Первоначальные сведения о механических явлениях и величинах

МЕХАНИКА

ПРЕДИСЛОВИЕ

Физическая задача-это проблема, решаемая с помощью логических умозаключений, математических действий на основе законов и методов физики. Приступая к решению задач, нужно, прежде всего, вникнуть в смысл задачи и установить, какие физические явления и закономерности лежат в её основе, какие процессы, описанные в ней, являются главными и какими можно пренебречь. Надо выяснить, какие упрощающие положения можно ввести для решения задачи.

Физический смысл различных определений, правил, законов становится понятным обучающимся лишь после многократного применения их к конкретным частным примерам–задачам.

Общая структура деятельности по решению задачи.

Решение задачи начинается с анализа условия. Обучающийся должен не только запомнить условие, но и осознать его, увидев физическое явление, о котором говорится в задаче. На этапе поиска решения обучающийся вспоминает физические законы, определения, описывающие рассматриваемое в задаче физическое явление, строит его математическую модель.

Основным методом поиска решения задачи является аналитикосинтетический способ. Аналитические рассуждения направлены от искомых задачи к её данным. Анализ требует разделения целого на части. При синтезе двигаются в рассуждениях от данных задачи к искомым. Синтез объединяет отдельные элементы в целое.

На этапе решения производятся преобразования записанных формул, осуществляется намеченный план решения. Здесь проявляется математическая подготовка обучающихся.

Проверка результата заключается в определении достоверности числового значения искомой величины или её размерности при отсутствии числовых данных.

Исследование решения является очень важным этапом, имеющим большие дидактические возможности, позволяющим глубже проанализировать физическое явление. Никакую задачу нельзя исчерпать до конца, поскольку всегда остаётся что-то, над чем можно поразмышлять, найти другое решение задачи.

Целью данного пособия является обзор методов решения задач, которыми должен владеть обучающийся, чтобы подготовиться к итоговой аттестации в виде заданий ЕГЭ.

При составлении пособия за основу взята стандартная программа по физике для общеобразовательных учебных заведений.

Задания, в основном, взяты из тестов при сдаче ЕГЭ по физике в ПМР и РФ в разные годы. Также использовался материал, взятый из различных печатных пособий по подготовке к сдаче ЕГЭ по физике, сборников задач, иных источников.

Рассматриваемый подход к решению задач, разумеется, не является единственным-многие задачи могут быть решены значительно быстрее путем применения нестандартных методов и приемов, путем догадки, интуиции. Тем не менее, нестандартный прием и догадка, возможны лишь тогда, когда обучающийся имеет методологическую базу для решения задачи, владеет общим подходом.

ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ И ВЕЛИЧИНАХ

Масса. Масса m -скалярная физическая величина, характеризующая свойство тел притягиваться к Земле и к другим телам.

Единица массы- 1килограмм (кг).

Плотность. Плотностью ρ называется отношение массы m тела к занимаемому им объему V:

Единица плотности -1 кг/м³.

Сила. Сила -физическая величина, характеризующая действие тел друг на друга и являющаяся мерой их взаимодействия. Сила-векторная величина; вектор силы характеризуется модулем F, точкой приложения и направлением.

Единица силы- 1ньютон (Н).

Давление. Давление р -скалярная физическая величина, равная отношению силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности S: .

Единица давления - 1паскаль (Па).

Работа. Работа А -скалярная физическая величина, равная произведению силы F на расстояние s, пройденное телом под действием этой силы: .

Единица работы-1джоуль (Дж).

Энергия. Энергия Е -скалярная физическая величина, характеризующая любое движение и любое взаимодействие и определяющая способность тела совершать работу.

Единица энергии - 1Дж.

ГИДРОСТАТИКА

Закон Паскаля. Давление в покоящейся жидкости или газе передается по всем направлениям одинаково.

Давление столба жидкости. Столб жидкости (или газа) создает давление, обусловленное весом этого столба: .

р_а=101325Па -нормальное атмосферное давление, ρ- плотность жидкости (или газа), h- высота столба. Давление не зависит от формы столба, а определяется только его высотой.

Закон Архимеда. На тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила F_А, направленная вертикально вверх и численно равная весу вытесненной жидкости (или газа): , где

ρ_Ж -плотность жидкости (газа), V_т -объем тела. F_А называют также силой Архимеда.

Условия плавания тел:

mg > F_А -тело тонет,

mg = F_А -тело плавает,

mg < F_А -тело всплывает.

КИНЕМАТИКА

Движение. Механическим движением тела называют изменение с течением времени его положения в пространстве относительно других тел.

Система отсчета. Связанные с телом отсчета систему координат и часы называют системой отсчета.

Материальная точка. Тело, размерами которого можно пренебречь при описании его механического движения, называется материальной точкой

Траектория. Линия, вдоль которой перемещается тело, называется траекторией. По виду траектории движения разделяются на два типа: прямолинейное и криволинейное.

Путь и перемещение. Путь-скалярная величина, равная расстоянию, пройденному телом вдоль траектории движения. Перемещение-вектор, соединяющий начальную и конечную точки пути.

Скорость. Скоростью называют векторную физическую величину, характеризующую быстроту и направление перемещения тела. Для равномерного движения скорость равна отношению перемещения ко времени, за которое оно произошло: .

Единица скорости -1м/с.

Уравнение движения. Уравнение движения-зависимость перемещения от времени. Для равномерного прямолинейного движения уравнение движения имеет вид: .

Мгновенная скорость. Мгновенная скорость-отношение очень малого перемещения к промежутку времени, за который оно произошло:

Средняя скорость:

Ускорение. Ускорением называют векторную физическую величину, характеризующую быстроту изменения скорости движения. При равнопеременном движении ускорение равно отношению изменения скорости к промежутку времени, за который это изменение произошло: