РГР по физике 1 курс 2 семестр
Министерство образования Российской Федерации УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
СБОРНИК
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
по разделу «Электричество и магнетизм»
Уфа 2004
Министерство образования Российской Федерации УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
СБОРНИК
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
по разделу «Электричество и магнетизм»
Уфа 2004
Министерство образования Российской Федерации УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общей физики
СБОРНИК
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
по разделу «Электричество и магнетизм»
Уфа 2004
Составители: С.А. Шатохин, Е.В. Трофимова, Г.П. Михайлов
УДК 537(07)
ББК 22.33(Я7)
Сборник индивидуальных заданий по разделу «Электричество и магнетизм» курса общей физики. / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: С.А. Шатохин, Е.В. Трофимова, Г.П. Михайлов. – Уфа, 2004.
44 с.
Приведены задачи по разделу «Электричество и магнетизм» курса общей физики и список индивидуальных заданий.
Сборник предназначен для самостоятельной работы студентов дневного отделения и контрольных работ студентов заочного отделения, изучающих II раздел курса общей физики.
Табл.5. Библиогр.: 3 назв.
Рецензенты: А.С. Краузе Э.З. Якупов
© Уфимский государственный авиационный технический университет, 2004.
Содержание
Введение ……………………………………………………………………………………… | 4 | |
Указания к выполнению заданий и контрольных работ………………… | 5 | |
1. | Электростатика ……………………………………………………………………….. | 6 |
2. | Постоянный электрический ток . …………………………………………….. | 16 |
3. | Электрические токи в металлах, в вакууме и газах …………………. | 18 |
4. | Магнитное поле……………………………………………………………………… | 18 |
5. | Электромагнитная индукция ………………………………………………….. | 26 |
6. | Магнитные свойства вещества ……………………………………………….. | 31 |
7. | Основы теории Максвелла для электромагнитного поля ………… | 32 |
8. | Электромагнитные колебания………………………………………………… | 33 |
9. | Электромагнитные волны. | 37 |
Индивидуальные задания …………………………………………………………… | 40 | |
Литература ………………………………………………………………………………… | 42 | |
Приложение ………………………………………………………………………………. | 43 |
3
Введение
В сборнике подобраны задачи по разделу «Электричество и магнетизм» курса общей физики, предназначенные для самостоятельной работы студентов – выполнения домашних заданий и контрольных работ.
Содержание задач направлено на формирование у студентов знаний физических явлений, законов, формул, единиц измерения физических величин, умения применять законы для решения качественных и расчетных задач, графически представить физические явления и законы, анализировать их. Решение задач формирует навыки самостоятельного мышления.
Самостоятельная работа студентов поможет им при подготовке к экзамену, и будет способствовать более глубокому изучению данного раздела курса общей физики.
4
Указания к выполнению заданий и контрольных работ.
Номера вариантов и темы заданий определяет преподаватель.
К выполнению индивидуальных занятий (или контрольных работ для заочников) рекомендуется приступать после изучения материала, соответствующего данному разделу программы, внимательного ознакомления с примерами решения задач, приведенных в методических указаниях по данному разделу (см. «Электричество и магнетизм». Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. УГАТУ, сост. В.Р.Строкина, С.А. Шатохин. Уфа, 2003).
Задания и контрольные работы выполняются в обычной школьной тетради, на обложке которой приводятся сведения:
для очного отделения – Фамилия И.О. студента, группа, индивидуальные задания по физике по II части;
для заочного отделения – студент … факультета заочного отделения УГАТУ, группа, Фамилия И. О., адрес, контрольная работа № 2.
Для замечаний преподавателя в тетради оставляются поля. Каждая следующая задача должна начинаться с новой страницы. Условия задач переписываются полностью, без сокращений.
В решении необходимо указать основные законы и формулы, на которых базируется решение задачи, дать словесную формулировку этих законов, разъяснить смысл символов, употребляемых в записи формул. Если при решении задачи применяется формула, справедливая для частного случая, не выражающая какой-либо физический закон или не являющаяся определением физической величины, то ее следует вывести.
Во всех случаях, когда это возможно, должен быть представлен чертеж, поясняющий задачу. Решение задачи должно сопровождаться краткими, но исчерпывающими пояснениями.
