виртуальная физика

Тема проекта: Атомы, ионы и изотопы Цель работы: Практическая часть Выберите “Atom” чтобы начать виртуальный эксперимент.  Это небольшая инструкция к виртуальному эксперименту. Часть 1. Атом Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Постройте атом гелия. Добавьте 2 протона, 2 нейтрона и 2 электрона. Шаг 2. Обратите внимание, что протоны и нейтроны находятся в центре, который называется ядром. Компоненты ядра называются нуклонами. Шаг 3. Обратите внимание, что электроны переходят на орбиту вокруг ядра, которая называется орбиталь.  Шаг 4. Переключитесь на облачную модель. Электроны превращаются в электронное облако. Это означает, что электроны, скорее всего, находятся в области, изображенной облаком. Шаг 5. Обратите внимание, что атом нейтрален. Заряды электрона и протона равны по величине, но различны по знаку. Шаг 6. Сделайте вывод. Часть 2. Изотоп Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Вернитесь к модели орбиты. Уберите один нейтрон. Теперь это изотоп атома гелия, называемый Гелий-3. Это стабильный изотоп. Шаг 2. Уберите еще один нейтрон. Это еще один изотоп атома гелия, называемый дипротоном. Это нестабильный изотоп, то есть он может очень быстро распасться. Шаг 3. Обратите внимание, что, изменяя количество нейтронов, можно получить изотоп. Шаг 4. Сделайте вывод. Часть 3. Ион Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Вернитесь к атому гелия. Шаг 2. Добавьте еще один электрон. Это уже не атом, это отрицательно заряженный ион, так как отрицательно заряженных частиц больше. Шаг 3. Уберите 2 электрона. Теперь это положительно заряженный ион, так как положительно заряженных частиц стало больше. Шаг 4. Обратите внимание, что, изменяя количество электронов, вы можете сделать ион как положительным, так и отрицательным. Шаг 5. Сделайте вывод. Заключение Атом нейтрален, он содержит равное количество электронов и протонов и некоторое количество нейтронов. Ионы — это заряженные частицы; они могут быть отрицательно или положительно заряжены. Чтобы создать ион, добавьте или вычтите один или несколько электронов. Изотопы имеют другое количество нейтронов, чем атом. Глоссарий Element – Элемент Net charge – Общий заряд Mass number – Массовое число Protons – Протоны Neutrons – Нейтроны Electrons – Электроны Ion – Ион Unstable – Нестабильный  Stable – Стабильный Model – Модель  Orbits – Орбитальная модель Cloud – Облачная модель

Тема проекта: Трение Цель работы: Практическая часть Это небольшая инструкция к виртуальному эксперименту. Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Обратите внимание, что верхняя книга имеет микроскопические дефекты на поверхности. Шаг 2. Возьмите верхнюю книгу и начните ее немного тереть. Когда две поверхности трутся друг о друга, неровности и микроскопические дефекты на их поверхностях соприкасаются. Когда они трутся друг о друга, молекулы в этих точках испытывают сопротивление из-за межмолекулярных сил. Шаг 3. Обратите внимание, что при трении книг температура увеличивается по показаниям термометра и частицы начинают колебаться быстрее. Это связано с тем, что сопротивление приводит к преобразованию механической энергии в тепловую. Шаг 4. Сделайте вывод. Заключение Когда две поверхности трутся друг о друга, их микроскопические дефекты соприкасаются и испытывают межмолекулярные силы, которые приводят к сопротивлению движению. Сопротивление движению – это трение. Трение – это, по существу, сила, которая препятствует относительному движению соприкасающихся поверхностей.

Тема проекта: Второй закон Ньютона Цель работы: Практическая часть Выберите “Acceleration” чтобы начать виртуальный эксперимент.  Это небольшая инструкция к виртуальному эксперименту. Часть 1. Равнодействующая сила Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Приложите к телу некоторую силу, чтобы оно сдвинулось. Обратите внимание, что равнодействующаясила не равна нулю. Как изменится ускорение? Шаг 2. Постепенно увеличивайте приложенную силу. Обратите внимание, что равнодействующая сила, действующая на тело, увеличивается. Как изменится ускорение? Шаг 3. Увеличьте коэффициент трения так, чтобы сила трения скольжения была больше приложенной силы, норавнодействующая сила не была равна нулю. Что происходит? Как изменится ускорение? Шаг 4. Обратите внимание, что равнодействующая сила изменила направление, а ускорение стало отрицательным. Ускорение и равнодействующая сила являются векторными величинами, поэтому изменение направления меняет эти величины. Шаг 5. Подождите, пока тело остановится. Равнодействующая сила снова равна нулю. Уменьшите коэффициент трения. Что происходит? Равнодействующая сила увеличивается и снова становится положительной, как и ускорение. Шаг 6. Сделайте вывод. Часть 2. Масса Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Перезапустите эксперимент. Приложите к телу некоторую силу, чтобы оно сдвинулось. Обратите внимание, что равнодействующая сила, как и ускорение, положительна. Шаг 2. Добавьте еще один ящик. Уменьшите коэффициент трения, чтобы равнодействующая сила осталась прежней. Как изменится ускорение? Шаг 3. Сделайте вывод. Заключение Ускорение прямо пропорционально равнодействующей силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела, как гласит второй закон Ньютона. Глоссарий Applied force – Применяемая сила Forces – Силы Sum of forces – Равнодействующая сила Values – Числовые значения Masses – Массы Speed – Скорость Friction – Трение Acceleration – Ускорение None – Никакого Lots – Высокое

