Элективный курс (для индивидуальных и групповых занятий учащихся 10-11 классов) Методы решения задач по физике
| скачать Муниципальное общеобразовательное учреждение « Шихазанская средняя общеобразовательная школа им. М. Сеспеля» Согласовано Утверждено Зам. директора по УВР Директор МОУ ШСОШ _______В.Д.Спиридонова _________В.И.Федоров «___»__________2011 г. «___»_________2011 г. ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС (для индивидуальных и групповых занятий учащихся 10-11 классов) Методы решения задач по физике ( по одному часу в неделю) Составил: Никитин В.А.учитель физики-Шихазаны-2011г- Пояснительная записка Программа элективного курса « Методы решения задач по физике» рассчитана для учащихся 10-11 классов по 1 часу в неделю. Она составлена на основе обязательного минимума содержания физического образования и включает материал по более углубленному изучению в школьной программе разделов механики, молекулярно-кинетической теории и термодинамики, электромагнетизма, механических и электромагнитных колебаний, элементов квантовой физики. Цели курса: - овладение учащимися конкретными физическими знаниями, необходимыми для применения в практической деятельности, для сдачи ЕГЭ, для продолжения образования; - развитие физических, интеллектуальных способностей учащихся, обобщенных умственных умений. - формирование представлений о постановке, классификации, приемах и методах решения школьных физических задач. Задачи курса: - развить физическую интуицию, выработать определенную технику, чтобы быстро улавливать физическое содержание задачи и справиться с предложенными экзаменационными заданиями; - овладеть аналитическими методами исследования различных явлений природы; - обучить учащихся обобщенным методам решения вычислительных, графических, качественных и экспериментальных задач как действенному средству формирования физических знаний и учебных умений; - способствовать развитию мышления учащихся, их познавательной активности и самостоятельности, формированию современного понимания науки; - способствовать интеллектуальному развитию учащихся, которое обеспечит переход от обучения к самообразованию. В результате изучения курса учащиеся должны: - понимать сущность метода научного познания окружающего мира; - приводить примеры опытов, позволяющих проверить законы и их следствия, указывать границы применимости научных моделей и теорий; - раскрывать смысл физических законов; -уметь использовать законы сохранения энергии, импульса, заряда в макро и микро мире. Программа курса 10 класс ^ Кинематика криволинейного движения. Относительность движения. Равномерное движение по окружности. Основной закон динамики. Импульс тела. Закон сохранения импульса тела. Работа силы. Мощность. Динамика материальной точки, движущейся по окружности. Потенциальная и кинетическая энергия, закон сохранения механической энергии. Условия равновесия тела имеющего ось вращения. Момент силы. ^ Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Газовые законы. Графики изотермических процессов. Первое начало термодинамики и тепловые машины. Реальный газ. Влажность воздуха. ^ Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность и потенциал поля, создаваемые заряженной сферой и плоскостью. Плоский конденсатор. Однородное электрическое поле. Электрическое поле в веществе. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле. Электрический ток. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи. Законы Кирхгофа. Расчет электрических цепей. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля тока. 11 класс (34ч.) ^ Уравнения гармонического колебания механических и электромагнитных величин. Фаза колебаний. Периоды колебаний пружинного и математического маятников, тока и заряда в контуре. Превращение энергии при гармонических колебаниях. ^ Законы отражения и преломления света. Закон полного внутреннего отражения. Ход лучей плоско- параллельной пластинке. Ход лучей в призме. Линзы. Построения изображений в линзе. Раздел 3. ^ Интерференция света. Интерференция от двух когерентных источников. Интерференция в тонких пленках. Просветление оптики. Интерференция в клиновидной пленке. Дифракция света на узкой щели Дифракция на дифракционной решетке. Дисперсия света ^ Импульс и энергия фотона. Масса электромагнитного излучения. Давление света Фотоэффект. Теория атома водорода по Бору. Закон радиоактивного распада. Связь массы и энергии при ядерных распадах. ^ элективного курса для 10 класса. (34 часа)
^ элективного курса для 11 класса. (34 часа)
Литература для учителя
Литература для учащихся
Учитель физики Никитин В.А. Приложение к элективному курсу ( Нестандартные задачи по физике с решениями)
Какова результирующая сила, с которой действуют друг на друга два таких корабля, находящихся на расстоянии 1 км?
