Механика: избранные задачи
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока:
образовательные цели:
- организовать деятельность учащихся по восприятию и осмыслению нового материала;
- совершенствовать навыки экспериментальной и самостоятельной деятельности;
развивающие цели:
- создать условия для развития логического мышления учащихся, коммуникативных умений, умений наблюдать, высказывать гипотезы, формулировать выводы;
- развитие речевых навыков;
- развитие познавательного интереса учащихся к предмету.
воспитательные цели:
- создать условия для обеспечения положительного эмоционального характера процесса обучения;
- создать обстановку коллективного сотрудничества, взаимопомощи;
- обеспечивать активную работу каждого, добиваясь ощущения совместного поиска, разделения успеха общего достижения.
Тип урока: изучение нового материала.
Методы: исследовательский, проблемно-поисковый.
Виды деятельности:
- беседа;
- практическая работа;
- отчёт о полученных результатах.
Средства обучения.
Оборудование для проведения фронтальных опытов:
- бруски;
- динамометры;
- наборы грузов;
- трибометры;
- лупы;
- кусочки наждачной бумаги;
- стёклышки
Раздаточный материал.
Оборудование для проведения практических работ в группах:
1 группа: динамометр, деревянный брусок, доска с разной обработкой поверхности.
2 группа: динамометр, деревянный брусок, три разные поверхности (трибометр, лист наждачной бумаги, лист гладкой бумаги).
3 группа: динамометр, деревянный брусок, трибометр, набор грузов.
4 группа: динамометр, деревянный брусок, трибометр, набор грузов.
5 группа: динамометр, деревянный брусок, трибометр, деревянный каток той же массы.
Ход урока
1. Мотивация
Начнём наш урок с русских пословиц. Подумайте, о какой силе мы сегодня с вами будем говорить?
Пословицы: “Сухая ложка рот дерёт”, “Коси коса пока роса; роса долой и мы домой”, “Всё идёт как по маслу”, “Скрипит как несмазанная телега” и т.д..
(После обсуждения пословиц учащиеся приходят к выводу, что темой урока является сила трения).
Сегодня мы познакомимся ещё с одной силой – силой трения
Запишем тему урока: “Сила трения”.
На уроке мы побываем в роли учёных, физиков-экспериментаторов. Наука, которая изучает трение, называется трибологией. Но, ни один учёный не сможет провести эксперимент, не владея хорошо теорией. Поэтому давайте вначале выясним основные сведения о силе трения.
2. Объяснение нового материала
(Учащиеся оформляют опорный конспект в тетради в ходе изучения новой темы)
Какую силу называют силой трения? Как направлена сила трения?
Опыт №1: толкните брусок по столу. Почему он остановился?
Трение - это взаимодействие между трущимися поверхностями, препятствующее их относительному движению.
Сила трения – это количественная характеристика трения.
Как направлена сила трения?
Против движения бруска, так как скорость тела уменьшается.
Каковы причины возникновения силы трения?
1) Возьмите два кусочка наждачной бумаги и попробуйте перемещать их относительно друг друга. Почему это сделать трудно? Рассмотрите через лупу поверхности кусочков.
Вывод: причина трения заключается в шероховатости поверхностей.
2) Прижмите друг к другу два стёклышка и попробуйте перемещать одно относительно другого. Это сделать трудно. Капните 2-3 капли воды на поверхность стёклышка и попробуйте повторить опыт. Перемещать стёклышки стало ещё труднее.
Вывод: причина возникновения трения – притяжение молекул взаимодействующих тел.
Виды силы трения.
1) скатывающийся брусок с наклонной плоскости;
2) покоящийся брусок на наклонной плоскости;
3) детский автомобиль, скатывающийся с наклонной плоскости.
Вывод: существует три вида силы трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.
Как измерить силу трения?
Для измерения силы трения необходимо брусок двигать равномерно. Тогда динамометр покажет силу, равную силе трения.
3. Исследовательская деятельность учащихся в группах
Теперь, ребята, вы готовы к исследованию. От чего же зависит сила трения?
