МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для обучающихся по выполнению лабораторных и практических работ по учебной дисциплине ОУД.08 Физика по специальности 09.02.05 Прикладная информатика

Автор: Афанасьева Ирина Эриковна

Дата публикации: 21.04.2017

Номер материала: 7676

Скачать
Прочие методические материалы
Физика
Без класса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НЕФТЕКАМСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для обучающихся по выполнению лабораторных и практических работ

по учебной дисциплине ОУД.08 Физика

по специальности 09.02.05 Прикладная информатика

Нефтекамск, 2016 г.


Методические указания по выполнению лабораторных и практических работ разработаны для студентов ГБПОУ Нефтекамский педагогический колледж в соответствии с требованиями Федеральных государственных образовательных стандартов по специальности среднего профессионального образования 09.02.05 Прикладная информатика.

.

Методические указания по выполнению практических работ адресованы обучающимся очной формы обучения.                

Организация-разработчик: ГБПОУ Нефтекамский педагогический колледж

Разработчики:

Афанасьева И.Э., преподаватель ГБПОУ Нефтекамский педагогический колледж

Рассмотрены и одобрены на заседании цикловой комиссии _________________________

Протокол № ___  от «___» ____________ 2016 г.

Председатель ЦК  ________________________________


СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА        4

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ / ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ФИЗИКА        8

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ / ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ        10

Практическое занятие №1. Решение задач.        10

Практическое занятие №2. Решение задач.        13

Практическое занятие №3. Решение задач.        19

Практическое занятие №4. Решение задач.        25

Практическое занятие №5. Решение задач.        27

Практическое занятие №6. Решение задач.        31

Практическое занятие №7. Решение задач.        34

Практическое занятие №9. Решение задач.        38

Практическое занятие №10. Решение задач.        43

Практическое занятие №11. Решение задач.        48

Практическое занятие №12. Решение задач.        51

Практическое занятие №13. Решение задач.        54

Практическое занятие №14. Решение задач.        59

Практическое занятие №15. Решение задач.        61

Задачи        63

Приложение 1. Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц        65

Приложение 2. Международная система единиц (СИ)        65


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебная дисциплина Естествознание входит в общеобразовательный цикл обучения основной профессиональной образовательной программы по специальности среднего профессионального образования 09.02.05 Прикладная информатика.

В результате освоения учебной дисциплины Физика обучающийся должен уметь:

  • экспериментально находить коэффициент трения и скольжения;
  • формулировать понятия: механическое движение, скорость и ускорение, система отсчета;
  • изображать графически различные виды механических движений;
  • различать понятия веса и силы тяжести;
  • объяснять понятия невесомости;
  • объяснять суть реактивного движения и различия в видах механической энергии;
  • формулировать понятия колебательного движения и его видов; понятие волны;
  • изображать графически гармоническое колебательное движение; применять основные положения МКТ для объяснения понятия  внутренней  энергии, а также изменения внутренней энергии при изменении температуры тела;
  • решать качественные задачи с использованием знаний о способах изменения внутренней энергии;
  • читать и строить графики зависимости между основными параметрам состояния газа, изменения температуры тел при нагревании и охлаждении;
  • пользоваться термометром, калориметром, таблицами удельной теплоемкости вещества, экспериментально определять удельную теплоемкость воды;
  • применять положение электронной теории для объяснения электризации тел при их соприкосновении, существование проводников и диэлектриков;
  • собирать электрические цепи из последовательно и параллельного соединения;
  • соединенных конденсаторов, изображать их с помощью условных обозначений и производить расчёт;
  • применять положения электронной теории для объяснения электрического тока в металлах, причины электрического сопротивления, нагревание проводника электрическим током; чертить схемы электрических цепей; собирать электрическую цепь по схеме;
  • измерять силу тока в электрической цепи, напряжение на концах проводника;
  • определять сопротивление проводника с помощью амперметра и вольтметра: пользоваться реостатом;
  • измерять ЭДС и внутреннее сопротивление источника;
  • производить расчеты электрических цепей с применением законов Ома и Кирхгофа, закономерностей параллельного и последовательного соединения проводников;
  • определять силу тока и напряжение по графику  зависимости между этими величинами; строить графики зависимости силы  и  мощности тока от напряжения;
  • находить по таблицам удельное сопротивление проводников, изготовленных веществ
  • проводить электролиз с раствором медного купороса и определять экспериментально электрохимический эквивалент меди;
  • объяснять на основе электронной теории механизм проводимости электрического тока различными средами;
  • определять направление индукции и напряженности магнитного поля; направление действия сил Ампера и Лоренца;
  • экспериментально исследовать действия магнитного поля на проводник с током.
  • определять направление индукционного тока;
  • экспериментально исследовать действие магнитного поля на катушку с током.
  • объяснять на основе основных свойств волн особенности и практическое применение шкалы электромагнитных волн;
  • определять экспериментально: показатель преломления среды; силу света источника при помощи фотометра; длину световой волны; наблюдать спектры;
  • вычислять красную границу фотоэффекта и энергию фотоэлектронов на основе уравнения Эйнштейна.
  • объяснять принцип действия квантового генератора;
  • определять знак заряда и направление движения элементарных частиц по их трекам на фотографиях.
  • определять продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа; рассчитывать энергетический выход ядерной реакции.
  • рассчитывать энергетический термоядерные реакции.