Результат должен быть получен в общем виде, сделана проверка, дает ли рабочая формула правильную размерность искомой величины, подставлены числовые данные и получен окончательный числовой результат.
Все величины, входящие в условие задачи, выразить в единицах одной системы (преимущественно СИ) и для наглядности выписать столбиком.
5
1. Электростатика
1.1. Сила гравитационного притяжения двух водяных одинаково заряженных капель радиусами 0,1 мм уравновешивается кулоновской силой отталкивания. Определить заряд капель.
Плотность воды равна 1 г/см3. Ответ: 0,361·10 –18 Кл.
1.2. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин плотностью 0,8 г/см3. Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы угол
расхождения нитей в воздухе и в керосине был один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина ε = 2. Ответ: 1,6 г/см3 .
1. 3. В вершинах | равностороннего треугольника находятся | ||
одинаковые | положительные заряды | Q = 2 нКл. | Какой |
отрицательный | заряд Q необходимо | поместить | в центр |
треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы отталкивания положительных зарядов? Ответ: 1,15 нКл.
1.4. Свинцовый шарик (ρ = 11,3 г/см3) диаметром 0,5 см помещен в глицерин (ρ = 1,26 г/см3). Определить заряд шарика, если в однородном электростатическом поле шарик оказался
взвешенным в глицерине. Электростатическое поле направлено вертикально вверх, и его напряженность E = 4 кВ/см. Ответ:
1,61 нКл.
1. 5. Определить напряженность электростатического поля в точке А, расположенной вдоль прямой, соединяющей заряды Q1 = 10нКл и Q2 = –8 нКл и находящейся на расстоянии R = 8 см от отрицательного заряда. Расстояние между зарядами L = 20 см. Ответ: 10,1 кВ/м.
1.6. Два точечных заряда Q1 = 4 нКл и Q2 = –2 нКл находятся друг от друга на расстоянии 60 см. Определить напряженность E поля в
|
| точке, лежащей посередине между зарядами. Чему равна | |||
|
| напряженность, если второй заряд | положительный? | Ответ: | |
|
| 0,6 кВ/м; 0,2 кВ/м. |
|
| |
1. | 7. | Определить | напряженность поля, | создаваемого диполем с | |
|
| электрическим моментом p = 10-9 Кл·м на расстоянии R = 25 см | |||
|
| от центра диполя в направлении, перпендикулярном оси диполя. | |||
|
| Ответ: 576 В/м. |
|
| |
1. | 8. | Расстояние | L между зарядами | Q = ± 2 нКл равно | 20 см. |
Определить напряженность E поля, созданного этими зарядами в
6
точке, находящейся на расстоянии R1 = 15 | см от первого и |
R2 = 10 см от второго заряда. Ответ: 2,14 кВ/м. |
|
1.9. В вершинах квадрата со стороной 5 см находятся одинаковые положительные заряды Q = 2 нКл. Определить напряженность
электростатического поля: 1) в центре квадрата; 2) в середине
одной из сторон квадрата. Ответ: 1) 0; 2) 1,03 кВ/м. |
|
| ||||||||||
1. 10.Кольцо радиусом | R = 5 | см из тонкой проволоки равномерно | ||||||||||
заряжено с | линейной | плотностью | q = 14 нКл/м. | Определить | ||||||||
напряженность поля на оси, проходящей через центр кольца, в | ||||||||||||
точке А, удаленной на расстоянии d = 10 см от центра кольца. | ||||||||||||
Ответ: 2,83 кВ/м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
1. 11.Определить | поверхностную плотность | заряда, | создающего | |||||||||
вблизи поверхности Земли напряженность Е = 200 В/м. | Ответ: | |||||||||||
1,77 нКл/м2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
1. 12.Под | действием |
