Программа элективного курса по физике "Физика и олимпийское движение"
рабочая программа по физике (9 класс) по теме

г.Приморско-Ахтарск

Муниципальное общеобразовательное

учреждение средней общеобразовательной школы №18

Программа элективного курса по физике

для учащихся 9-х классов

по теме:

«Физика и олимпийское движение»

                                                                Учитель Бурун М. Н.

Рецензия программы элективного курса

«Физика и олимпийское движение»

Учитель МАОУ СОШ №18 Бурун М.Н.

Программа предназначена для учащихся 9-х классов, проявляющих интерес к физике. Она составлена с учётом регионального компонента. Красной линией курса проходит подготовка, и проведение  зимней олимпиады в Сочи в  2014 г.

    Программа позволит проверить целесообразность выбора учёбы в профильном классе и поступление в дальнейшем на специальности, требующих знаний по физике.

     Курс рассчитан на 34 часа. Позволяет усилить политехническую подготовку учащихся и ознакомить их с различными видами трудовой деятельности людей, помочь им правильно выбрать профессию в соответствии с потребностями общества и их личными интересами. Большое внимание уделяется решению задач раздела «Механика» на спортивную тематику.

      Программа соответствует требованиям, предъявляемым к программам элективных предпрофильных курсов, и позволяет решить задачи:

• углубление и расширение базового курса физики;
• расширение кругозора учащихся;
• развитие самостоятельности;
• ориентация учащихся на выбор профессии.

Программа элективного предпрофильного курса утверждена на заседании Районного МО учителей физики 29. 08.2007

Директор МУ ИМЦ                              /Писковцева Е.М/

Пояснительная записка.

      Совсем недавно наша страна, особенно Кубань, праздновали победу города Сочи в конкурсе быть хозяйкой олимпиады 2014 года. Разворачивается большое строительство в городе Сочи, на Красной поляне и вообще на Кубани. А как это будет происходить и рассмотрит данный элективный курс.

Курс по выбору «Физика и олимпийское движение» рассчитан на учащихся 9-х классов, основой для курса служат знания по физике, полученные учащимися в 7,8 классах.

Цель программы – создание у девятиклассников ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора физико-математического или естественного профиля обучения в старшей школе.

           Данный курс позволит рассмотреть строительство гражданских и олимпийских объектов, различные зимние виды спорта с точки зрения физики.

При строительстве и для больших достижений в спорте в  той или иной мере нужны знания механики.

Решая задачи данного курса, учащиеся имеют прекрасную возможность ознакомиться с важнейшими отраслями современной техники, а также с принципами действия и устройства машин и механизмов, узнать немало ценного из истории древнейшей науки – механики, об истории олимпийского движения, о строительстве олимпийских объектов в городе Сочи.

Элективный курс «Физика и олимпийское движение» явится полезным дополнением к школьному курсу физики.

Изучение данного курса поможет учащимся более полно подготовиться к экзамену по физике, т.к. в материалах  ЕГЭ достаточно много вопросов из раздела механики.

Программа курса.

1. Строительство олимпийских объектов (8ч.)

История зарождения спорта. Первые олимпийские игры. Появление зимних видов спорта. Красная поляна- история развития спорта. Строительство олимпийских объектов. Перспективы развития. Экологическая катастрофа Кавказского заповедника. Современные машины и механизмы, необходимые для постройки олимпийских объектов. Простые механизмы. Условие равновесия рычага. Момент силы. Равновесие тел, с закреплённой осью вращения. Подъёмные машины древности и современности.

ЗАДАЧА №1. Определение подъёмной силы подъёмного крана.

ЗАДАЧА №2. Определение скорости подъёма груза.

ЗАДАЧА №3. Определение ускорения движения груза на кране.

ЗАДАЧА №4. Определение частоты вращения барабана лебедки.

ЗАДАЧА №5. Определение силы натяжения троса подъемного крана.

ЗАДАЧА №6. Определение массы груза, который можно поднять равноускоренно на высоту.

ЗАДАЧА №7.Определить работу, совершаемую при равноускоренном подъеме груза на высоту.

ЗАДАЧА №8. Определение груза , какой максимальной массы может переносить подъемный кран и силу давления его на землю.

2. Подготовка к спортивным состязаниям.  (3ч.)

Режим подготовки спортсменов к соревнованиям. Состояние здоровья во время проведения соревнований. Технические средства, необходимые для обслуживания объектов олимпиады.

ЗАДАЧА №9.Определение количества воды испаряемой с поверхности спортсмена за час тренировки.

ЗАДАЧА №10. Определение мощности спортсмена во время соревнований.