Тема проекта: Сила трения скольжения Цель работы: Практическая часть Выберите “Friction” чтобы начать виртуальный эксперимент.  Это небольшая инструкция к виртуальному эксперименту. Часть 1. Коэффициент трения Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Приложите к телу некоторую силу, чтобы оно начало двигаться. Приостановите эксперимент. Обратите внимание, насколько велико трение скольжения. Шаг 2. Увеличьте коэффициент трения. Как изменилось трение скольжения? Шаг 3. Уменьшите коэффициент трения. Как изменилось трение скольжения? Шаг 4. Сделайте вывод. Часть 2. Сила реакция опоры Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Запустите эксперимент снова. Приложите к телу некоторую силу, чтобы оно начало двигаться. Приостановите эксперимент. Обратите внимание, насколько велико трение скольжения. Шаг 2. Обратите внимание, что для проверки зависимости трения скольжения от силы реакции опоры мы меняем массу объекта, так как сила реакции опоры равна силе тяжести. Следовательно, чтобы изменить силу реакции опоры, мы должны изменить силу тяжести, и для этого мы изменяем массу объекта. Шаг 3. Добавьте еще одну коробку, чтобы увеличить массу. Как изменилось трение скольжения? Шаг 4. Поменяйте объект на более легкий. Приложите силу.  Как изменилось трение скольжения? Шаг 5. Сделайте вывод. Заключение Трение скольжения прямо пропорционально коэффициенту трения и силе реакции опоры. Глоссарий Applied force – Применяемая сила Forces – Силы Sum of forces – Равнодействующая сила Values – Числовые значения Masses – Массы Speed – Скорость Friction – Трение None – Никакого Lots – Высокое

Тема проекта: Сила трения покоя Цель работы: Практическая часть Выберите “Friction” чтобы начать виртуальный эксперимент.  Это небольшая инструкция к виртуальной лаборатории. Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Примените некоторую силу, чтобы привести тело в движение. Что происходит? Обратите внимание, что тело не движется, поскольку сила трения равна приложенной силе. Шаг 2. Увеличьте приложенную силу. Что происходит? Сила трения также увеличивается. Почему? Это называется силой трением покоя. Сила трения покоя будет увеличиваться до тех пор, пока приложенная сила не станет больше силы трения скольжения. Шаг 3. Увеличивайте приложенную силу с меньшим шагом. Обратите внимание, когда тело начинает двигаться. Чему равна сила трения скольжения? Шаг 4. Сделайте вывод. Заключение Сила трение покоя – это сила трения неподвижного объекта, когда его пытаются сдвинуть с места. Сила трение покоя действует на покоящееся тело, а трение скольжения — на движущееся тело. Глоссарий Applied force – Применяемая сила Forces – Силы Sum of forces – Равнодействующая сила Values – Числовые значения Masses – Массы Speed – Скорость Friction – Трение None – Никакого Lots – Высокое

Тема проекта: Движение Цель работы: Ожидаемые результаты: Практическая часть Чтобы начать виртуальный эксперимент выберите “Motion”. Виртуальная лаборатория выглядит следующим образом. Часть 1. Движение Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Приложите к телу некоторую силу. Какова скорость тела? Шаг 2. Приложите к телу больше силы. Как меняется скорость? Скорость увеличивается, пока на тело действует сила. Часть 2. Инерция Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Увеличьте массу объекта, добавив еще один ящик. Замечаете ли вы какие-либо изменения? Шаг 2. Измените объект, возьмите холодильник, масса которого значительно больше. Что изменится? Чем массивнее тело, тем труднее его привести в движение. Заключение Приложение некоторой силы к телу заставляет тело двигаться и увеличивать его скорость, если на него действует толкающая сила. Чем больше масса тела, тем труднее привести его в движение. Это концепция инерции, которая представляет собой тенденцию оставаться неизменной. Чем массивнее тело, тем труднее ему перевести состояние покоя в движение. Глоссарий Applied force – Применяемая сила Force – Сила Values – Числовые значения Masses – Массы Speed – Скорость