| электростатического | поля |
| равномерно | ||||||
заряженной бесконечной плоскости точечный заряд Q = 1 нКл | ||||||||||||
переместился вдоль силовой линии на расстояние | R = 1 см; при | |||||||||||
этом совершена работа 5 мкДж. Определить поверхностную | ||||||||||||
плотность заряда на плоскости. Ответ: 8,85 мкКл/м2. |
| |||||||||||
1. 13.Электростатическое | поле | создается | двумя | бесконечными | ||||||||
параллельными | плоскостями, | заряженными |
| равномерно | ||||||||
одноименными зарядами с поверхностной плотностью | ||||||||||||
соответственно σ1 = 2 нКл/м2 | и | σ2 = 4 нКл/м2. | Определить | |||||||||
напряженность | электростатического | поля: |
| 1) | между | |||||||
плоскостями; 2) за пределами плоскостей. Построить график | ||||||||||||
изменения напряженности поля вдоль линии, перпендикулярной | ||||||||||||
плоскостям. Ответ: 1) 113 В/м; 2) 339 В/м. |
|
|
|
| ||||||||
1. 14.Электростатическое | поле | создается | двумя | бесконечными | ||||||||
параллельными | плоскостями, | заряженными |
| равномерно | ||||||||
разноименными | зарядами | с | поверхностной | плотностью | ||||||||
σ1 = 1 нКл/м2 | и | σ2 = 2 нКл/м2. | Определить | напряженность | ||||||||
электростатического поля: 1) между плоскостями; 2) за | ||||||||||||
пределами | плоскостей. | Построить | график | изменения | ||||||||
напряженности поля вдоль линии, перпендикулярной | ||||||||||||
плоскостям. Ответ: | 1) 169 В/м; 2) 56,5 В/м. |
|
|
| ||||||||
1. 15.На металлической | сфере | радиусом 15 | см находится | заряд | ||||||||
Q = 2 нКл. Определить | напряженность E электростатического | |||||||||||
поля: | 1) на | расстоянии r1 = 10 | см | от | центра | сферы; | 2) на |
7
поверхности сферы; 3) на расстоянии r2 = 20 см от центра сферы. Построить график зависимости E(R). Ответ: 1) 0; 2) 800 В/м; 3)
450 В/м.
1.16.Поле создано двумя равномерно заряженными
концентрическими сферами радиусами R1 = 5 см и R2 = 8 см. Заряды сфер соответственно равны Q1 = 2 нКл и Q2 = –1 нКл. Определить напряженность электростатического поля в точках,
лежащих | от | центра сфер на расстояниях: 1) | R1 = 3 см; 2) | |
R2 = 6 см; | 3) | R3 = 10 см. Построить график зависимости E(R). | ||
Ответ: 1) 0; 2) 5 кВ/м; 3) 0,9 кВ/м. |
|
| ||
1. 17.Шар радиусом R = 10 см заряжен равномерно с объемной | ||||
плотностью | ρ = 10 нКл/м3. | Определить | напряженность |
электростатического поля: 1) на расстоянии R1 = 5 см от центра шара; 2) на расстоянии R2 = 15 см от центра шара. Построить зависимость Е(R). Ответ: 1) 18,8 В/м; 2) 16,7 В/м.
1. 18.Длинный прямой провод, расположенный в вакууме, несет заряд, равномерно распределенный по всей длине провода с линейной плотностью 2 нКл/м. Определить напряженность Е
электростатического поля на расстоянии R =1 м | от | провода. | ||
Ответ: 36 В/м. |
|
|
|
|
1. 19.Внутренний | цилиндрический | проводник |
| длинного |
прямолинейного | коаксиального провода радиусом | R = 1,5 мм | ||
заряжен с линейной плотностью | τ1 = 0,20 нКл/м. | Внешний |
цилиндрический проводник этого провода радиусом R2 = 3 мм заряжен с линейной плотностью τ2 = –0,15 нКл/м. Пространство между проводниками заполнено резиной (ε=3). Определить напряженность электростатического поля в точках, лежащих от оси провода на расстояниях: 1) R1 = –1 мм; 2) R2 = 2 мм; 3)
R3 = 5 мм. Ответ: 1) 0; 2) 800 В/м; 3) 180 В/м.
