Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
54-00 001 Ф Распашонка ясельная на кнопке (футер) рост 5 , 5 шт. 37-50 00 РА Распашонка ясельная (рибана ажурная) рост 5 , 5 шт....полностью>>
'Документ'
Технологическое творчество педагога – явление не новое. В каждой методике всегда присутствуют элементы технологии. Но сегодня педагогических технологи...полностью>>
'Программа'
Прибытие в Бангкок. Встреча в аэропорту. Трансфер в отель. Размещение в отеле. Свободное время, отдых, акклиматизация. Базовые отели Bangkok Palace 3*...полностью>>
'Документ'
Приобретая навыки в этих областях, Вы одновременно приобретаете и необходимые знания. Без соответствующих знаний нельзя правильно использовать свои на...полностью>>

Главная > Учебно-методическое пособие

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Уральское отделение Российской академии образования

Академия профессионального образования

Л.В.Гулин, С.В.Анахов

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО КУРСУ ФИЗИКИ

Учебно-методическое пособие

Екатеринбург

2009

ББК В3я73

УДК 530.1 (076)

Г 94

Сборник задач по курсу физики: Учеб.-метод. пособие / Л.В.Гулин, С.В.Анахов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «Российский гос. проф.-пед.ун-т», 2009. – 120 с.

В учебно-методическом пособии приведены варианты контрольных работ по курсу физики, даны методические указания к их выполнению, примеры решения типовых задач.

Предназначено студентам инженерно-педагогиче­ских и профессионально-педагогических специально­стей.

Отв. редактор доктор физико-математических наук, профессор А.С. Борухович

Рецензенты: заведующий кафедрой общей физики Уральского государственного педагогического университета доктор физико-математических наук, профессор П.С. Попель; заведующий кафедрой микропроцессорной техники Российского государственного профессионально-педагогического университета кандидат технических наук, доцент А.А. Карпов

Ó

Ó

Гулин Л.В., Анахов С.В., 2009

ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2009

Введение

В условиях интенсивного научно-технического прогресса необходимо повышение уровня естественнонаучного образования. Для этого максимальное внимание должно быть уделено изучению в высших учебных заведениях любого профиля дисциплин, составляющих фундамент современного учения об окружающем мире.

В этом смысле физика занимает особое положение. Именно на ее основе развиваются все направления техники. В недрах физики появились многие основополагающие идеи современной химии и биологии. На стыке физики и математики родилась кибернетика. Достижения физики последних десятилетий стимулировали появление новой междисциплинарной науки - синергетики. Изучение физики расширяет общий кругозор, развивает критический подход к анализу не только явлений живой и неживой природы, но и закономерностей развития общества.

Современная физика как наука является важнейшим достижением общечеловеческой культуры в целом. Постоянное оперирование моделями при изучении физики вырабатывает способность к абстрактному мышлению, выделению в том или ином явлении главного, а широкое применение математического аппарата приучает к использованию научных методов. Современный специалист любого профиля встречается в своей практике с большим числом разнообразных механизмов, приборов и методов исследования. Понять принципы действия большинства из них невозможно без общефизической подготовки.

Настоящий сборник задач поможет студентам овладеть приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики.

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Самостоятельная работа студента

Учебная работа студента по курсу физики склады­вается из работы на установочных лекциях и практи­ческих занятиях во время лабораторно-экзаменацион­ной сессии и решения задач контрольной работы в ходе самостоятельного изучения курса в межсессион­ный период.

Самостоятельное изучение курса физики следует проводить по учебным пособиям и учебникам 1-12. Справочные материалы, необходимые при решении задач, приведены в приложении.

1.2. Выполнение контрольной работы

При изучении курса физики студенты в зависимости от специализации выполняют от одной до четырех контрольных работ. В каждой из них необходимо решить восемь задач того варианта, номер которого совпадает с последней цифрой шифра зачетной книжки студента. Номера задач для каждого варианта приведены в табл. 1.1–1.10.