В результате освоения учебной дисциплины Естествознание (физика) обучающийся должен знать:

  • понятия: сила трения скольжения, коэффициент трения скольжения и его зависимость от различных факторов.
  • основные единицы СИ;
  • виды механического движения в зависимости от формы траектории и скорости перемещения тела;
  • понятие траектории, пути, перемещения;
  • различие классического и релятивистского законов сложения скоростей; относительность понятий длины и промежутков времени.
  • основную задачу динамики;
  • понятие массы, силы, законы Ньютона;
  • основной закон динамики материальной точки;
  • закон всемирного тяготения; 
  • понятие импульса тела, работы, мощности, механической энергии и ее видов;
  • закон сохранения импульса;
  • закон сохранения механической энергии;
  • превращение энергии при колебательном движении;
  • суть механического резонанса;
  • процесс распространения колебаний в упругой среде;
  • понятия: тепловое движение частиц; массы и размеры молекул; идеальный газ: изотермический, изохорный и изобарный процессы; броуновское движение; температура (мера средней кинетической энергии молекул); внутренняя энергия; работа как способ изменения внутренней энергии; теплопередача; количеств теплоты; удельная теплоемкость вещества; законы и формулы: основное уравнение молекулярно-кинетической теории, уравнение Менделеева - Клапейрона, связь между параметрами состояния газа в изопроцессах; формулы для вычисления количества теплоты, выделяемой или поглощаемой; изменение температуры тела и для определения внутренней энергии уравнение теплового баланса;
  • понятия: необратимость тепловых процессов, адиабатный процесс; законы и формулы: первый и второй законы термодинамики, КПД тепловых двигателей;
  • практическое применение: тепловые двигатели и их применение на транспорте, в энергетике и в сельском хозяйстве; методы профилактики и борьбы с загрязнением окружающей среды;
  • понятия: электрический заряд, электрическое поле; напряженность, разность потенциалов, напряжение, электроемкость, диэлектрическая проницаемость;
  • законы: Кулона, сохранения заряда, принцип суперпозиции; напряженности;
  • понятия: электрический ток в металлах; сила тока; плотность тока;
  • строение силы и ЭДС; электрическое сопротивление и удельное электрическое сопротивление;
  • законы: Ома для участка цепи и для полной цепи, Кирхгофа, Джоуля-Ленца;
  • формулы: силы и плотности тока; сопротивления, ЭДС, работы и мощности тока;
  • понятия: электролиз, термоэлектронная эмиссия, вакуум, плазма, собственная и примесная проводимость полупроводников, р-n-переход в полупроводниках;
  • законы: Фарадея (электролиза);
  • практическое применение: электролиза в металлургии и гальванотехнике; электронно-лучевая трубка; полупроводниковые приборы (диод, транзистор);
  • понятия: магнитное поле, магнитная проницаемость, магнитная индукция и
  • напряженность магнитного поля, магнитный поток;
  • законы: Ампера, правило «Буравчика»;
  • практическое применение: электроизмерительные приборы магнитоэлектрической и электромагнитной систем;
  • понятия: электромагнитная индукция, самоиндукция, индуктивность, потокосцепление;
  • законы: электромагнитной индукции, правило Ленца;
  • понятия: открыты колебательный контур; электромагнитное поле и электромагнитная волна; принцип радиосвязи, радиолокация и телевидение; шкала электромагнитных волн; энергия электромагнитной волны и плотность потока излучения;
  • формулы: связи длины волны с частотой и скоростью;
  • практическое применение: радиосвязь, телевидение и радиолокация; примеры практического применения электромагнитных волн инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского диапазона частот.
  • понятия: свет, основные  понятия фотометрии; дифракция, интерференция, дисперсия и поляризация света;
  • законы: отражение и преломление, полного внутреннего отражения света; принцип постоянства скорости света в вакууме; практическое применение: полное отражение, спектральный анализ;
  • понятия: фотон, фотоэффект, корпускулярно-волновой дуализм, люминесценция;
  • законы: фотоэффекта;
  • практическое  применение: устройство и принцип действия фотоэлемента; примеры технического использования фотоэлементов;
  • понятия: ядерная модель атома, атомное ядро;
  • понятия: радиоактивность, изотоп, ядерные реакции, энергия связи, радиоактивный распад, цепная реакция деления, элементарная частица, атомное ядро, ядерные силы;
  • законы: радиоактивного распада;
  • практическое применение: устройство и принцип действия ядерного реактора;
  • основные этапы развития перспективы получения энергии помощью термоядерных реакций;

В соответствии с учебным планом на изучение учебной дисциплины Физика отводится 78 часов, в том числе 37 часов – на практические занятия.

Выполнение обучающимися лабораторных работ и заданий на практических занятиях направлено на:

  • обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам учебной дисциплины;
  • формирование общих компетенций;
  • формирование элементов профессиональных компетенций.

Целью практических занятий является формирование практических умений, необходимых в последующей учебной и профессиональной деятельности.  

Содержание лабораторных и практических занятий по учебной дисциплине Физика направлено на реализацию требований Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 09.02.05 Прикладная информатика.

.Практические занятия проводится в учебных кабинетах.

Лабораторное / практическое занятие включает следующие структурные элементы:

  • инструктаж, проводимый преподавателем,
  • самостоятельная деятельность обучающихся,
  • анализ и оценка выполненных работ.

Выполнению лабораторных работ, заданий на практических занятиях предшествует домашняя подготовка с использованием соответствующей литературы (учебники, лекции, методические пособия и указания и др.) и проверка знаний обучающихся как критерий их теоретической готовности к выполнению задания.

Контроль и оценка результатов выполнения обучающимися лабораторных работ, заданий на практических занятиях направлены на проверку освоения умений, практического опыта, развития общих и формирование профессиональных компетенций, определённых программой учебной дисциплины Физика.

Для контроля и оценки результатов выполнения обучающимися заданий на лабораторных / практических занятиях используются такие формы и методы контроля, как наблюдение за работой обучающихся, анализ результатов наблюдения, оценка отчетов, оценка выполнения индивидуальных заданий, самооценка деятельности.

Оценки за выполнение заданий на лабораторных / практических занятиях выставляются по пятибалльной системе и учитываются как показатели текущей успеваемости обучающихся.


ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ / ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ФИЗИКА

Название раздела, темы программы учебной дисциплины

№ работы

Название работы

Количество часов

Раздел 2. Механика

Тема 2.1. Механика

ПЗ №1

Решение задач.

2

Тема 2.2 Динамика.

ПЗ №2

Решение задач.

2

Тема 2.3. Законы сохранения в механике

ПЗ №3

Решение задач.

2

Тема 2.4. Механические колебания и волны

ПЗ №4

Решение задач.

