Основные понятия и формулы

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ 1 И 2 КУРСОВ

 

Г.

Пояснительная записка

Данное учебно-методическое пособие предназначено для выполнения практических работ по физике. В качестве способа решения учебной задачи при взаимосвязанной деятельности преподавателя и студентов выбран метод самостоятельной работы.

Целями выполнения практических работ является:

- обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;

- формирование умений применять полученные знания на практике, реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;

-развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов; аналитических, проектировочных, конструктивных и др.

- выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

 

Предлагаемое пособие содержит материал 17 практических работ по физике, краткую теорию, предлагаемые студентам для теоретической подготовки к занятиям вопросы; подробные методические указания по решению задач; задачи для самостоятельного решения по вариантам. Условие каждой задачи представлено одновременно в 10 вариантах.

Приложение к сборнику задач включает в себя справочный материал, необходимый для решения задач.

 

Практическая работа рассчитана на выполнение в течение двух учебных часов.

 

Примерный план решения задачи:

1. Работа над условием:

· Краткая запись условия и выяснение смысла терминов (рисунки, чертежи).

· Анализ физических явлений, процессов, описанных в задаче.

· Запись упрощающих предположений.

2. Поиск необходимых уравнений, связывающих физические величины, которые характеризуют рассматриваемое явление, процесс.

3. Решение задачи в общем виде.

4. Анализ полученного результата (действие с наименованиями, проверка на частных случаях, решение другим способом).

5. Приведение всех данных к СИ (если это необходимо).

6. Получение числового ответа.

В процессе выполнения практической работы студенты в отчёт должны внести:

название практической работы;

цель работы;

решение выполненных заданий практической работы.

Оценка за выполнение практических работ выставляется по пятибалльной системе и учитывается как показатель текущей успеваемости студентов.

Содержание:

№ п/п	Тема практической работы	Стр.
Раздел 1 Механика
Тема 1.1 Кинематика движения материальной точки
1	Описание видов движения материальной точки		5
Тема 1.2 Динамика материальной точки
2	Движение материальной точки под действием сил: упругости, трения, тяжести		12
3	Движение тел под действием нескольких сил		17
Тема 1.3 Законы сохранения в механике
4	Закон сохранения импульса		22
5	Законы сохранения энергии		27
Раздел 2 Молекулярная физика. Термодинамика
Тема 2.1 Молекулярно-кинетическая теория
6	Графическое решение газовых законов		31
Тема 2.3 Основы термодинамики
7	Изменение внутренней энергии тела в процессе совершения работы		38
8	Основы термодинамики		43
Раздел 3 Электричество и магнетизм
Тема 3.1 Электростатика
9	Определение основных характеристик электрического поля		47
10	Движение заряженной частицы в электрическом поле		57
Тема 3.2 Законы постоянного тока
11	Последовательное и параллельное соединение потребителей электрического тока		57
12	Расчет электрической цепи		61
Тема 3.3 Магнитное поле
13	Магнитное поле и его характеристики		66
14	Движение заряженной частицы в магнитном поле		71
Раздел 4 Электромагнитные колебания и волны
15	Определение параметров электромагнитных колебаний		76
16	Электромагнитные колебания и волны		81
Раздел 5 Оптика
Тема 5.3 Световые кванты. Действие света
17	Кванты света		84
Литература			88
Приложение			89

 

 

Раздел 1 Механика

Тема 1.1 Кинематика материальной точки

Практическая работа № 1  Описание видов движения материальной точки

Цель работы:

 закрепить умение:

применять формулы скорости при равномерном движении, ускорения и уравнения движения при различных видах движения при решении задач;

применять формулы центростремительного ускорения, связывающей линейную и угловую скорости при решении задач.

Основные понятия и  формулы

Механическое движение - изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Материальная точка представляет собой тело, которое обладает массой, а его размерами можно пренебречь в сравнении с пройденным этим телом расстоянием.

Тело отсчета - это некоторое тело, относительно которого определяют положение других тел в любой момент времени.