1. 20.Электростатическое поле создается положительно заряженной с
постоянной | поверхностной | плотностью | σ = 10 нКл/м2 |
бесконечной плоскостью. Какую работу надо совершить для | |||
того, чтобы перенести электрон вдоль линии напряженности с | |||
расстояния R = 2 см до R = 1 см? Ответ: 9·10-19Дж. |
| ||
1 | 2 |
|
|
1. 21.Электростатическое поле | создается положительно заряженной | ||||
бесконечной | нитью | с | постоянной | линейной | плотностью |
τ = 1 нКл/см. | Какую | скорость | приобретет | электрон, | |
приблизившись под | действием поля | к нити вдоль линии |
8
РГР по Физике
| Федеральное государственное бюджетное |
| Методические |
| образовательное учреждение высшего |
| |
| профессионального образования |
| указания |
| «Башкирский государственный аграрный |
|
|
| Б2.Б.2 Физика | ||
| университет» |
| |
|
| Кафедра физики |
Б2. Б.2 ФИЗИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
(Контрольные и расчетно-графические работы)
Направление подготовки
250100 Лесное дело
Профиль подготовки
Лесное хозяйство
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
УФА 2012
УДК 53
ББК 22.03
М 54
Рекомендовано к изданию методической комиссией факульте-
та ЗИЛХ
(протокол № 10 от «12» июня 2012 года)
Составители: к.ф.-м.н., доцент Юмагужин Р.Ю.
Рецензент: доцент кафедры математики Маннанов М.М.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой физики к.ф.-м.н, до-
цент Юмагужин Р.Ю.
2
| ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
| Введение | 4 |
1 | Общие положения о расчетно-графической работе по физике | 4 |
2 | Методические рекомендации по решению задач | 5 |
3 | Общие требования к оформлению РГР и контрольной работы КР | 5 |
4 | Примеры решения задач РГР и КР №1 | 6 |
5 | Примеры решения задач РГР и КР №2. 1 | 26 |
6 | Примеры решения задач РГР и КР №2.2 | 48 |
| Библиографический список | 66 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены для оказания помощи при выполнении расчетно-графической (РГР) и контрольной работы (КР) студентам очного и заочного обучения.
Целью РГР и контрольной работы КР является приобретение и закрепление навыков решения задач по физике, усвоение методики анализа и решения, обучение единым требованиям оформления РГР и контрольной работы КР.
1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ОРАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЕ ПО ФИЗИКЕ
При самостоятельной работе и выполнении РГР и КР необхо-
димо:
-составлять краткий конспект каждой задаче (в объеме 1стр.), записывая в нем законы и формулы, устанавливающие связи между величинами в рассматриваемой задаче и определения основных физических понятий;
-условие задачи переписывать полностью, а заданные физические величины выписать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в систему СИ;
-для пояснения решения задачи там, где это нужно, аккуратно сделать чертеж;
-решение задачи и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями;
-при получении расчетной формулы для решения конкретной задачи приводить ее вывод.
По учебному плану предусмотрено выполнение трех РГР (КР): РГР №1 – «Физические основы механики. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика, РГР №2.1 – «Электростатика. Постоянный электрический ток. Магнитное поле. Электромагнитная индукция» и РГР № 2.2 – «Оптика. Атомная и ядерная физика».
Номер варианта РГР и КР по каждому разделу физики студент получает в начале семестра у преподавателя, читающего лекции или ведущего практические занятия.
4
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
В связи с большим разнообразием задач по физике невозможно дать единого алгоритма по решению задач. Поэтому мы рекомендуем придерживаться следующих общих правил.
1)При решении каждой задачи, прочитав условие надо проанализировать из какого раздела физики или по какой теме задача, найти теоретический материал который потребуется усвоить для решения данной задачи и составить краткий конспект, записать основные формулы и законы.
2)Там, где есть необходимость, сделать чертёж или рисунок. В ряде случаев есть смысл сделать чертежи в динамике, например, в начале и в конце процесса.
3)В большинстве случаев задачу желательно решать в общем виде, вводя буквенные обозначения задействованных в условии физических величин. Умение свободно проводить необходимые математические операции – это один из признаков математической культуры студента и инженера. В некоторых случаях решение задачи в общем виде приводит к громоздким математическим преобразованиям и удобнее решать задачу, пользуясь промежуточными вычислениями.
4)Расчёты, за редким исключением (по согласованию с преподавателем), следует проводить в системе СИ. Полученные в ходе расчетов результаты округляются с учетом требований теории приближенных расчетов (учитывая точность используемых физических и математических постоянных).
5)Обязательно оценивается реальность полученного результата и его размерности. Например: масса тела и кинетическая энергия не могут быть отрицательными, скорость тела не может превышать скорость света и т. д.
3ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РГР и КР
1)РГР (КР) выполняется на форматах писчей бумаги А4.
2)Титульный лист РГР (КР) оформляется в соответствии с требованиями СТО 0493582-003-2010.
3)Оформление новой задачи начинается с нового листа.
5
4)Оформление начинается с краткого конспекта (1 стр.) теоретического материала и текста условия задачи, после чего приводится краткая запись данных с переводом единиц измерения в систему СИ, как, например, «Дано: …». Если в условии задачи нет численных значений, то приводятся буквенные обозначения величин и соотношений между ними.
5)Поясняющие рисунки, чертежи и электрические схемы выполняются с помощью чертежных инструментов с учетом требований ЕСКД, правил действия с векторами и по возможности с соблюдением масштаба.
6)Решения задач сопровождаются пояснениями к основным
этапам.
7)На последней странице РГР (КР) приводится библиографический список.
4 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РГР №1
«Физические основы механики. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика»
Для иллюстрации методических приемов решения задач рассмотрим несколько примеров.
Задача 1. Движение тела массой 1 кг задано уравнением s = 6t 3 + 3t + 2 . Найти зависимость скорости и ускорения от времени. Вычислить силу, действующую на тело в конце второй секунды.
Дано: m = 1 кг;
s = 6t3 + 3t + 2 м.
Найти: v = ?; F = ?
Решение: Мгновенную скорость находим как производную от пути по времени:
v= ds ; v = 18 × t 2 + 3 м/с. dt
Мгновенное ускорение определяется первой производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени:
a = | dv | = | d 2 s | ; a = 36 ×t м/ с2 . |
|
| |||
| dt dt 2 |
|
6
Сила, действующая на тело, определяется по второму закону
Ньютона: = × R , где а, согласно условию задачи, – ускорение в
F
m
a
конце второй секунды. Тогда
F = m × 36 × t Н = 1× 36 × 2 Н = 72 Н .
Ответ: v = 18 × t 2 + 3 м / с; a = 36 × t м/ с2 ; F = 72 H.
Задача 2. На однородной сплошной цилиндрический вал радиусом R = 20 см намотана невесомая нить, к концу которой подвешен груз массой m = 2 кг. Груз, разматывая нить, опускается с ускорением а = 1 м/с2. Определите: 1) момент инерции J вала; 2) массу m1 вала.
Дано:
R =20 см = 0,20 м;
m =2 кг;
а =1 м/с2.
Найти: J=?, m1=?
Решение: Согласно основному уравнению динамики вращательного движения, вращающий момент, приложенный к валу,
| M= Jε, | (1) |
где | J – момент инерции вала относительно оси, перпендикулярной | |
плоскости чертежа; ε = а/R – угловое ускорение. |
|
Рисунок 1 Движение вала под действием сил P и T
С другой стороны, вращающий момент, действующий на вал, равен произведению силы натяжения Т нити на радиус R вала:
7
М = T R. | (2) | ||
Приравняв выражения (1) и (2) и учитывая формулу для ε, | |||
найдем |
| ||
J = | TR2 | . | (3) |
| |||
| a |
|
Направив ось Х вертикально вниз (см. рисунок 1), запишем уравнение движения (второй закон Ньютона) на эту ось:
ma = Р – T , (4)
где Т – сила натяжения нити, Р = mg – сила тяжести. Из уравнения (4) сила натяжения нити
T= m(g – a).
Подставив это выражение в формулу (3), найдем искомый момент инерции вала:
J = mR2 ( g −1) . a
Учитывая, что момент инерции сплошного цилиндрического
вала J = m1R2 , искомая масса вала
2
m1 = 2J . R2
Ответ: J = 0,7 кг·м2; m1= 35 кг.
Задача 3. Стальной шарик массой m = 20 г положен на пружинные весы массой М = 40 г. При этом чаша весов отклонилась на х0 = 3 см. Определите максимальное показание х весов, если шарик бросить на весы без начальной скорости с высоты h = 40 см, и после удара он подпрыгнул на высоту h2= 17 см. Удар считать абсолютно упругим.
Дано:
m= 20 г = 0,020 кг; М = 40 г = 0,040 кг; х0 = 3 см = 0,03 м; h = 40 см = 0,40 м; h2 = 17 см = 0,17 м.