2

Раздел 3. Основы молекулярной физики и термодинамики

Тема 3.1. Основы МКТ . Идеальный газ.

ПЗ №5

Решение задач.

2

Тема 3.2. Основы термодинамики

ПЗ №6

Решение задач.

2

Тема 3.3.Агрегатные состояния и фазовые переходы.

ПЗ №7

Решение задач.

2

ПЗ №8

Контрольная работа №1.

1

Раздел 4. Электродинамика

Тема 4.1. Электрическое

поле

ПЗ №9

Решение задач.

2

Тема 4.2. Законы

постоянного тока

ПЗ №10

Решение задач.

3

Тема 4.3. Электрический ток в различных

средах

ПЗ №11

Решение задач.

2

Тема 4.4. Магнитное поле и  электромагнитная индукция.

ПЗ №12

Решение задач.

4

Тема 4.5. Электромагнитные колебания и волны

ПЗ №13

Решение задач.

4

Тема 4.6. Волновая оптика

ПЗ №14

Решение задач.

2

Раздел 5. Строение атома и квантовая физика.

Тема 5.1. Строение атома и квантовая физика.

ПЗ №15

Решение задач.

2

ПЗ №16

Контрольная работа №2.

1

Раздел 6. Эволюция Вселенной

Тема 6.1. Строение и развитие Вселенной

ПЗ №17

Дифференцированный зачет.

2

Всего:

37


ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ / ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Практическое занятие №1. Решение задач.

Цели занятия  и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – усвоить основные методы решения прямой и обратной задачи кинематики, используя законы кинематики поступательного и вращательного движения;

воспитательная и формируемые ОК – формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе                            операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Прежде чем решать задачи по кинематике, нужно усвоить основные понятия и определения физических величин, которые используются в этом разделе. Обратить особое внимание на векторные и псевдовекторные величины (скорость, ускорение, угловая скорость, угловое ускорение), а также на формулы связи между векторными величинами. Повторить определение вектора, модуля вектора, проекции вектора на ось и действия над векторами.

Задачи кинематики разделяют на прямые и обратные. В первом случае находят скорость, ускорение тел и другие величины по известным кинематическими уравнениями движения. Решая обратную задачу, по известным зависимостям от времени, скорости или ускорения и начальными условиями, находят кинематические уравнения движения.

Вопросы.

1. Кинематический закон движения для координатного способа определения движения материальной точки.

2. Кинематический закон движения для естественного движения для векторного способа определения движения.

3. Кинематический закон движения для естественного способа определения движения.

4. Как найти вектор скорости для конкретного, векторного и естественного способов определения движения?

5. Как найти вектор ускорения для разных способов определения движения?

6. Какую формулу можно использовать для нахождения пути, если точка прошла при криволинейном движении?

7. Докажите формулу, связывающую векторы линейной и угловой скорости.

8. Почему равны векторы тангенциального и нормального ускорения в случае криволинейного движения материальной точки? Как найти модули этих векторов?

9. Чему равны векторы тангенциального и нормального ускорения и их модули для вращательного движения материальной точки?

10. Как связан вектор полного ускорения с векторами углового ускорения и угловой скорости для вращательного движения? Запишите формулу связи и проанализируйте ее.

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

  1. Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.
  2. Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача 1. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить угол, под которым тело брошено к горизонту, если максимальная высота подъема тела равна 1/4 дальности его полета (рис. 1.1).

Дано: .

Найти: .

Решение:

Составляющие начальной скорости тела

 

           

Ответ:

Задача 2. Тело вращается вокруг неподвижной оси по закону, выражаемому формулой  Найти величину полного ускорения точки, находящейся на расстоянии 0,1 м от оси вращения для момента времени 4 с (рис. 1.2).

Дано: ; 0,1 м; 4 с.

Найти:

Решение:

         где          

   рад/с2=const.

В момент времени 4 с  рад/с;

 м/с2.

Ответ: а=1,65 м/с2.

Алгоритм решения задач по кинематике

1. Необходимо выбрать систему отсчёта с указанием начала отсчёта времени и обозначить на схематическом чертеже все кинематические характеристики движения (перемещение, скорость, ускорение и время).

2. Записать кинематические законы движения для каждого из движущихся тел в векторной форме.

3. Спроецировать векторные величины на оси х и у и проверить, является ли полученная система уравнений полной.

4. Используя кинематические связи, геометрические соотношения и специальные условия, данные в задаче, составить недостающие уравнения.

5. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестных.

6. Перевести все величины в одну систему единиц и вычислить искомые величины.

7. Проанализировать результат и проверить его размерность.

При решении задач на движение материальной точки по окружности необходимо дополнительно учитывать связь между угловыми и линейными характеристиками.

 Задачи

  1. Движения двух материальных точек описываются следующими уравнениями:  и  В какой момент времени скорости этих точек будут одинаковыми? Чему равны скорости и ускорения точек в этот момент?
  2. С высоты 1000 м падает тело без начальной скорости. Одновременно с высоты 1100 м падает другое тело с некоторой начальной скоростью. Оба тела достигают земли в один и тот же момент времени. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти начальную скорость второго тела.
  3. Велосипедист проехал первую треть пути со скоростью 10 м/с, затем половину пути со скоростью 6 м/с и оставшуюся часть пути со скоростью 2 м/с. Чему равна средняя скорость велосипедиста?
  4. Мяч бросили со скоростью 10 м/с по углом 400 к горизонту. Не учитывая сопротивления воздуха, найти: а) на какую высоту поднимется мяч? б) на каком расстоянии от места бросания мяч упадет на землю? в) сколько времени мяч будет в движении?
  5. Камень, брошенный горизонтально, упал на землю через 0,5 с на расстоянии 5 м по горизонтали от места бросания. Не учитывая сопротивления воздуха, определить: а) с какой высоты брошен камень? б) чему равна начальная скорость камня? в) с какой скоростью камень упал на землю? г) какой угол составляет траектория камня с горизонтом в точке его падения на землю?
  6. Колесо радиусом 0,1 м вращается так, что зависимость угловой скорости от времени задается уравнением , где А=2 рад/с2 и В=1 рад/с5. Определить полное ускорение точек обода колеса через t=1 с после начала вращения и число оборотов, сделанных колесом за это время.
  7. Частота вращения колеса при равнозамедленном движении за t=1 мин уменьшилась от 300 до 180 об/мин. Определить: а) угловое ускорение колеса; б) число полных оборотов, сделанных колесом за это время.
  8. Диск радиусом R=10 см вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угла поворота радиуса диска от времени задается уравнением  (В=1 рад/с, С=1 рад/с2, D=1 рад/с3). Определить для точек на ободе колеса к концу второй секунды после начала движения: а) тангенциальное ускорение; б) нормальное ускорение; в) полное ускорение.
  9. Колесо, вращаясь равноускоренно, достигло угловой скорости 20 рад/с через 10 оборотов после начала вращения. Найти угловое ускорение колеса.
  10. Колесо, вращаясь равноускоренно, спустя 1 мин после начала движения приобретает скорость, соответствующую частоте 720 об/мин. Найти угловое ускорение колеса и число оборотов за эту минуту.

