właściwe określenia spośród podanych w ramce i uzupełnij legendę obok wykresu.
Rozwiąż dodatkowe zadania docwiczenia.pl Kod: F75F8T
czas ogrzewania czas ogrzewania
temperatura temperatura czas ogrzewania czas ogrzewania
temperatura temperatura
Termodynamika
wrzenie • ogrzewanie ciała stałego • topnienie • ogrzewanie gazu • ogrzewanie cieczy
b) Wybierz poprawne dokończenie zdania. Z wykresu można odczytać, że do stopienia 0,2 kg lodu potrzebne jest A. 4,2 kJ ciepła. B. 67 kJ ciepła. C. 71,2 kJ ciepła. D. 79,6 kJ ciepła. c) Korzystając z informacji przedstawionych w podpunktach a) i b), oblicz ciepło topnienia lodu.
d) Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F – jeśli jest fałszywe.
1. Topnienie lodu trwało ponad 10 razy dłużej niż podgrzewanie lodu odtemperatury –10°C do temperatury topnienia. P F 2. Ogrzewanie wody powstałej z lodu do temperatury 10°C trwało 2 razy krócejniż podgrzewanie lodu od temperatury –10°C do temperatury topnienia. P F 3. Ilość ciepła pobranego w procesie topnienia lodu zależy od jego masy: jeślijest ona większa, to potrzeba więcej ciepła do stopienia lodu. P F 4. Wykres ilustruje przemiany fazowe substancji o budowie bezpostaciowej,gdyż można z niego odczytać temperaturę topnienia. P F
10 20 30 40 50 60 70 80 Q [kJ]
4
0
8
T [°C]
4,2 71,
Legenda:
79,
Ciepło topnienia to ilość ciepła, jaką należy dostarczyć, aby w temperaturze topnienia zmienić 1 kg substancji z ciała stałego w ciecz.
Zapamiętaj!