Класс делится на 5 групп, каждая группа получает задание. Ребята формулируют гипотезу, которую проверяют в процессе исследования.
Группа №1
Цель: исследовать зависимость силы трения от качества обработки поверхностей.
Гипотеза:
Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, доска с разной обработкой поверхности.
Ход работы:
2) Динамометром тяните равномерно брусок по гладкой поверхности доски, измеряя силу трения.
3) Динамометром тяните равномерно брусок по шероховатой поверхности доски, измеряя силу трения.
Вывод:
Группа №2.
Цель: исследовать зависимость силы трения от рода трущихся поверхностей.
Гипотеза:
Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, три разные поверхности (трибометр, лист наждачной бумаги, лист гладкой бумаги).
Ход работы:
1) Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2) Динамометром тяните равномерно брусок по поверхности доски (трибометра), измеряя силу трения.
3) Динамометром тяните равномерно брусок по гладкой бумаге, измеряя силу трения.
4) Динамометром тяните равномерно брусок по наждачной бумаге, измеряя силу трения.
5) Результаты измерений занесите в таблицу.
Группа №3.
Цель: исследовать зависимость силы трения от силы давления.
Гипотеза:
Ход работы:
1) Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2) С помощью динамометра измерьте вес бруска.
3) Положите на линейку трибометра брусок, а на него - груз и измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.
4) Положите на брусок второй груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке.
5) Результаты измерений запишите в таблицу.
Группа №4
Цель: исследовать зависимость силы трения от площади трущихся поверхностей.
Гипотеза:
Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, трибометр, набор грузов.
Ход работы:
1) Вычислите цену деления шкалы динамометра.
3) Положите брусок на другую грань и повторите измерение силы трения.
4) Результаты измерений занесите в таблицу.
Группа №5
Цель: сравнить силу трения скольжения и силу трения качения.
Гипотеза:
Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, трибометр, деревянный каток той же массы.
Ход работы:
1) Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2) Динамометром тяните равномерно брусок по линейке трибометра, измеряя силу трения.
3) Замените брусок катком той же массы и повторите опыт.
4) Результаты измерений занесите в таблицу.
Учащиеся выполняют задания самостоятельно. Им необходимо выдвинуть гипотезу, провести эксперимент, заполнить бланки в тетради, проанализировать результаты и сделать вывод. Обязанности при выполнении эксперимента учащиеся распределяют сами, с защитой выступает представитель группы.
4. Обсуждение результатов исследовательской деятельности учащихся
От каждой группы выступает представитель, который рассказывает о теме исследования, выдвинутой гипотезе, цели эксперимента и полученных выводах. После каждого выступления просматривают либо анимацию, либо видеофрагмент по теме исследования. Остальные ребята слушают выступления своих товарищей и заполняют таблицу:
После заполнения таблицы осуществляется её самопроверка. Таблица обобщает проделанную работу на уроке.
На основании данной таблицы мы можем предложить способы увеличения и уменьшения трения.
5. Организация домашнего задания: §30-31, приготовить сообщение о трении в природе и технике.
6.Учитель: Возьмите листы контроля знаний и выполните предлагаемые в тесте задания.
1. Какая сила удерживает гвоздь, вбитый в доску?
С. сила трения качения
Т. сила трения скольжения
О. сила трения покоя
2. Во время гололедицы дороги иногда посыпают песком. При этом сила трения подошв обуви о лед….
Т. увеличивается
Б. не изменяется
Е. уменьшается
3. Автомашина с прицепом должна перевести тяжёлый станок. Куда выгоднее погрузить его: в кузов или прицеп?
Л. в кузов, для того, чтобы увеличить давление на
задние ведущие колёса
Б. в прицеп, для того, чтобы увеличить давление на
колёса прицепа
Е. или в кузов или в прицеп, не имеет значения
куда.
4. Как направлена сила трения при движении тела?
К. по движению
И. против движения
Д. не имеет направления
5. При смазке трущихся поверхностей сила трения…
У. не изменяется
Ч. уменьшается
Ж. увеличивается
6. Если автобус равномерно движется по горизонтальному участку пути, равна ли в этом случае сила тяги силе трения покоя?