Практическое занятие №2. Решение задач.

Цели занятия  и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – совершенствовать умения решать задачи на применение законов Ньютона при движении тела под действием нескольких сил с использованием алгоритма; показать общий подход к решению задач с разными видами движения; 

воспитательная и формируемые ОК – формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе                            операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию. Вопросы.

1. Что изучает динамика?

2. Сформулировать первый закон Ньютона.

3. Что такое сила? По каким признакам определяют действие силы? Покажите примеры?

4. Установите линейку на опорах, положите на нее груз. Почему линейка не падает? Линейка прогибается?

5. Докажите экспериментально, что ускорение тела прямо пропорционально действию силы, приложенной к этому телу и прямо пропорционально массе тела

6. Сформулировать второй закон Ньютона.

7.  Назовите тела, действие которых компенсируются в случае, когда подводная лодка равномерно и прямолинейно дрейфует в толще воды.

8. Что такое вес тела? В чем отличие веса тела и силы тяжести?

9. Какие системы отсчета называют инерциальными?

10. Сформулировать третий закон Ньютона.

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

  1. Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по динамике.
  2. Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнены все задачи 1-го и  2-го уровней;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания задач 2-го уровня, но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности с решении ззадач 1-го и 2-го уровней;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

1 уровень.

  1. Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м/с2.

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:  

а =10 м/с2

F = 2 кН

m - ?

СИ

2000 Н

Решение:

                F                             a

                               х

Вектор ускорения направим в сторону движения. Проведём ось х в направлении движения тела.

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Ньютона в скалярной форме:

ОХ: ma = F

Искомая величина: m =

m = 200 кг.

Выразим размерность искомой величины:

[m] =

Ответ: масса тела равна 200 кг.

  1. К телу приложены две силы: F1=0,5Н, F2=2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.

                                 F1                                     F2        

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:

F1 = 0,5Н

F2 = 2 Н

m = 1кг

а - ?

Решение:

                                 F1                                     F2        

             х

                                               а

Вектор ускорения направлен вправо, так как к телу приложена сила F2F1

Проведём ось х в направлении движения тела.

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Ньютона в скалярной форме:

Искомая величина: a =

a = 1,5 м/с2.

Выразим размерность искомой величины: [а] = (кг∙м/с2)/кг = м/с2

 Ответ: ускорение имеет такое же направление, что и сила F2; a = 1,5 м/с2

                                     

2 уровень.

  1. Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м/с. Найти начальную скорость тела.

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:

m = 400 г

t = 5c

F = 0,6 Н

V= 10 м/с

V0 - ?

СИ

0,4 кг

Решение:

                                                                                 х

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:    

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Н. в скалярной форме:

ОХ: ma = F                           (1)

Отсюда: а =

Так как движение равноускоренное: V = V0 + at  (2)

Объединив в систему уравнения (1) и (2):

искомая величина V0  = V –

V0 = 2,5 м/с

Выразим размерность искомой величины: [V0] = м/с –  = м/с

Ответ: начальная скорость тела 2,5 м/с.

  1. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м/с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:

m = 500 г

V = 10 м/с

t = 5с

Fср - ?

СИ

0,5 кг

Решение:

                                     х

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:    

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Н. в скалярной форме:

ОХ: ma = Fср                                   (1)

Так как движение равноускоренное: V = V0 + at

Начальная скорость мяча равна нулю, так как он неподвижен, отсюда: V =  at   (2)

Объединив в систему уравнения (1) и (2):

искомая величина Fср   =

Fср = 1 Н

Выразим размерность искомой величины: [F] =

Ответ: средняя сила удара равна 1 Н.

  1. Тело массой 3 кг падает в воздухе с ускорением 8м/с2. Найти силу сопротивления воздуха.

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное, тело движется вертикально вниз. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:

m = 3кг    

а = 8м/с2

Fc - ?

                                           

Решение:

                          y

Вектор ускорения направим в сторону движения. Проведём ось у в направлении движения тела.

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Ньютона в скалярной форме:

OY: ma = mg – Fc

Искомая величина: Fc = mg – ma = m(g – a)

Fc = 5,4H

Выразим размерность искомой величины: [F] = кг(м/с2 – м/с2) = кг ∙ м/с2 = Н.

Ответ: сила сопротивления воздуха равна 5,4 Н.

                                                             

  1. Тело массой 4кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?

Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:  

m1 = 4кг    

а1 = 2м/с2

m2 = 10кг

а2 - ?

Решение:

2 – й закон Ньютона в векторном виде, учитывая все силы, действующие на тело:    

2 – й закон Ньютона в скалярной форме для первого тела: F = m1a1

Для второго тела: F = m2a2

Т.к. левые части равны (сила действует одна и та же), то равны и правые:

а2 =

а2 = 0,8м/с2.

Выразим размерность искомой величины: [а] = (кг∙м/с2)/кг = м/с2

Ответ: тело массой 10 кг под действием такой же силы приобретает ускорение 0,8м/с2.