Рассмотреть положение планеты в точках ее орбиты с наименьшей и наибольшей кривизной; а и б полуоси; б/а – наименьший радиус кривизны; а/б – наибольший радиус кривизны.
Р. Можно все честно посчитать (задать массы груза и клина, посчитать ускорение груза и перейти к пределу при большом отношении масс груза/клина). Но можно и сразу сообразить, что тяжелый кубик просто падает с ускорением g, а ускорение клина при этом составит 2g (ускорения кубика и клина по вертикали одинаковы). ОЧЕНЬ ЛЕГКИЙ КЛИН практически НЕ ДАВИТ на наклонную плоскость (массы не заданы в условии задачи, это – подсказка!). Но можно и задать, если хотите – например, клин 1 г и кубик 1 кг. Но так будет труднее… 10. На гладком горизонтальном столе покоится стальной шарик. На него одновременно налетают с двух сторон два шарика таких же размеров и масс, но один из них стальной, а другой сделан из резины. Считая удары лобовыми и абсолютно упругими, найти скорости всех трех шаров после разлета. Жесткость резины намного меньше жесткости стали. Начальная скорость стального шара по величине равна V, резинового -V/2. Р. Время взаимодействия при соударении стальных шаров во много раз меньше времени соударения стального и резинового. Будем считать, что вначале происходит упругий удар стальных шаров ( а резиновый за это время не успел заметно деформироваться и повлиять на этот удар), а уже после будут взаимодействовать средний стальной шар и резиновый: после удара стальных налетавший остановится, а средний полетит навстречу резиновому со скоростью V и столкнется с ним. При этом они «поменяются» скоростями – резиновый приобретет скорость V и больше сталкиваться ни с кем не будет, а стальные шары еще раз ударятся. При этом средний остановится, а налетавший поедет со скоростью V/2. Таким образом, направления движения налетавших шаров изменилась на противоположные, они поменялись и скоростями – как будто просто «пролетели» насквозь. Кстати – могут спросить: «А как могут быть одинаковы массы резинового и стального шаров при одинаковых размерах?» Ответ: «А в условии не сказано, что шары СПЛОШНЫЕ!». 11. Груз массы 3 кг поднимают и отпускают при помощи легкой нити и блока, ось которого закреплена неподвижно. Однажды блок «заело» - он перестал вращаться вокруг своей оси. При этом удается поднимать груз силой 40 H, приложенной к свободному концу нити, груз в этом случае движется вверх с постоянной скоростью. Какой груз нужно подвесить к свободному концу нити, вместо того, чтобы тянуть, чтобы груз массы 3 кг двигался с той же скоростью вниз? Трение между нитью и блоком – сухое, коэффициент трения не зависит от прижимающего усилия. Р.Мысленно разобьем кусок нити, скользящий по шероховатой поверхности блока, на множество маленькие куски нити равна разности сил 40 H и Mg=30H, т.е. 10H. Если мы увеличим «прижимающие» силы в n раз, то силы трения возрастут во столько же раз. Ясно, что прижимающие силы определяются суммой натяжений с двух сторон блока, т.е. Fmp=k*(T1+T2) где k –некоторый коэффициент. Легко его посчитать: (40-30) = k*(40+30), k=1/7. Для второго случая: пусть искомая масса равна m, тогда (30-m*g), m*g=22,5 H. Отсюда масса груза m=2,25 кг ( ускорение свободного падения берем 10 м/с2) 12. В двух одинаковых сосудах находятся одинаковые массы кислорода и азота. Давление кислорода равно 1 атм, давление азота 3 атм. Сосуды соединяют тонкой трубкой, газы перемешиваются. Каким станет давление в системе после установления равновесия? Теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал. Молярная масса кислорода 32 г/моль, азота 28 г/моль. Р. Тут много совершенно лишних данных, важно только знать, что оба газа – двухатомные и сосуды одинаковых объемов. Из закона сохранения энергии (1 начало термодинамики) следует, что суммарная внутренняя энергия не меняется ( теплообмена с окружающей средой нет, работа системы над окружающими телами – ноль), тогда 2,5*v1*RT1+2,5*v2*RT2=2,5(v1+v2)*RT3Для начальных состояний: P1*V=v1*RT1, P2*V=v2*RT2Для конечного состояния получим: P3*2V=(v1+v2)*RT3. Отсюда P3=(P1+P2)/2=2 атм. Можно даже перепутать 3/2и %/2 – ответ все равно верный! 