К. сила тяги меньше силы трения покоя
Л.сила тяги больше силы трения покоя
Н. сила тяги равна силе трения покоя
7. Когда лучше скольжение коньков: в обычный зимний день или в большой мороз?
О. в обычный день, так как лёд под лезвиями
коньков тает быстрее
Л. в большой мороз, так как лёд под лезвиями
коньков тает быстрее
Н. скольжение коньков одинаково и в мороз, и в
обычный день
Таблица ответов
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| О | Т | Л | И | Ч | Н | О |
Проверим ответы. Кто получил кодовое слово “отлично”?
Учитель: Подведем итоги (выставление оценок ).
Рефлексия: Ребята, с помощью сигнальных карточек (красные, зелёные и жёлтые) выразите своё мнение об уроке: понравился вам урок или нет.
Литература
- Буров В.А., Кабанов С.Ф., Свиридов В.И. Фронтальные экспериментальные задания по физике. М.: Просвещение, 1981.
- Пёрышкин А.В. Физика 7 класс: учебник для общеобразовательных учреждений, М.: Дрофа, 2007.
- Браверман Э.М. Вечера по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1969.
ГИА-0 ФИЗИКА Государственная (итоговая) аттестация по ФИЗИКЕ Вариант № 1125 Инструкция по выполнению работы На выполнение экзаменационной работы по физике отводится 3 часа (180 минут). Работа состоит из 3 частей и включает 25 заданий. Часть I содержит 18 заданий (1 -18). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, из которых только один верный. Часть 2 включает 3 задания с кратким ответом (19 -21). Ответы на задания частей 1 и 2 укажите сначала на листах с заданиями экзаменационной работы, а затем перенесите в бланк № 1. Если в задании в качестве ответа требуется записать последовательность цифр, при переносе ответа на бланк следует указать только эту последовательность, без запятых, пробелов и прочих символов. Для исправления ответов к заданиям частей 1 и 2 используйте поля бланка № 1 в области «Замена ошибочных ответов» . Часть 3 содержит 4 задания (22 -25), на которые следует дать развернутый ответ. Ответы на задания части 3 записываются на бланке № 2. Задание 22 - экспериментальное, и для его выполнения необходимо воспользоваться лабораторным оборудованием. При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
1 Тело движется вдоль оси Ох. На рисунке приведены графики зависимости координаты и проекции скорости тела от времени. Какой график соответствует равномерному движению?
2 Учащийся выполнял эксперимент по измерению растяжения х пружин 1 и 2 при подвешивании к ним грузов. Полученные учащимся результаты представлены на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод о жёсткости пружин k 1 и k 2 можно сделать из анализа диаграммы, если масса груза m 1 , подвешенного к первой пружине, в 2 раза меньше массы m 2 груза, подвешенного ко второй пружине (m 2 = 2 m 1)? 1) k 1 = 2 k 2 2) k 2 = 2 k 1, 3) k 2 = 4 k 1, 4) k 1 = k 2
3 Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой бросания. Чему равна полная энергия тела на высоте 4 м относительно точки бросания? Сопротивлением воздуха пренебречь. 1) 1, 5 Дж 2) З Дж 3) 6 Дж 4) 9 Дж
4 Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1= 5 Н, сила F 2= 8 Н. Чему равно плечо силы F 2, если плечо силы F 1 равно 16 см? 1) 10 см 2) 16 см 3) 26 см 4) 25, 6 см
5 На рисунке изображены три тела одинакового объёма. Известно, что первое тело имеет наибольшую массу, а третье тело - наименьшую. Сравните плотности веществ (ρ1, ρ2 и ρ3), из которых сделаны эти тела. 1) ρ1 > ρ2, ρ3 > ρ2 2) ρ1 ρ2 > ρ3 4) ρ1 = ρ2 = ρ3
6 Автомобиль массой 500 кг разгоняется с места и достигает скорости 20 м/с за 10 с. Равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль, равна 1) 500 Н 2) 1000 Н 3) 2000 Н 4) 4000 Н
7 В процессе плавления кристаллического вещества 1) уменьшается внутренняя энергия вещества 2) уменьшается кинетическая энергия движения молекул 3) увеличивается внутренняя энергия вещества 4) увеличивается кинетическая энергия движения молекул
8 На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? 1) 500 Дж/(кг∙ 0 С) 2) 250 Дж/(кг∙ 0 С) 3) 125 Дж/(кг∙ 0 С) 4) 100 Дж/(кг∙ 0 С)
9 Лёгкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик 1) отталкивается от стержня 2) не испытывает ни притяжения, ни отталкивания 3) на больших расстояниях притягивается к стержню, на малых расстояниях отталкивается 4) притягивается к стержню