Найти: х = ?
Решение: Когда шарик положен на весы, согласно закону Гука, kx0 = mg, откуда коэффициент жесткости пружины
8
k = | mg | . | (1) |
| |||
| x0 |
|
При падении шарика выполняется закон сохранение энергии
mυ 2
= mgh ,
2
где скорость шарика перед ударом о чашку
υ = | 2gh | . | (2) |
При ударе выполняется закон сохранения импульса mυ= – mυ′+Mu,
где ν′ и u – соответственно скорости шарика и чашки после удара. Тогда
|
|
| u = (mυ+mυ′)/M. | (3) | ||||||||||||||||||||||
При движении шарика вверх, согласно закону сохранения | ||||||||||||||||||||||||||
энергии, |
|
|
|
| m(υ′)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
| = mgh , |
| ||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
| 1 |
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
откуда скорость шарика после удара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| υ′ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
| 2gh2 . | (4) | ||||||||||||||||||
Подставляя (2) и (4) в выражение (3), находим |
| |||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
u = | m( 2gh + | 2gh2 | . |
|
|
| ||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
При движении чашки выполняется закон сохранения энергии | ||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| Mu 2 | = |
| kx 2 |
| , |
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
| 2 |
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
тогда, с учетом (1), искомое максимальное показание весов |
| |||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
| M |
|
|
|
|
|
|
| 2×0 m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
x = |
|
| u = |
|
|
|
|
| ( h + h2 ) . |
| ||||||||||||||||
k |
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: х = 1,8 см = 0,018 м.
Задача 4. Определить силу натяжения каната при подъеме груза массой m=1,5 т, если за время t = 2 с от начала движения скорость возросла от v0 = 0 до vt = 3,6 м/с.
9
Дано:
m = 1,5 т = 1500 кг; t = 2 с;
v0 = 0;
vt = 3,6 м/с.
Найти: Т =?
Решение: При подъеме груза с ускорением на него действуют две силы: сила тяжести Р , направленная вниз, и сила натяжения каната Т – вверх (рисунок 2). Ускорение, получаемое грузом, вызывается равнодействующей этих сил:
+ = × R
T P m a .
Если принять направление вверх за положительное, то согласно второму закону Ньютона можно написать:
T − P = ma,
откуда
T = Р + ma.
Рисунок 2 Движение груза под действием сил Р и Т | |||
Выразив силу тяжести груза через его массу, получим | |||
T = m(g + a). | (1) | ||
Ускорение при равноускоренном движении определяется из | |||
соотношения |
| ||
a = | vt − v0 | , | (2) |
| |||
| t |
| |
где v0 – начальная скорость; vt – конечная скорость; t – | время изме- | ||
рения скорости. |
| ||
Так как начальная скорость равна нулю, то |
|
10
AP Физика 1: курс на основе алгебры — AP Central
Беглый взгляд на курс
AP Physics 1 — это вводный курс физики на уровне колледжа, основанный на алгебре. Учащиеся совершенствуют свое понимание физики посредством изучения в классе, занятий в классе и практической лабораторной работы, основанной на исследованиях, когда они изучают такие понятия, как системы, поля, силовые взаимодействия, изменение, сохранение и волны.
Лабораторные требования и лабораторные тетради
Лабораторный опыт должен быть частью обучения студентов AP Physics и должен быть включен во все курсы AP Physics. Колледжи могут потребовать, чтобы учащиеся представили свои лабораторные материалы из научных курсов AP, прежде чем предоставить колледжу зачет за лабораторные работы, , поэтому студентам рекомендуется сохранять свои лабораторные тетради, отчеты и другие материалы.
Описание курса и экзамена
Ресурсы курса
Содержание курса
На основе модели Understanding by Design® (Wiggins and McTighe) эта структура курса содержит четкое и подробное описание требований к курсу, необходимых для успешной учебы учащихся. Структура определяет, что учащиеся должны знать, уметь делать и понимать, с акцентом на шесть основных идей, которые охватывают основные принципы, теории и физические процессы. Структура также поощряет обучение, которое готовит учащихся к установлению связей между областями посредством более широкого мышления о физическом мире.