13. Амперметр «тепловой» системы измеряет текущий через него ток по выделяемому в его внутреннем сопротивлении количеству тепла. В проводимом эксперименте текущий через амперметр ток периодически меняет и величину и направление: в течение 0,2 сек он равен 2 А, следующие 0,1 сек ток течет в другую сторону и равен 1 А. Затем снова 2 А, потом 1 А, и так далее. Какой ток при этом показывает амперметр? Р. В сопротивлении прибора R в описанном случае за период 0,3 секунды выделяется в виде тепла I1*t1*R+I2*t2*R= I (t1+t2)*R (тут I – то, что покажет «тепловой» амперметр). Тогда I=((I1*t1+I2*t2)/(t1+t2))=1,73 А 14. По прямой дороге с постоянной скоростью 2 м/с бежит кролик. Лиса находилась на расстоянии 100 метров от дороги, она увидела кролика в тот момент, когда он оказался в ближайшей к лисе точке – и тут же пустилась в погоню. Скорость лисы тоже 2 м/с, догнать кролика она не сможет. На каком минимальном расстоянии от кролика она сможет оказаться через 1000 секунд после начала погони? Считайте лису и кролика точками, они двигаются равномерно, без рывков. Имейте в виду – лиса хорошо знает физику. Р. Лисе нужно бежать по прямой в ту точку, где кролик окажется через 1000 секунд. Тогда все можно найти по теореме Пифагора – квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов катетов. 2000+100 =4001000, длину гипотенузы можно найти с помощью калькулятора, а можно посчитать корень по известной приближенной формуле, но длина гипотенузы получается 2002,5 м (примерно). Итак, расстояние станет 2,5м. 15. Груз массы 3 кг поднимают и отпускают при помощи легкой нити и блока, ось которого закреплена неподвижно. Однажды блок «заело» - он перестал вращаться вокруг своей оси. При этом удается поднимать груз силой 40 H, приложенной к свободному концу нити, груз в этом случае движется вверх с постоянной скоростью 0,1 м/с. Какое количество тепла выделяется в системе за 3 секунды подъема? Р. Груз поднимается за эти 3 секунды на 0,3 м, его потенциальная энергия увеличивается на 3*10*0,3 = 9 Дж, а работа силы 40 H при этом 12 Дж ( перемещение точки приложения силы такое же). Итак, в тепло «ушли» 3 Дж. 16. Температура воды в аквариуме поддерживают постоянной при помощи нагревателя мощности 100 Вт, который постоянно включают на некоторое время, а затем выключают. Для поддерживания температуры воды +30 приходится включать нагреватель на 10 секунд в начале каждой минуты. Для температуры воды +40 приходится включать нагреватель в начале каждой минуты на 30 секунд. За какое время вода в аквариуме остынет от +40 до +30 , если нагреватель не включать вообще? В аквариуме 10 литров воды. Р. При +30 С за каждую минуту нагреватель подводит 1 кДж, значит, потери при этой температуре составляют 1 кДж/мин. В случае +40 С получится 3 кДж/мин. Можно считать, что в диапазоне температур от 30С до 40С средние потери составят 2 кДж/мин и вода остынет за время 10*4200*(40-30)/2000=21мин. Можно посчитать и точнее, оценив по другому « средние потери», но особого смысла в таком уточнении нет. 17. Аккумулятор 1,2 Вольта заряжают небольшим током от источника напряжения 6 В, через последовательно включенный резистор. Время зарядки составляет при этом 6 часов. Вместо одного аккумулятора включают последовательно соединенные два таких же аккумулятора. За какое время они смогут теперь зарядиться? В каком случае в последовательном резисторе выделится за время зарядки больше тепла и во сколько раз? Считайте, что напряжение аккумулятора практически не изменяется во время зарядки. Р. В первом случае напряжение на резисторе 6-1,2=4,8В, во втором случае 3,6 В. Отношение токов 4,8/3,6=4/3. Заряды должны протечь одинаковые, время зарядки увеличится в 4/3 раз и составит 8 часов. Тепла во втором случае выделится меньше. «Второе» тепло составит 0,75 от «первого» 18. Пластмассовая палочка массы 0,1 кг имеет форму очень тонкого цилиндра длины 1 метр. Плотность пластика чуть меньше, чем у воды и составляет 990 кг/м. Палочка плавает в горизонтальном положении, чуть высовываясь из воды. Аккуратно повернем ее 90 градусов так, чтобы она плавала в вертикальном положении. Какую минимальную работу необходимо совершить для поворота палочки? Р.