Система отсчета - это тело отсчета, связанная с ним система координат и прибор для измерения времени.

Траектория – линия, описываемая материальной точкой при движении.

Путь - длина траектории. Путь обозначают символом l, единица в СИ – метр (м). Путь - скалярная величина.

Перемещение – вектор, направленный отрезок, соединяющий начальную точку траектории с конечной. Перемещение обозначается символом S, в СИ измеряется (м).

Скорость – мера механического состояния тела. Она характеризует быстроту изменения положения тела относительно данной системы отсчета и является векторной величиной. Скорость обозначается символом υ, ее единица измерения (м/с).

Средняя скорость – это векторная величина, которая определяется отношением вектора перемещения к промежутку времени, за которое данное перемещение произошло:

=

Мгновенная скорость тела – скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории, равная отношению перемещения к малому промежутку времени, за который это перемещение произошло:     

.

Ускорение – векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости. Оно показывает, на какую величину изменяется скорость тела за единицу времени. Ускорение обозначается символом , ее единица измерения м/с².

Среднее ускорение – физическая величина, численно равная отношению изменения скорости ко времени, за которое оно произошло:

По характеру скорости выделяют следующие виды движения:

- равномерным называется движение, при котором за одинаковые промежутки времени тело проходит одинаковые расстояния, то есть скорость тела остается постоянной;

- равноускоренным называется движение, при котором за равные промежутки времени скорость тела изменяется одинаково, т.е. ускорение остается постоянным.

Итак, при равномерном прямолинейном движении  и .

t – кинематическое уравнение равномерного движения (уравнение зависимости координаты от времени).

 - уравнение пути.

При равноускоренном прямолинейном движении .

 - уравнение скорости.

Движение с возрастающей по модулю скоростью называют ускоренным движением, а движение с убывающей скоростью – замедленным движением.

- уравнение перемещения при равноускоренном движении.

Между путем, ускорением и временем имеет место следующее соотношение:

Между скоростью, ускорением и путем имеет место следующее соотношение  или .

 - кинематическое уравнение равноускоренного движения.

Формулы, применяемые для равномерно ускоренного движения, годятся и для свободного падения. Заменяем эти формулы: , , .

Равномерное движение по окружности – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения, т.е. проходит дуги равной длины.

Линейная, или мгновенная скорость – это скорость, с которой тело движется по окружности.

Модуль линейной скорости можно определить отношением длины дуги окружности ко времени, за которое эта дуга пройдена.

Угловая скорость - это скорость, модуль которой равен отношению угла поворота радиуса, соединяющего материальную точку с центром окружности, ко времени этого поворота. Угловая скорость обозначается символом ω; измеряется в СИ в рад/с.

 

, где φ - угол поворота радиуса.

Период – это время, за которое тело совершает один полный оборот.

Период – величина скалярная, в СИ измеряется в секундах (с).

Частота – число вращений за единицу времени.

.   

Частота – скалярная величина, в СИ измеряется в (с^-1).

Величины, которые связывает формула	Формула
Период и частота	;
Угловая скорость и период
Угловая скорость и частота
Линейная скорость, период и радиус окружности
Линейная скорость, частота и радиус окружности
Линейная скорость, угловая скорость и радиус окружности

Центростремительное ускорение - это векторная величина, которая в каждой точке окружности направлена вдоль радиуса к центру окружности и численно равна отношению квадрата скорости и радиуса окружности.

 

.

Ускорение в СИ измеряется в (м/с²).

Задание 1. Ответьте на вопросы:

1. Что называется механическим движением и какие величины являются его

   характеристиками?

2. Какие виды движения вам известны?

3. Какими характеристиками описывается неравномерное прямолинейное движение?

4. Что такое траектория движения? Приведите примеры прямолинейной и

  криволинейной траекторий движений.

5. Чем отличается путь от перемещения?

6. Как определяется перемещение при равноускоренном движении?

7. Что из себя представляет криволинейное движение?

8. Что такое центростремительное ускорение?

9. Что такое период и частота обращения и какими соотношениями связаны эти

величины?