ЗАДАЧА №11. Определить сколько снега растает при буксовании снегоуборочной машины.

3. Зимние виды спорта. (17 ч.)

История развития зимних видов спорта. Лыжный спорт (классика). Горнолыжный спорт. Движение тела под действием силы тяжести по вертикали и под углом к горизонту.

Прыжки с трамплина. Фристайл. Кёрлинг. Биатлон. Конькобежный спорт. Фигурное катание. Импульс. Закон сохранения импульса. Хоккей. Санный спорт. Кубанские призеры предыдущей олимпиады. Природа силы трения, её свойства. Сила трения качения, трения скольжения, трения покоя.

Санки. Бобслей.

ЗАДАЧА №12. Определение средней скорости  лыжника на всем пути.

ЗАДАЧА №13. Определение средней скорости лыжника на всей трассе.

ЗАДАЧА №14. Определение времени спуска горнолыжника, движущегося с ускорением.

ЗАДАЧА №15.Определение скорости лыжника в начале и конце горы.

 ЗАДАЧА №16. Определение ускорения горнолыжника, скатывающегося с горы.

ЗАДАЧА № 17. Определение скорости лыжника, прыгнувшего с трамплина в наивысшей точке.

ЗАДАЧА № 18. Определение силы тяжести, веса в момент исполнения прыжков в фристайле.

ЗАДАЧА № 19. Определение расстояния снижения пули после выстрела биатлониста.

ЗАДАЧА № 20. Определение среднего значения силы, с которой приклад в момент выстрела действует на плечо биатлониста.

ЗАДАЧА № 21. Определение скорости отдачи винтовки.

ЗАДАЧА № 22. Определение скорости движения конькобежца, трение коньков о лед.

ЗАДАЧА № 23. Определение угла, на который должен наклониться конькобежец, чтобы сохранить равновесие.

ЗАДАЧА № 24. Определение скорости вращения фигуристки.

ЗАДАЧА № 25.Определение работы фигуриста при подъеме партнерши и выполнении им поддержки.

ЗАДАЧА № 26. Определение начальной скорости хоккеиста, если шайба брошена со скоростью.

ЗАДАЧА № 27.  Определение направления и скорости хоккеистов после столкновения.

ЗАДАЧА № 28. Определение расстояния, на которое отлетит шайба после удара о бортик.

ЗАДАЧА №29. Определение максимальная силы, с которой шайба подействовала на сетку ворот.

ЗАДАЧА №30. Определение массы саней, зная коэффициент трения, стали о лёд.

ЗАДАЧА № 31. Определение от чего зависит время остановки санок на горизонтальном участке трассы под действием силы трения.

ЗАДАЧА№ 32. Определение ускорения саней при движении с горы, скорость в конце спуска, время спуска, кинетическую энергию в конце спуска расстояние на которое прокатятся сани после спуска с горы, время продолжения движения по горизонтальному участку и ускорение на нём.

ЗАДАЧА №33. Определение коэффициента трения санок, зная угол наклона горы.

ЗАДАЧА № 34. Определение импульса саней со спортсменом.

ЗАДАЧА № 35. Определение силы трения боба, при перемещении его на расстояние по горизонтальной поверхности под действием силы трения.

4. Туризм (6 ч.)

Плавающие гостиницы. Условия плавания тел. Надводный флот. Пассажирские и грузовые суда. Аэропорты. Туристический транспорт. Аттракционы.

ЗАДАЧА № 36. Определение глубины погружения плавучей гостиницы (лайнера), объема ,вытесненной жидкости.

ЗАДАЧА № 37. Определение давления жидкости на дно в плавательном бассейне.

ЗАДАЧА №38. Определение скорости, которую  может  приобрести человек при  отталкивании от борта бассейна,  пройденного пути человеком под  действием силы.

ЗАДАЧА №39. Определение ускорения лифта гостиницы «Чайка», направление скорости и ускорения.

ЗАДАЧА № 40. Определение максимальной скорости движения ребенка раскачивающегося на качелях «Лодочка», зная его максимальное удаление центра масс от положения равновесия.

ЗАДАЧА №41. Определение скорости кресла, на котором сидит человек, ускорения человека на карусели, периода и частоты обращения «Чертова колеса».

ЗАДАЧА № 42.Определение силы упругости, действующей на человека, катающегося на каруселях при его движении в горизонтальной плоскости по окружности.

Календарно-тематическое планирование

Условия задач.

Задача 1.

Бетонный столб массой 200 кг лежит на земле. Какую минимальную силу нужно приложить, чтобы поднять краном один из его концов.( Ответ: 1000Н)

Задача 2.