Минимальная работа – если двигать очень медленно, так, чтобы не выделялось тепла. Во всех таких случаях работа получится одинаковая, можно выбрать случай, который проще всего рассчитать. Итак, горизонтально расположенную плавающую палочку вначале полностью утопим (средняя сила при этом составит0,5*0,01*, сдвиг совсем мал, порядка 0,01 от диаметра палочки. Дальше – утопим еще на ½, работу можно посчитать как произведение постоянной силы Архимеда на смещение: 0,01mg*1|2 – эта величина существенно больше, чем первое слагаемое. Затем развернем палочку в воде в вертикальное положение, оставив ее центр на месте - работа для этого не нужна, затем поднимем ее до «плавания в вертикальном положении», т.е. на 0,01*I – средняя сила 0,5*0,01*mg, сдвиг 0,01*I, эта работа отрицательна и тоже мала по сравнению со вторым слагаемым. В сумме получится примерно mg/200=0,005Дж. 19. Автомобиль едет по прямой, первый час его скорость постоянна и равна 60 км/час, еще два часа его скорость составляет 50 км/час, затем он ровно час стоял в «пробке». Остаток пути он ехал с постоянной скоростью 40 км/час. Найти среднюю скорость автомобиля на всем пути. Р. За первые 4 часа пройдено 160 км (60+2*50+0), средняя скорость за это время составила 40 км/час. И дальше – тоже 40, тогда на всем пути получится 40 км/час. При других данных решить не получится – числа подобраны. 20. Из сплава золота и серебра сделали два кольца. Одно из них сделано из кусочков золота и серебро равных по массе, другое – из кусочков одинаковых объемов. Какое из колец имеет меньшую плотность? Справка: когда сплавляют друг с другом кусочки золота и серебра, то объем получившегося куска сплава равен сумме объемов кусочков, а масса – сумме масс. Р. В случае одинаковых масс – золота и серебра поровну, в случае равных объемов золота ПО МАССЕ больше, чем серебро. Ясно, что в первом случае плотность меньше. 21. Одинаковые цилиндрические сообщающиеся сосуды соединены снизу тонкой горизонтальной трубкой, еще одна тонкая, открытая с двух сторон горизонтальная трубка соединяет сосуды на половине их высоты. В сосудах содержится вода при комнатной температуре, уровень воды в сосудах выше верхней трубки. Сейчас вода находится в равновесии. Осторожно начнем нагревать воду в правом сосуде. В какую сторону потечет при этом вода в нижней трубке и верхней трубке? Р. Если бы трубки посредине не было, вода вообще бы не потекла никуда – давления на дне остались бы, одинаковы. Но при нагревании уровень воды в этой части повысится, теперь на уровне серединной трубки давление в горячей воде станет больше (больше половины столба жидкости над этим уровнем). Тогда через эту трубку вода потечет в холодную часть, давление на ее дне увеличится и через нижнюю трубку вода пойдет в горячую часть. А дальше – все перемешается, и течение прекратится, но это будет потом…. 22.доп. Камень бросили с уровня Земли под углом 60 градусов к горизонту, придав ему начальную скорость 20 м/с. Пройдя верхнюю точку траектории, камень попал в форточку. При этом его скорость была направлена под углом 30 градусов к горизонту. Найти высоту, на которой расположена форточка. Р. Время полета T=V0*(sin60гр.+sin30гр.)/g, средняя скорость по вертикали V0*(sin60гр.-sin30гр.)/2. Высота «попадания» H=V0кв.*(sin кв.60гр.-sin кв.30гр.)/2g=10м.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
плохо
1хорошо
1отлично
1 