  1. На полу лифта находится тело массой 50 кг. Лифт поднимается так, что за 3 с его скорость изменяется от 8 до 2 м/с. Определите силу давления тела на пол лифта.

 

 Задачу решаем по алгоритму.

Движение равноускоренное, тело движется вертикально вниз. Запишем кратко условие задачи, если необходимо выразим все величины в единицах СИ.

Дано:

m = 50 кг

t = 3c

V1 = 8 м/с

V2 = 2 м/с

g = 10 v/c2

Fg - ?

Решение:

               

Направим ось ОУ по направлению движения тела, точку О поместим в точку центра тяжести тела. На тело действуют: сила тяжести, направленная вниз, и сила реакции опоры лифта, направленная вверх.  

2 – й закон Ньютона в векторной форме:

Спроецировав на ось силы, 2 – й закон Ньютона в скалярной форме OY:

, где а =

При выбранных начале координат и положительном направлении оси ОУ  

По третьему закону Ньютона

Искомая величина

Выразим размерность искомой величины: [F] = кг(м/с2 – м/с2) = кг ∙ м/с2 = Н.

Ответ: сила давления тела на пол лифта 400 Н.

Алгоритм решения задач на применение законов  Ньютона:

1. Прочитайте внимательно условие задачи. Выясните, какое тело движется, под действием каких сил? Определите характер движения.

2. Запишите кратко условие задачи, одновременно выразите все величины в единицах СИ.

3. Выполните чертёж. Выбрать с.о.: тело отсчёта, с.к., время отсчёта.

4. Учитывая силы, действующие на тело, запишите 2 – й закон Ньютона в векторной форме.

5. Запишите основное уравнение динамики для проекций на оси координат с учётом знаков.

6. Выразите все величины, входящие в эти уравнения. Подставьте их в уравнения.

7. Из полученной системы уравнений выразите искомую величину. Если для этого не хватает уравнений, то можно воспользоваться уравнениями кинематики.

8. Вычислить искомую величину.

9. Проверку правильности решении задачи проведите методом выражения размерности.

10. Сформулируйте и запишите ответ.

Задачи

1-й уровень

1. Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м\с2.

2. К телу приложены две силы: F1=0,5Н, F2=2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.

                                  F1                                     F2        

2-й уровень

1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м/с. Найти начальную скорость тела.

2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м/с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.

3. Тело массой 3 кг падает в воздухе с ускорением 8м/с2. Найти силу сопротивления воздуха.

4. Тело массой 4кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же сийлы?

5. На полу лифта находится тело массой 50 кг. Лифт поднимается так, что за 3 с его скорость изменяется от 8 до 2 м/с. Определите силу давления тела на пол лифта.

Практическое занятие №3. Решение задач.

Цели занятия:

  1. Образовательная: 
  • сформировать знания обучающихся о законе сохранения энергии и превращении одного вида энергии в другой;
  • продолжить закрепление ранее изученных видов энергии: кинетической, потенциальной.  

2. Развивающая: 

  • развивать операции логического мышления, при изучении данной темы;
  • совершенствовать общеучебные умения, коммуникативные качества обучающихся;
  • повышать познавательную активность.

3. Воспитательная:

 Воспитывать:  мотивы учения, добросовестности, дисциплинированность, вести аккуратные записи в тетрадях, толерантно относиться к друг к другу при устных ответах.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

  1. Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.
  2. Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Тело массой m=0,1 кг брошено горизонтально со скоростью VХ=4 м/с с высоты h=2 м относительно поверхности Земли. Какова кинетическая энергия тела в момент его приземления? Сопротивление воздуха не учитывать.

Решение:

Первый этап:

В задаче рассматривается движение тела, брошенного горизонтально. В условиях данной задачи тело можно считать материальной точкой, т.к. его размеры малы по сравнению с расстояниями, на которые оно перемещается.

Произведем краткую запись условия.

Начальная скорость тела направлена вдоль оси ОХ и при движении остается постоянной по величине и направлению, т.к. сопротивление воздуха не учитывается по условию, а никакие другие силы на тело в этом направлении не действуют.

Брошенное горизонтально тело будет двигаться под действием силы тяжести по параболической траектории с вершиной в точке бросания. Сделаем чертеж.

Второй этап.

У поверхности Земли полная скорость тела направлена под углом к горизонту. Горизонтальная составляющая скорости VX = 4 м/с = const в любой точке траектории, так как сопротивление воздуха не учитывается.

Вертикальную составляющую скорости VY у поверхности Земли определим из закона сохранения энергии

, откуда .

Полная скорость тела у поверхности Земли равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющих скорости, так как эти векторы направлены перпендикулярно друг другу, определим квадрат полной скорости по теореме Пифагора

 .

Кинетическая энергия в момент приземления равна

Третий этап.

Решим данные выше уравнения относительно , получим численный ответ

Четвертый этап.

Проверим полученный ответ, решив задачу другим способом: по закону сохранения энергии ЕА = ЕВ

Распишем значения энергии

Подставим данные

При решении задачи этим способом, получили прежний ответ 2,8 Дж

Ответ: кинетическая энергия равна 2,8 Дж

Решая задачу, мы вроде бы обошлись без системы отсчета. Однако это не совсем так. Высоту мы отмеряли по отношению к точке 0, направление движения рассматривали вдоль направления скоростей. Таким образом, мы использовали систему отсчета в неявном виде.

2. Автомобиль массой m=1000 кг подъезжает со скоростью V1=20 м/c к подъему высотой h=5 м. В конце подъема его скорость уменьшается до V2=6 м/c. Каково изменение механической энергии автомобиля? Ответ выразите      в килоджоулях (в кДж).

Решение:

В начале подъема автомобиль обладает только кинетической энергией

В конце подъема механическая энергия автомобиля равна сумме кинетической и потенциальной энергии

Изменение механической энергии

 

Ответ: изменение кинетической энергии равно -132 кДж, это значит, что энергия уменьшилась на 132 кДж.