Тема проекта: Равнодействующая сила Цель работы: Ожидаемые результаты: Практическая часть Выберите “Net force” чтобы начать виртуальный эксперимент. Виртуальная лаборатория выглядит следующим образом. Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Поместите 2 человек одинакового размера на одинаковом расстоянии от тележки. Что случится? Силы, действующие на тележку, уравновешены, поэтому равнодействующая сила равна нулю и тележка не будет двигаться. Шаг 2. Поместите 2 человек одинакового размера на разном расстоянии от тележки. Что случится? Силы, действующие на тележку, уравновешены, поэтому равнодействующая сила равна нулю и тележка не будет двигаться. Шаг 3. Поместите двух человек разного роста на одинаковом расстоянии от тележки. Что случится? Силы, действующие на тележку, разбалансированы, поэтому равнодействующая сила не равна нулю. Тележка движется в направлении большей силы. Шаг 4. Поместите 2 человек разного размера на разном расстоянии от тележки. Силы, действующие на тележку, разбалансированы, поэтому равнодействующая сила не равна нулю. Тележка движется в направлении большей силы. Сделайте вывод. Заключение Когда равнодействующая сила отлична от нуля, силы неуравновешены, а когда равнодействующая сила равна нулю, силы уравновешены. Чтобы рассчитать равнодействующую силу, примите во внимание направление сил. Для противоположно направленных сил используйте вычитание, а для сил, направленных в одном направлении, используйте суммирование. Глоссарий Sum of forces – Равнодействующая сила Values – Числовые значения Speed – Скорость Right force – Сила действующая вправо Left force – Сила действующая влево Go – Начать Return – Вернуть  Pause – Приостановить

Тема проекта: Закон всемирного тяготения Ньютона Цель работы: Ожидаемые результаты: Практическая часть Виртуальная лаборатория выглядит следующим образом. Виртуальный эксперимент.  Шаг 1. Для удобства выберите экспоненциальное обозначение и постоянный размер тел. Шаг 2. Измените расстояние между телами. Как изменяются гравитационные силы? Шаг 3. Измените массу первого тела. Как изменяются гравитационные силы? Шаг 4. Измените массу второго тела. Как изменяются гравитационные силы? Сделайте вывод. Заключение Согласно закону тяготения Ньютона, сила гравитации пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния. Глоссарий Force values – Числовые значения силы Decimal notation – Десятичная дробь Scientific notation – Стандартный вид числа Hidden – Скрыто Constant size – Постоянный размер Mass 1 – Масса 1 Mass 2 – Масса 2 Force on m1 by m2 – Сила на m1 от  m2 Force on m2 by m1 – Сила на m2 от  m1

Тема проекта: Взаимодействие электрических зарядов Цель работы: Ожидаемые результаты: Практическая часть Виртуальная лаборатория выглядит так. Часть 1. Процесс электризации Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Потрите шарик о свитер. Что произойдет? Воздушный шар притянется к свитеру. Шаг 2. Обратите внимание, что воздушный шар зарядится отрицательно, а свитер — положительно. Сделайте вывод. Часть 2. Взаимодействие заряженных тел Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Возьмите еще один шарик и потрите его о свитер. Шаг 2. Возьмите оба шарика, как они будут взаимодействовать друг с другом? Шаг 3. Обратите внимание, что оба шарика заряжены отрицательно. Сделайте вывод. Часть 3. Взаимодействие заряженных тел с нейтральным Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Возьмите один шарик и поднесите его к стене. Что происходит? Воздушный шар притягивается к стене, хотя стена нейтральна. Шаг 2. Обратите внимание, что отрицательные заряды в стене слегка смещаются. Шаг 3. Уберите стену нажав на кнопку. Что будет дальше? Сделайте вывод. Заключение Два нейтральных тела можно наэлектризовать с помощью трения друг о друга. Одноименные заряды отталкиваются, а противоположные заряды притягиваются. Глоссарий Show all charges – Показать все заряды Show no charges – Не показывать заряды Show charge differences – Показать разницу зарядов Reset balloons – Поставить шары в изначальное положение Remove wall – Убрать стену

Тема проекта: Электризация трением Цель работы: Ожидаемые результаты: Практическая часть Виртуальная лаборатория выглядит следующим образом. Виртуальный эксперимент. Шаг 1. Пусть нога Джона потрет ковер. Что произойдет? Джон приобретает некоторый отрицательный заряд из-за трения между его ногой и ковром. Шаг 2. Пусть Джон коснется дверной ручки, которая сделана из проводящего материала. Что произойдет? Когда Джон касается дверной ручки, заряды начинают перемещаться к проводящей ручке, вызывая искры. Шаг 3. Сделайте вывод. Заключение При трении двух нейтральных тел происходит некоторый перенос электронов от одного тела к другому, который называется электризацией трением.