Таблица 1.1

Номера задач контрольной работы для студентов,

выполняющих одну контрольную работу

Окончание табл. 1.1

Таблица 1.2

Номера задач контрольной работы № 1 для студентов, выполняющих две контрольные работы

Таблица 1.3

Номера задач контрольной работы № 2 для студентов, выполняющих две контрольные работы

Окончание табл. 1.3

Таблица 1.4

Номера задач контрольной работы № 1 для студентов, выполняющих три контрольные работы

Таблица 1.5

Номера задач контрольной работы № 2 для студентов, выполняющих три контрольные работы

Окончание табл. 1.5

Таблица 1.6

Номера задач контрольной работы № 3 для студентов, выполняющих три контрольные работы

Таблица 1.7

Номера задач контрольной работы № 1 для студентов, выполняющих четыре контрольные работы

Окончание табл. 1.7

Таблица 1.8

Номера задач контрольной работы № 2 для студентов, выполняющих четыре контрольные работы

Таблица 1.9

Номера задач контрольной работы № 3 для студентов, выполняющих четыре контрольные работы

Окончание табл. 1.9

Таблица 1.10

Номера задач контрольной работы № 4 для студентов, выполняющих четыре контрольные работы

Перед выполнением контрольной работы следует изучить примеры решения задач. Решение задач проводится в той же последовательности, что и в примерах, т.е. записываются основные законы и формулы, использующиеся в задаче, с разъяснением буквенных обозначений. В тех задачах, в которых используются векторные величины или приведены схемы механических устройств, электрических цепей, необходимо сделать поясняющий рисунок. Задача решается в общем виде. Для этого выводится рабочая формула, в которой через буквенные обозначения величин, заданных в условии задачи, определяется искомая физическая величина. После получения рабочей формулы в нее подставляются числовые значения величин в системе единиц СИ. Для упрощения расчетов числовые значения величин следует представлять в виде десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой и соответствующей степенью десяти. Например, вместо 432000 и 0,00523 надо записать 4,32105 и 5,2310-3.

Решения задач контрольной работы записываются в тетрадь с обязательным полным изложением условия каждой задачи. Контрольная работа высылается студентами-заочниками в деканат не позже чем за 20 дней до начала экзаменационной сессии. Если студент не успел выслать контрольную работу в срок, он привозит ее с собой на сессию, регистрирует в деканате и сдает на кафедру физики. В этом случае время проверки контрольной работы может превышать 7 дней.

Проверенную контрольную работу студент получает в деканате во время сессии, исправляет ошибки, если они есть, и защищает перед преподавателем результаты решения задач. Успешно защищенная контрольная работа зачитывается с отметкой в экзаменационной ведомости.

1.3. Выполнение лабораторных работ

Целью лабораторных работ является закрепление знания основных законов физики, получение навыков работы с измерительными приборами, изучение методов обработки результатов измерений, формирование умений правильно представлять результаты эксперимента и делать из него выводы.

На лабораторную работу выделяется четыре часа. В течение первой половины времени изучаются теоретические вопросы, методика выполнения работы и проводятся измерения. В остальное время осуществляется обработка результатов измерений, оформляется отчет, который защищается перед преподавателем, ведущим лабораторную работу. Лабораторная работа считается выполненной, если студент провел измерения, составил отчет и успешно защитил его.

Методика выполнения лабораторной работы, теория изучаемого в ней физического явления, порядок оформления отчета и контрольные вопросы изложены в методических указаниях к лабораторной работе, которые выдаются студенту в лаборатории или в читальном зале библиотеки университета.

Перед выполнением лабораторной работы студенту нужно пройти инструктаж по технике безопасности. Разрешение на выполнение измерений дает преподаватель или лаборант.

1.4. Сдача экзамена и зачета

Изучение физики в каждом семестре заканчивается сдачей экзамена или зачета. Вид отчетности определяется учебным планом и зависит от специализации, формы и сроков обучения.

Необходимое условие допуска студента к сдаче экзамена или зачета - выполнение всех контрольных мероприятий и лабораторных работ. Для студентов-заочников обязательным является собеседование с преподавателем, проверяющим контрольную работу. Только при положительном результате собеседования студент получает зачет по контрольной работе и допускается к сдаче семестрового экзамена или зачета.

Экзамены и зачеты проводятся по расписанию во время лабораторно-экзаменационной сессии. По нормам высшей школы на экзамен выделяется целый день, на зачет - половина рабочего дня.