Структура AP Physics 1 состоит из семи общеизвестных учебных блоков, которые обеспечивают одну возможную последовательность курса. Как всегда, у вас есть возможность организовать содержание курса по своему усмотрению.
Блок | Оценка экзамена (раздел с несколькими вариантами ответов) |
---|---|
Блок 1: Кинематика | 12%–18% |
Модуль 2: Динамика | 16%–20% |
Модуль 3: Круговое движение и гравитация | 6%–8% |
Блок 4: Энергия | 20%–28% |
Блок 5: Импульс | 12%–18% |
Модуль 6: Простое гармоническое движение | 4%–6% |
Модуль 7: Крутящий момент и вращательное движение | 12%–18% |
Научная практика
Структура AP Physics 1, включенная в описание курса и экзамена, описывает отдельные навыки, называемые научными практиками, которые учащиеся должны практиковать в течение года, — навыки, которые помогут им научиться думать и действовать как физики.
Научная практика | Описание | Оценка экзамена (раздел с несколькими вариантами ответов) | Взвешивание экзамена (раздел свободных ответов) |
1. Моделирование | Использование представлений и моделей для передачи научных явлений и решения научных задач | 28%–32% | 22%–36% |
2. Математические процедуры | Правильно используйте математику | 16%–20% | 17%–29% |
3. Научный опрос | Участие в научных опросах, чтобы расширить мышление или направить исследования в контексте курса AP | Н/Д | Н/Д |
4. Экспериментальные методы | Планирование и реализация стратегий сбора данных по конкретному научному вопросу | 2%–4% | 8%–16% |
5. Анализ данных | Выполнить анализ данных и оценку доказательств | 10%–12% | 6%–14% |
6. Аргументация | Работа с научными объяснениями и теориями | 24–28% | 17–29% |
7. Выполнение соединений | Соединяйте и соотносите знания в различных масштабах, концепциях и представлениях в доменах и между ними | 10–16% | 2–9% |
AP и высшее образование
Познакомьтесь с комитетом по разработке AP Physics 1
Программа AP уникальна тем, что опирается на комитеты по развитию. Эти комитеты, состоящие из равного числа преподавателей колледжей и опытных учителей средней школы AP со всей страны, необходимы для подготовки учебных программ курсов AP и экзаменов.
Учебный план | Физика I: Классическая механика | Физика
Время проведения занятий
Осень 2005 г. :
Лекции: 3 занятия в неделю
Лекция 1: 2 часа за занятие
Лекции 2 и 3: 1 час за занятие
Чтения: 1 занятие в неделю, 1 час за занятие
ИАП 2006:
Лекции: 16 занятий по 4 недели, 2 часа/занятие
Чтения: 4 занятия в течение 4 недель, 1 час/занятие
Обзор курса
учебника
Янг, Хью Д. и Роджер А. Фридман. Университетская физика . 11-е изд. с овладением физикой. Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley, 2004. ISBN: 9780805391800.
.Наборы задач
Письменные наборы задач сдаются один раз в неделю. Однако в экзаменационные недели наборы задач не требуются.
Освоение домашнего задания по физике (Примечание: недоступно для пользователей OCW)
Существуют еженедельные онлайн-задания, в которых используется программное обеспечение Mastering Physics, входящее в состав учебника Young and Freedman. Вопросы охватывают часть материала предстоящего занятия. Цель этого задания — познакомить вас с понятиями, которые будут рассмотрены в классе на следующий день.
Работа в классе
Во время занятий учащиеся будут проводить практические эксперименты в небольших группах. Студенты будут работать над решением задач в малых группах во время части лекций и декламации.
Встречи с наставниками
Студенты должны посещать одночасовое собрание один раз в неделю с одним из наставников. Каждую встречу вместе посещает небольшая группа студентов. В течение этого времени тьютор ответит на вопросы и поможет учащимся с любыми трудностями, обнаруженными при решении задач. Явка на эти занятия обязательна.
Экзамены
Будет четыре экзамена: три одночасовых экзамена будут сданы в течение осеннего семестра, а финальным экзаменом будет трехчасовой комплексный экзамен в конце IAP.
Политика сотрудничества, внешней помощи и оценок
Домашнее задание: Вам настоятельно рекомендуется работать с другими учащимися для обсуждения заданий.