3. Груз массой m =0,2 кг привязан к нити длиной L=1 м. Нить с грузом отвели от   вертикали на угол 60° (см. рисунок). Чему равна кинетическая энергия груза при прохождении им положения равновесия? Ответ выразите в джоулях (Дж).

Решение:

В начальный момент времени груз обладает только потенциальной энергией

, где, , которая при движении груза к положению равновесия вся перейдет в кинетическую энергию движения

По закону сохранения механической энергии

Ответ: в положении равновесия Ek = 1 Дж

4. Тело массой m =1 кг колеблется в соответствии с координатным уравнением. . Чему равна кинетическая энергия тела в момент времени t=0,05 с?

Решение:

Для определения кинетической энергии тела необходимо знать его скорость V в момент времени t=0,05 с. При гармонических колебаниях скорость тела равна первой производной координаты по времени

Подставим t=0,05 с в полученное уравнение скорости

, так как cos(π/2)=0.

Следовательно в момент времени t=0,05 с

Ответ: в данный момент времени кинетическая энергия тела равна нулю.

5. Тело массой m1 =5 кг ударяется о неподвижное тело массой m2 =2,5 кг. Кинетическая энергия системы двух тел после удара стала равна 5 Дж. Считая удар центральным и неупругим, определите, насколько увеличилась внутренняя энергия шаров, если после удара тела движутся как одно целое?

Решение:

Так как удар неупругий, часть механической энергии перейдет во внутреннюю и закон сохранения энергии запишется

        (1)

где EК – кинетическая энергия системы тел до взаимодействия

Е′К - кинетическая энергия системы тел после взаимодействия равна 5 Дж

∆U – изменение внутренней энергии системы.

При неупругом ударе после взаимодействия тела движутся как одно целое со скоростью V/.

Запишем для системы тел закон сохранения импульса и закон сохранения энергии

Решая эту систему уравнений, находим

V1=1,73 м/с

Подставляем V1 в уравнение 1, получаем

Ответ: внутренняя энергия тел увеличилась на 2,5 Дж.

6. Легкий шар, движущийся со скоростью V1=10 м/c, налетает на неподвижный тяжелый шар и между шарами происходит центральный упругий удар. После удара шары разлетаются в разные стороны с одинаковыми скоростями. Во сколько раз отличаются массы шаров?

Решение:

Так как удар абсолютно упругий, механическая энергия при взаимодействии тел не превращается в другие виды энергии. Выполняется закон сохранения механической энергии. Для удобства решения обозначим массу легкого шара m, тогда масса тяжелого шара равна Xm.

Для нахождения величины X запишем закон сохранения импульса и закон сохранения энергии

где V1 – скорость легкого шара до удара

V – скорость шаров после удара.

В законе сохранения импульса учтем противоположное направление скоростей шаров после удара. Решим систему уравнений и получим Х = 3

Ответ: масса тяжелого шара в три раза больше массы легкого.

7. Груз массой m=2 кг, закрепленный на пружине жесткостью к =200 Н/м, совершает гармонические колебания с амплитудой х=10 см. Какова максимальная скорость  груза?

Решение:

Скорость груза максимальна в точке равновесия, когда вся потенциальная энергия упругой деформации пружины  перейдет в кинетическую энергию груза

По закону сохранения механической энергии , отсюда максимальная скорость груза Vmax=1 м/с.

Ответ: Vmax=1 м/с

Задачи

  1. Два груза массами m1=10 кг и m2=15 кг подвешены на нитях длиной L=2 м так, что они соприкасаются друг с другом. Меньший груз отклонили на угол α=600 и отпустили. На какую высоту h поднимутся оба груза после абсолютно неупругого удара? 5

(Ответ: h=0,16 м)

  1. Два тела, массы которых соответственно m1=1 кг и m2=2 кг, скользят по гладкому горизонтальному столу (см. рис). Скорость первого тела V1=3 м/с, скорость второго тела V2= 6м/с. Какое количество теплоты выделится, когда они столкнуться и будут двигаться дальше, сцепившись вместе? Вращение в системе не возникает. Действием внешних сил пренебречь.

(Ответ: Q=15Дж.)

  1. Брусок массой m1=600 г движется со скоростью V=2 м/c и сталкивается с неподвижным бруском m2=200 г. Какой будет скорость первого бруска после абсолютного упругого центрального удара?

(Ответ: 1 м/с)

  1. Шарик скользит без трения по наклонному желобу, а затем описывает в желобе «мертвую петлю» радиуса R=50 см. С какой высоты начал двигаться шарик без начальной скорости, если сила его давления на желоб в верхней точке петли равна нулю? (Ответ: h=1,25 м.).    
  2. На доске, находящейся на гладкой горизонтальной поверхности стола, укреплена изогнутая жесткая трубка (см. рисунок). Левый конец трубки горизонтален и находится на расстоянии h1 от стола. В трубке на расстоянии h2 от стола удерживают шарик, который может скользить по трубке без трения. Все тела покоятся. Шарик отпускают. В результате доска движется поступательно, не отрываясь от стола, и после и после вылета шарика из трубки приобретает скорость v. Масса доски с трубкой в 5 раз больше массы шарика. Найти h2, считая известными h1 и v. (Ответ: ).
  3. Два шарика, массы которых 200 г и 600 г, висят, соприкасаясь, на одинаковых нитях длиной 80 см. Первый шар отклонили на угол 90˚ и отпустили. На какую высоту поднимутся шарики после удара, если этот удар абсолютно неупругий? (Ответ: h=0,05 м.).
  4. Свинцовый брусок массой 500 г, движущийся со скоростью 0,6 м/с, сталкивается с неподвижным восковым бруском массой 100 г. После столкновения бруски слипаются и движутся вместе. Определите изменение кинетической энергии системы в результате столкновения. Трением пренебречь. (Ответ: ΔЕ=_0,015 Дж).
  5. Свинцовый шар массой 500 г, движется со скоростью 0,6 м/с, сталкивается с неподвижным шаром из воска массой 100 г, после чего оба они движутся вместе. Определите кинетическую энергию шаров после удара. (Ответ: Е=0,075 Дж).