Экзамены принимаются по билетам или тестам, утвержденным заведующим кафедрой. В билете, как правило, имеется два теоретических вопроса и задача. Перечень теоретических вопросов комплекта билетов сообщается или выдается студентам на установочной сессии. Студенты, показавшие отличные и хорошие знания при защите контрольных работ, освобождаются от решения задачи на экзамене. Студенты, отлично выполнившие контрольные работы, по представлению преподавателя могут быть освобождены заведующим кафедрой от экзамена с проставлением в экзаменационную ведомость оценки "отлично". Список таких студентов сообщается учебной группе перед началом экзамена или зачета.

Зачет может приниматься по усмотрению преподавателя по билетам, тестам или по результатам выполнения контрольной работы.

2. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

2.1. Механика (№№ 101-170)

Пример 1. Эскалатор поднимает идущего по нему вверх человека за t1=1 мин. Если человек будет идти вдвое быстрее, то он поднимется за t2=45 с. Сколько времени будет подниматься человек, стоящий на эскалаторе?

Решение. Пусть искомое время равноt; расстояние, которое человек проезжает на эскалаторе, равно s, а скорость движения эскалатора равна v. При равномерном движении эти величины связаны соотношением

. (1)

Аналогичные соотношения могут быть записаны для t1 и t2:

, (2)

. (3)

Скорости v1 и v2 можно найти следующим образом:

v1 = v + vо, (4)

v2 = v + 2vо, (5)

где v0 - скорость движения человека относительно эскалатора в случае, когда время подъема равно t1.

Подставляя соотношения (4) и (5) в формулы (2) и (3), получим

, (6)

. (7)

Перепишем соотношения (6) и (7) в виде

,

.

Введем обозначение x = vо/s. Тогда с учетом соотношения (1) получим систему уравнений

Почленное вычитание уравнения (8) из уравнения (9) дает

Подставляя x в уравнение (8), получим

.

После преобразований получим выражение

.

Выразив t1 в секундах, находим

= 90 с.

Пример 2. Скорость тела, движущегося прямолинейно, меняется по закону v = At + Bt3, где A = 1 м/с2; B = 3 м/с4.

Чему будет равно ускорение тела к моменту времени, когда оно пройдет расстояние s = 14 м?

Решение. Ускорение есть производная от скорости по времени:

. (1)

Время t находим, используя соотношение

. (2)

Введем обозначение z = t2 и, используя исходные данные, запишем соотношение (2) в виде

.

После преобразований получим уравнение

3z2 + 2z - 56 = 0. (3)

Решение уравнения (3) дает

= 4 с2,

= -4,7 с2.

Значение z2 должно быть отброшено, так как в соответствии с введенным обозначением z > 0. Подставляя z = 4 с2 в уравнение (1), находим

= 37 м/с2.

Пример 3. Траектория движения материальной точки задается уравнениями: x = At2; y = Bt, где A = 4 м/с2; B = 2 м/с. Радиус кривизны траектории через промежуток времени t = 1 с после начала движения равен R = 17 м. Определить полное ускорение точки в этот момент времени. Построить траекторию движения за первые две секунды.

Решение. Уравнение траектории задано в параметрическом виде:

x = At2, (1)

y = Bt. (2)

Чтобы получить уравнение траектории в явном виде, исключим время из уравнений (1) и (2):

.

Полученное выражение представляет собой уравнение верхней ветви параболы, ось которой направлена вдоль оси x. Для построения траектории найдем по уравнениям (1) и (2) значения x и y в моменты времени, взятые с интервалом 0,5 с:

t, c

x, м

y

0,0

0

0

0,5

1

1

1,0

4

2

1,5

9

3

2,0

16

4

Траектория движения точки представлена на рис. 1.



Рис. 1

Полное ускорение определяется по формуле

, (3)

где и - тангенциальное и нормальное ускорения соответственно. Эти ускорения находим по формулам

, (4)

, (5)

где v - модуль вектора скорости точки, определяемый по формуле

. (6)

В свою очередь, vx и vy - проекции вектора скорости на оси x и y - вычисляются по формулам

, (7)

(8)

Подставляя уравнения (7) и (8) в (6), получим

, (9)

а затем в соответствии с формулой (4) находим

(10)

Вычисления по формуле (9) дают значение модуля скорости, равное v = 8,25 м/с, что после подстановки в уравнение (5) позволяет определить нормальное ускорение:

= 4 м/с2. (11)

Подставляя результаты вычислений по формулам (10) и (11) в выражение (4), находим полное ускорение:

= 8,73 м/с2.