Подъемный кран снабжен двигателем мощностью 7,36 кВт имеющий КПД 80% поднимает груз 6 т. Определить скорость подъема груза.  (Ответ: 0,1 м/с)

Задача 3.

При вертикальном подъеме первоначально  находящегося на земле груза массой 2 кг на высоту 1 м постоянной силой была совершена работа, равная 80 Дж. С каким ускорением поднимали груз?    (Ответ: 30 м/с)

Задача 4.

Найдите частоту вращения барабана лебедки диаметром 16 см при подъеме груза со скоростью 0,4 м/с.  (Ответ: 0,8 Гц)

Задача 5.

Подъемный кран поднимает плиту массой 1000 кг с ускорением 0,2 м/с2. Определить силу натяжения троса подъемного крана.  (Ответ: 104Н)

Задача 6.

Средняя мощность двигателя подъемного крана 7 кВт, если коэффициент полезного действия 80%. Определить массу груза, который можно поднять равноускоренно на высоту 25 м за время 25 с.  (Ответ: 607 кг)

Задача 7.

Груз массой 100 кг поднимают с ускорением 2 м/с2 на высоту 25 м. Какая работа совершается при подъеме груза? (Ответ: 2,95 *104 Дж)

Задача 8.

Груз, какой максимальной массы может переносить подъемный кран и силу давления его на землю, если противовес массой 10 т находится на стреле крана на расстоянии 4 м от вертикальной стойки, а груз подвешен на расстоянии 10 м от стойки.  Массой крана пренебречь.  (Ответ: 4 т; 137,2 кН)

Задача 9.

Организм спортсмена в результате обменных процессов генерирует тепловую мощность 75 Вт. Постоянство температуры тела обеспечивается, в частности, испарением воды с поверхности кожи.  Какое количество воды испаряется с поверхности кожи за 1 ч?  (Ответ: 0,12 кг)

Задача 10.

 Чему равна мощность сердца спортсмена во время соревнований, если при одном ударе оно совершает работу 16 Дж, а ежеминутно делает 180 ударов.

(Ответ: 48 Вт)

Задача 11.

На зимней дороге при температуре снега -10 0С снегоочиститель в течении

1 мин 6 с буксует, развивая мощность 12 кВт. Сколько снега растает при буксовании автомобиля, если считать, что вся энергия, выделившаяся при буксовании, идет на нагревание и плавление снега?  (Ответ: 2,26 кг)

Задача 12.

 Лыжник первую половину пути двигался равномерно со скоростью U1, а вторую – со скоростью U2. Найти среднюю скорость лыжника на всем пути.

(Ответ: 2 U1* U2 / U1 + U2 )

Задача 13.

Лыжник спускается с горы длиной 25 м с начальной скоростью 6 м/с. Сколько времени займет спуск, если ускорение лыжника постоянно и равно 0,4 м/с2? (Ответ: 3,7 с)

Задача 14.

Гору длиной 50 м лыжник прошел за 10с, двигаясь с ускорением 0,4 м/с2. Чему равна скорость лыжника в начале и в конце горы?

(Ответ: 3 м/с и 7 м/с)

Задача 15.

 Определить ускорение горнолыжника скатывающегося с горы под уклоном 300, коэффициент трения составляет 0,3.  (Ответ: 2,35 м/с2)

Задача 16.

 Определить скорость лыжника прыгнувшего с трамплина под углом к горизонту со скоростью U0 в высшей точке траектории, находящейся на высоте  h над первоначальным уровнем.   (Ответ:  )

Задача 17.

Лыжник прыгнул с трамплина горизонтально. Через 2с его скорость увеличилась в  к=3 раза. С какой скоростью U0 прыгнул лыжник?         (Ответ: 6,94 м/с)

Задача 18.

При нормальных условиях работы человек развивает мощность до 80 Вт, однако в таком виде спорта, как фристайл возможна моментальная отдача энергии при прыжке в высоту с одновременным отталкиванием обеими ногами, мужчины развивают в течении 0,1 с мощность  до 3500 Вт. Коэффициент полезного действия мышц человека равен 20%. Что это означает? Какую часть энергии мышцы тратят впустую?   (Ответ:  70 Дж мышцы тратят на полезную работу; 280 Дж энергия тратится впустую)

Задача 19.

При выстреле биатлонистом из ружья, пуля вылетает  в горизонтальном направлении со  скоростью 600 м/с.  На сколько снизится пуля во время полета, если щит с мишенью находится на расстоянии, равном 100м?

(Ответ: 0,13 м)

Задача 20.

Спортсмен стреляет из ружья. Скорость пули после выстрела 500 м/с, а ее масса 50 г. Найти среднее значение силы, с которой приклад в момент выстрела действует на плечо спортсмена, предполагая, что время действия этой силы 0,05 с.  (Ответ: 50Н)

Задача 21.