  1. Два упругих шарика, массы которых равны соответственно 0,1 и 0,3 кг, подвешены на одинаковых нитях длиной 0,5 м так, что шары соприкасаются, а центры масс находятся на горизонтальной линии. Первый шарик отклонили от положения равновесия на угол 90˚ и отпустили. На какую высоту поднимется второй шарик после удара? Удар абсолютно упругий. Сопротивление воздуха не учитывать. (Ответ: h=0,25 м)

2

  1. Между телом массы 2 кг, кинетическая энергия которого 1 Дж, и телом массы 400 кг, находившимся в покое, произошло абсолютно упругое соударение. Какова переданная второму телу кинетическая энергия? (Ответ: Е=0,02 Дж).

Практическое занятие №4. Решение задач.

Цели занятия: применить формулы для нахождения характеристик гармонических механических колебаний, объяснять качественные задачи, основываясь на закономерностях волновых и колебательных движений.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1.Сформулируйте определение понятия «механические колебания».

2.Перечислите характеристики гармонических колебаний.

3. Запишите обозначение и единицы измерения периода, скорости, амплитуды смещения тела.

4. Запишите формулы вычисления циклической частоты,  длины волны. (Формулы расписать).

5. Сформулируйте определение понятия «механическая волна».

6. Назовите, от каких  величин зависит период математического маятника.  .

7. Запишите обозначение и единицы измерения частоты , длины волны, циклической частоты.

8. Запишите формулы вычисления частоты,  формулу Томсона для пружинного маятника. (Формулы расписать).

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

  1. Рассмотрение примеров решения и выявить алгоритм решения задач по кинематике.
  2. Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Пример решения задачи: Вычислите  массу груза подвешенного на пружине жесткостью 250 Н/м, если он совершает 20 колебаний за 16 с.

Анализ условия. Количественная сторона задачи - дано время 16с и число колебаний 20. Коэффициент жесткости пружины 250 Н\м.  Вычислить массу груза. Качественная сторона задачи – пружинный маятник совершает колебания.

Алгоритм решения:

  • Пружинный маятник совершает колебания с определенной частотой и периодом
  • Зная период колебания пружинного маятника (Формулу Томсона) можно выразить массу груза.

       Дано:                                                        Решение:

Κ = 250 Н/м        

t=16с                      

N=20                    

Н а й т и:                  

       m-?                        

1. ν  =N/t,     Т=1/ν

2. Формула Томсона Т=2π

3. Приравняем  

4. Чтобы избавиться от корня возведем левые и правые части в квадрат      

5. Выразим из формулы  массу груза  

6. Подставляет числа и считаем   𝜈=N/t=20/16=1,25Гц,  m=1·250/1,252 4·3,142 =250/1,56·4·9,86=5кг

Ответ: 5 кг

Задачи

1. Рассчитайте период колебаний иглы, если вал электрической швейной машины вращается с частотой 920 об./мин. За один оборот вала игла совершает одно вынужденное колебание.

2.Игла швейной машинки  совершает гармонические колебания по закону  Χ= 20 ѕіn πt . Определите амплитуду, период колебания и  частоту.

3.Вычислите частоту свободных колебаний тела на пружине, если тело массой 200 г. совершает колебания на пружине , жесткость которой 2 кН/м.

4.Вычислите длину ультразвукового генератора в алюминии, если частота ультразвука равна 3 М Гц, а скорость в алюминии 5,1 103 м/с

5. Вычислите частоту  колебания  иглы швейной машинки, совершавшей 30  полных колебаний за 60 с.

6.Игла швейной машинки  совершает гармонические колебания по закону  Χ= 100 ѕіn  2πt . Определите амплитуду, период колебания и  частоту.

7.Вычислите период  свободных колебаний тела на пружине, если тело массой 500 г. совершает колебания на пружине , жесткость которой  5 кН/м.

8.Вычислите длину  инфразвука в воздухе, если скорость звука в воздухе равна 340 м/с

Практическое занятие №5. Решение задач.

Цели занятия  и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – усвоить основные законы молекулярно-кинетической теории газов и научиться применять их при решении задач;

воспитательная и формируемые ОК – формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе                            операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1) Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.

2) Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа? Как эта величина зависит от числа степеней свободы?

3) Как определить среднюю полную кинетическую энергию молекул идеального газа?

4) Функция распределения молекул газа по модулям их скоростей. Физический смысл функции распределения.

5) Как определить среднюю, среднеквадратичную и наиболее вероятную скорости молекул идеального газа?

6) Внутренняя энергия тела.

7) От каких параметров зависят внутренняя энергия идеального газа и внутренняя энергия реальных газов?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач.

Ход работы:

  1. Рассмотрение примеров решения задач.
  2. Решение задач.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Примеры решения задач

Задача1. Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200кПа и температуре 240К его объем равен 40л?

Дано                            СИ                  Решение

Р=200кПа                            Воспользуемся уравнением состояния идеального газа,

Т=240К                                         поскольку в задаче идет речь о состоянии газа.

V=40л                                         Зная, что количество вещества определяется

                        , подставим в исходную формулу:

-?                                                          , выразим  и получим:

                                                       

                                                                                                     Ответ: 4 моль

Задача 2. Газ при давлении 0,2МПа  и температуре 150С имеет объем 5л. Чему равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

Дано                            СИ                         Решение

Р=0,2МПа                                   Для решения воспользуемся уравнением  

                                                    Клапейрона, поскольку в задаче речь идет

                                                          о изменении макропараметров без изменении

                массы  газа.

                                         Выразим  из уравнения Клапейрона:

                                                                                                               Ответ: 9,5л

Задача 3.  Как изменился объем газа, если его температура увеличилась в 2 раза, давление возросло на ¼. Первоначальное давление 0,2МПа.

Дано                             СИ                    Решение

Р=0,2Мпа                                         Для решения воспользуемся уравнением Клапейрона, поскольку  

                                  в задаче речь идет о изменении макропараметров без

                                        изменения массы газа.

m=const                                     Учитывая, что давление возросло, то  и  

                                                   подставим  в (*), получим:

                

                                                                                           Ответ: увеличилось в 1,6 раза

Задача 4. Газ был изотермически сжат с 8 л до 5л. При этом давление возросло на 60кПа. Найти первоначальное давление газа.

Дано                                СИ                      Решение

                                  Воспользуемся законом Бойля-Мариотта, так как в задаче        

                                   идет речь о изотермическом процессе без изменения массы

                    газа.   .

                                             Так как  то имеем                                         .

Выразим  из предыдущего выражения, получим:  .

                                                                                   

Задача 5. Какой объем займет газ при 770С, если при 270С его объем был 6л?

Дано                    СИ                     Решение

V1=6л                    В данной задаче переводить литры в м3 нет необходимости, так как

t1=270C                                     воспользуемся законом Гей-Люссака (давление постоянно).

t2 = 770C                        

T1=300K                      

T2=350K

V2 - ?                                     Выразим из этого выраженияV2. Вычислим:                                                                                                            

                                                                                                                  Ответ: 7·10 -3м3             

Задача 6. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140К давление возросло в 1,5 раза?

Дано                СИ                         Решение

                                        Так как сосуд закрыт, следовательно, масса газа не изменятся и объем

                                             газа не изменен. Значит, воспользуемся законом Шарля.

Т0-?                                   , но  и

                Следовательно, , на Р0 можно сократить и преобразовать выражение:

 Перенесем в левую часть все Т0 , а в правую все остальное        .

                                                                 Ответ: 280К

Задачи

1.        В батарею водяного отопления поступает вода объемом 6•10-6 м3 в 1 с при температуре 80°С, а выходит из батареи при температуре 25°С. Какое количество теплоты получает отапливаемое помещение в течение суток?

2.        Стальной резец массой 200 г нагрели до температуры 800°С и погрузили для закалки в воду, взятую при 20°С. Через некоторое время температура воды поднялась до 60°С. Какое количество теплоты было передано резцом воде?

3.        Какое количество теплоты требуется для нагревания и расплавления 104 кг стального лома в мартеновской печи, если начальная его температура 20°С? Температура плавления стали 1500°С. Удельная теплота плавления стали 2,7•105 Дж/кг.

4.        В плавильной печи за одну плавку получили 250 кг алюминия при температуре 660°С. Определите, на сколько изменилась внутренняя энергия алюминия, если его начальная температура была 20°С. Удельная теплота плавления алюминия 3,9•105 Дж/кг.

5.        В электроплавильную печь загрузили 3 т стального лома при температуре 20°С. Какое количество электроэнергии требуется для расплавления стали, если КПД печи 95%?

6.        Тепловоз массой 3000 т, двигавшийся со скоростью 72 км/ч, остановлен тормозами. Какое количество теплоты выделилось при торможении?

7.        Газ, занимавший объем V1 = 11 л при давлении 105 Па, был изобарно нагрет от 20 до 100°С. Определите работу расширения газа.

8.        1 м3 воздуха при температуре 0°С находится в цилиндре при давлении 2•105 Па. Какая будет совершена работа при его изобарном нагревании на 10°С?

9.        Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при нагревании от температуры T1 = 250 K до температуры Т2 = 680 К газ произвел работу А = 400 Дж?

Практическое занятие №6. Решение задач.

Цели занятия  и формируемые ПК и ОК:

учебная и формируемые ПК – усвоить основные законы термодинамики  и научиться применять их при решении задач;

воспитательная и формируемые ОК – формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе                            операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Предварительная подготовка к практическому занятию:

Вопросы.

1) Что называют термодинамической системой?

2) Что понимают под термодинамическим равновесием?

3) Нулевое начало термодинамики.

4) Геометрический смысл понятия «работа» в термодинамике.

5) Приведите две формулировки первого закона термодинамики.

6) Адиабатный процесс.

7) Второй закон термодинамики.

8) Чему равна КПД теплового двигателя?

Обеспечение практического занятия: раздаточный материал с текстом задач, периодическая система Менделеева Д. И.

Ход работы:

1. Выполнение заданий.

Отчет о работе: решение задач практической работы в тетради.

Критерии оценки выполнения практической работы:

Оценка «5» ставится в следующем случае:

—  в работе выполнено пять и более задач;

— сделан перевод единиц всех физических величин в систему единиц «СИ», все необходимые данные занесены в условие, правильно выполнены чертежи, схемы, графики, рисунки, сопутствующие решению задач, сделана проверка на размерность, правильно проведены математические расчеты и дан полный ответ;

— на качественные и теоретические вопросы дан полный, исчерпывающий ответ литературным языком в определенной логической последовательности, учащийся приводит новые примеры, устанавливает связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов, умеет применить знания в новой ситуации;

— учащийся обнаруживает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, дает точное определение и истолкование основных понятий, законов, теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения.

Оценка «4» ставится в следующем случае:

— работа выполнена полностью или не менее чем на 80 % от объема задания ( 5 задач!), но в ней имеются недочеты и несущественные ошибки;

— ответ на качественные и теоретические вопросы удовлетворяет вышеперечисленным требованиям, но содержит неточности в изложении фактов, определений, понятий, объяснении взаимосвязей, выводах и решении задач;

— учащийся испытывает трудности в применении знаний в новой ситуации, не в достаточной мере использует связи с ранее изученным материалом и с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

Оценка «3» ставится в следующем случае:

— работа выполнена в основном верно (объем выполненной части составляет не менее 2/З от общего объема), но допущены существенные неточности;

— учащийся обнаруживает понимание учебного материала при недостаточной полноте усвоения понятий и закономерностей;

— умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении качественных задач и сложных количественных задач, требующих преобразования формул.

Оценка «2» ставится в следующем случае:

— работа в основном не выполнена (объем выполненной части менее 2/З от общего объема задания);

— учащийся показывает незнание основных понятий, непонимание изученных закономерностей и взаимосвязей, не умеет решать количественные и качественные задачи.

Выполните следующие задания:

Задание 1.

Вычислить:

Вариант I

В