Пример 4. Шайба лежит на платформе, вращающейся вокруг вертикальной оси. Расстояние от шайбы до оси вращения равно R = 2 м. При частоте вращения n = 9 об/мин шайба начинает скользить по платформе. Определить коэффициент трения шайбы о платформу.

Решение. На шайбу действуют три силы (рис. 2): сила тяжести , сила нормальной реакции опоры и сила трения .

Рис.2

Запишем уравнение движения шайбы (второй закон Ньютона) сначала в векторной форме:

,

затем в проекциях на оси Ox:

(1)

и Oy:

. (2)

Оставаясь неподвижной относительно платформы, шайба вместе с тем движется с ускорением, которое является центростремительным и определяется по формуле

, (3)

где v - линейная скорость шайбы.

Модуль силы трения вычисляется по формуле

, (4)

где - коэффициент трения.

Перепишем формулу (4) с учетом уравнения (2):

, (5)

а уравнение (1) - с учетом формул (3) и (5):

. (6)

Линейная скорость связана с частотой вращения соотношением

. (7)

Подставляя уравнение (7) в формулу (6), имеем

.

После преобразований и подстановки исходных данных в системе СИ получим

0,18.

Пример 5. Конькобежец массой m1, стоя на льду, толкает в горизонтальном направлении камень массой m2 = 5 кг и откатывается назад со скоростью u1 = 0,3 м/с относительно земли. Коэффициент трения камня о лед равен =0,06; расстояние, на которое переместился камень, равно s = 15 м. Определить массу конькобежца.

Решение. Конькобежец и камень (рис. 3) составляют замкнутую систему, для которой выполняется закон сохранения импульса

(1)

Левая часть уравнения (1) представляет собой импульс системы "конькобежец - камень" до толчка, когда камень и конькобежец покоились; правая — после толчка.





Похожие документы:

  1. Учебно-методическое пособие Тверь, 2013 удк 37. 036: 791. 43 Ббк ч420. 054. 47

    Учебно-методическое пособие
    ... кино Учебно-методическое пособие Тверь, 2013 УДК 37.036:791.43 ББК ... оценке безнравственных явлений [Солдаткина 2009: 44]. Рост преступности, массовая ... условиях воспитательной системы разновозрастного объединения. – Екатеринбург: Урал. Гос. пед. ун-т, ...
  2. Учебно-методическое пособие для студентов очного отделения, обучающихся по специальности 0 70105 «Дирижирование (по видам исполнительских коллективов: дирижирование академическим хором)»

    Учебно-методическое пособие
    ... хором)» Пермь 2011 ББК УДК Утверждено на ... . ин-т. искусства и культуры. – Екатеринбург, Пермь, 2009. – С. 73-83. Макина А. В. ... Справочно-библиографическая литература………………………….....78 Учебно-методические пособия…………………………………………..78 Монографии, статьи ...
  3. Методика предметизации документов Методическое пособие Волгоград 2013 ббк 78. 36 М54

    Методическое пособие
    ... Методическое пособие Волгоград 2013 ББК ... В. С. Левадный]. – Москва : Аделант, 2009. – 286 с. : схемы, табл. ... Ин-т экономики. – Екатеринбург : Изд-во Института ... Учебно-методические пособия 606 1#$aПрограммные продукты$jУчебно-методические пособия ...
  4. Методические рекомендации для образовательных учреждений Екатеринбург

    Методические рекомендации
    ... Методические рекомендации для образовательных учреждений Екатеринбург 2013 ББК ... Н. Информационная культура личности : учебно-методическое пособие / А. Н. Дулатова, ... Москва : РШБА, 2009 – Ч. 1 : Чтение как творчество / И. И. Тихомирова . – 2009. – 320 с. ...
  5. Методические рекомендации Рязань 2010 ббк 54. 58 Б79

    Методические рекомендации
    ... уроках ОБЖ Методические рекомендации Р язань 2010 ББК 54.58 ... ­недеятельности : учебное пособие. Уральский государственный педаго­гический университет / Ю. В. Репин. – Екатеринбург, 2003. ... ОБЖ Методические рекомендации Прил. 7 п. 70 плана РИРО за 2009/ ...

Другие похожие документы..