10 На рисунке изображена схема электрической цепи, содержащей два параллельно включенных резистора сопротивлением R 1 и R 2, Какое из приведенных ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов? 1) U=U 1+U 2 2) I=I 1+I 2 3) R = R 1+R 2 4) I=I 1=I 2
11 В катушку, соединённую с гальванометром, вносят магнит. Сила индукционного тока зависит А. от скорости перемещения магнита Б. от того, каким полюсом вносят магнит в катушку Правильным ответом является 1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б
12 Предмет находится от собирающей линзы на расстоянии, равном F/2. Каким будет изображение предмета? 1) прямым, мнимым 2) перевёрнутым, действительным 3) изображения не будет 4) прямым, действительным
13 Электрическая плитка, включена в сеть напряжением 220 В. Какую энергию потребляет плитка за 20 мин работы, если сила тока, протекающего через ее спираль, 5 А? 1) 22 к. Дж 2) 110 к. Дж 3) 1320 к. Дж 4) 4840 к. Дж
15 Длину бруска измеряют с помощью линейки. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления шкалы. 1) 6, 5 см 2) (6, 5± 0, 5)см 3) (6, 0± 0, 5)см 4) (6, 50± 0, 25) см
Токи Фуко Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещённом в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая в витке в виде тепла, увеличится. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделай образец, В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака. Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500 -2000 Гц. Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей - демпферов. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.
16 Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещённом в -переменное магнитное поле, зависит 1) только от формы проводника 2) только от материала и формы проводника 3) только от скорости изменения магнитного поля 4) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника
17 В переменном магнитном поле железный сердечник, набранный из тонких изолированных пластин, по сравнению со сплошным сердечником будет нагреваться 1) меньше, так как его электрическое сопротивление будет больше 2) больше, так как его электрическое сопротивление будет меньше 3) больше, так как его электрическое сопротивление будет больше 4) меньше, так как его электрическое сопротивление будет меньше
18 Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью и в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рисунок), то 1) колебания пластины резко затухнут 2) частота колебаний пластины возрастёт 3) амплитуда колебаний пластины увеличится 4) пластина, будет совершать обычные свободные колебания
19 Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ A) физическая величина Б) единица физической величины B) физический прибор А Б В ПРИМЕРЫ 1) амперметр 2) кулон 3) электромагнитная индукция 4) электрический заряд 5) электрическое поле
20 В инерциальной системе отсчета брусок, которому сообщили начальную скорость V 0, начинает скользить вверх по наклонной плоскости (см. рисунок). Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) скорость бруска Б) потенциальная энергия бруска B) полная механическая энергия бруска А Б В ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется
21 В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица, Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения, Укажите их номера.
21 1) При равных размерах проводник из алюминия будет иметь большую массу по сравнению с проводником из меди. 2) Проводники из нихрома и латуни при одинаковых размерах будут иметь разные электрические сопротивления. 3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь разные массы. 4) При замене никелиновой спирали электроплитки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали увеличится. 5) При равной площади поперечного сечения проводник из железа длиной 1 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 4 м.
22 Соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока, совершаемой на резисторе, используя источник тока (4, 5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R 2. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0, 5 А. Определите работу электрического тока в резисторе в течение 5 мин. В бланке ответов: 1) нарисуйте электрическую схему эксперимента; 2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока; 3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0, 5 А; 4) запишите численное значение работы электрического тока.
23 Какой корабль движется медленнее, нагруженный или ненагруженный, при одинаковой мощности двигателя? Ответ поясните.
24 Энергии, полученной при остывании горячей воды от 100°С до 70°С, хватило только для плавления 840 г льда, взятого при температуре 0°С. Какова была масса горячей воды? Потерями энергии в окружающую среду пренебречь.
25 Электрическая лампа мощностью 40 Вт светит 10 ч. Какая масса воды должна пройти через плотину гидроэлектростанции (ГЭС) для обеспечения работы лампы? Высота плотины 20 м, КПД ГЭС равен 90%.
Задание 2. Учащийся выполнял эксперимент по измерению силы трения, действующей на два тела одинаковой массы, движущиеся по разным горизонтальным поверхностям. Он получил результаты, представленные на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?
1) коэффициент трения
2) коэффициент трения
3) сила нормального давления N2 = 2N1
4) сила нормального давления N1 = 2N2
Решение.
Сила трения выражается формулой , где — коэффициент трения; m – масса бруска. Для первого тела сила трения равна
а для второго
Так как массы брусков равны, то есть , то можно записать равенство:
или в виде
откуда следует, что
Сила нормального давления для первого и второго тел будут равны, так как равны массы брусков:
.
Таким образом, имеем ответ под номером 1.
Ответ: 1.
Задание 3. Для двух разных пружин ученик измерял силу упругости, возникающую при подвешивании к ним груза, и их удлинение. В таблице представлены значения измеренных величин.
По результатам эксперимента можно сделать вывод:
Решение.
Сила упругости F пружины связана с ее удлинением x согласно закону Гука, откуда. Для первой пружины имеем Н/м, а для второй Н/м. Это соответствует варианту ответа под номером 3.
Ответ: 3.
Задание 3. Шарик массой 400 г подвешен на невесомой нити к потолку лифта. Сила натяжения нити больше 4 Н в момент, когда лифт
1) движется равномерно вниз
2) покоится
3) заканчивает подъём
4) заканчивает спуск
Решение.
Сила натяжения нити будет равна силе тяжести, создаваемой шариком массой m=0,4 кг. Если лифт неподвижен, то сила тяжести шарика равна Н. Это не соответствует условию натяжения нити больше 4 Н. Сила F увеличится когда лифт будет заканчивать спуск. В этот момент лифт тормозит и к ускорению свободного падения g добавляется ускорение a при торможении лифта, то есть, сила 
Н.
Ответ: 4.
Задание 3. Для двух разных тел ученик измерял силу, действующую на тело, и его ускорение. В таблице представлены значения измеренных величин.
Из результатов экспериментов следует, что массы тел равны соответственно
1) m1 = 0,3 кг; m2 = 0,15 кг
2) m1 = 0,15 кг; m2 = 0,3 кг
3) m1 = 3 кг; m2 = 6 кг
4) m1 = 6 кг; m2 = 3 кг
Решение.
Из второго закона Ньютона следует, что масса тела m равна отношению силы F, действующей на тело, на ускорению a, созданное этой силой: . Для первого тела имеем кг, а для второго тела кг.
Ответ: 1.
Задание 3. Мяч бросили под углом к горизонту со скоростью v0 (см. рисунок). Если сопротивление воздуха пренебрежимо мало, то равнодействующая сил, действующих на мяч в точке А, сонаправлена вектору
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4
Решение.
При движении тела под углом к горизонту его горизонтальная скорость vx – постоянна, следовательно, горизонтальные силы на мяч не действуют. В точке А (наивысшей точки полета) равнодействующая вертикальных сил направлена вниз, т.к. в этот момент мяч начинает снижение. Имеем силу под номером 4.
Ответ: 4.
Задание 3. Шарик равномерно движется по окружности по часовой стрелке на горизонтальной поверхности стола (см. рисунок, вид сверху). Какой из изображённых векторов совпадает по направлению с равнодействующей сил, приложенных к телу в точке А?
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4
Решение.
Так как шарик движется равномерно по кругу (с нулевым ускорением), то касательные силы 4 или 3 на него не действуют (равны нулю). Остается только центростремительная сила 1.