Пуля, масса которой m, вылетает из винтовки массой М с горизонтальной скоростью V относительно земли. Определить скорость отдачи винтовки.

(Ответ: U= mV/М )

Задача 22.

Конькобежец массой 76 кг, разогнавшись до скорости 6 м/с, начал скользить равнозамедленной с ускорением 0,1 м/с2. Найти модуль скорости конькобежца спустя 30 с, тормозящую силу (трения), действующую на него,  если коэффициент трения 0,3.     (Ответ: 3 м/с; 223 Н)

Задача 23.

Конькобежец движется со скоростью 10 м/с по окружности радиусом 30 м. Под каким углом к горизонту он должен наклониться, чтобы сохранить равновесие?

(Ответ: 710)

Задача 24.

Фигуристка вращается в вертикальной плоскости по окружности диаметром 60 см, делая 2 об/с. Определить скорость вращения фигуристки.            (Ответ: 6,28 м/с)

Задача 25.

Фигурист,  делая поддержку, поднимает партнершу массой 45 кг со льда  на высоту 62 см, затем переносит ее, не изменяя высоты, на которой  она находится, на расстояние 5 м и затем снова опускает ее на лед. Какую работу совершил человек на каждом этапе. Чему равна полная работа, совершенная фигуристом?  (Ответ: 273 Дж, 0 Дж, -273Дж, 0 Дж)

Задача 26.

Хоккеист массой М, стоя на коньках на льду, бросает шайбу массой   m под углом α  к горизонту. Определите начальную скорость хоккеиста, если шайба брошена со скоростью  U:

а) относительно Земли,

б) относительно человека. (Смещением тел за время бросания пренебречь)

(Ответ:  ;   )

Задача 27.

Два хоккеиста, движущиеся навстречу друг другу, сталкиваются и далее движутся вместе. Первый хоккеист, масса которого 90 кг двигался со скоростью 3 м/с, а скорость второго при массе 80 кг была равна 6 м/с.  В каком направлении и с какой скоростью они будут двигаться после столкновения?  (Ответ: 0,6 м/с, в направлении второго хоккеиста)

Задача 28.

Хоккейная шайба, имеющая начальную скорость 5 м/с, проходит по льду от удара о бортик расстояние 10 м и после удара отскакивает от него. Определить, на какое  расстояние отлетит шайба, если коэффициент трения о лед в обоих случаях равен 0,036.  (Ответ: 25,5 м)

Задача 29.

Хоккейная шайба массой 160 г, летящая со скоростью 20 м/с, влетела в ворота и ударила в сетку, которая при том прогнулась на 6,4 см. Какова максимальная сила, с которой шайба подействовала на сетку? Считать, что сила упругости сетки изменяется в зависимости от ее прогиба по закону Гука.  (Ответ: 1 кН)

Задача 30.

На некотором участке трассы сани со стальными полозьями перемещаются по льду равномерно, прилагая горизонтальное усилие 20Н. Определите массу саней, если коэффициент трения о лед, равен 0,02. (Ответ:  100 кг)

Задача 31.

 От чего зависит время остановки санок на горизонтальном участке трассы под действием силы трения.   (Ответ: от начальной скорости и коэффициента трения скольжения)

Задача 32.

Сани с грузом 120 кг скатываются по уклону горы под углом к горизонту 140. Длина спуска 60 м. Коэффициент трения скольжения саней 0,14. Определить:

а) ускорение саней при движении с горы,t2

б) скорость в конце спуска,

в) время спуска,

г) кинетическую энергию в конце спуска,

д) какое расстояние прокатятся сани после спуска по горизонтали,

е) сколько времени продолжалось движение по горизонтали,

ж) ускорение при движении по горизонтальному участку пути.

(Ответ: 1,04 м/с2; 11,2м/с; 10,7с; 7620 Дж; 45,3 м; 8 с; 1,4 м/с2 )

Задача 33.

Скользящие с горы сани за время t  прошли путь L, скорость санок за это время возросла в три раза. Определите коэффициент трения, если угол наклона горы равен α.  (Ответ:  )

Задача 34.

Сани массой m 1 скользят по гладкому льду со скоростью V 1. На них перпендикулярно направлению движения прыгает спортсмен массой  m 2 c горизонтальной скоростью V 2. Чему равен импульс саней со спортсменом?

(Ответ:   )

Задача 35.

Определить работу силы трения при перемещении на старте боба массой 70 кг на расстояние 5 м по горизонтальной поверхности под действием силы параллельной этой поверхности, коэффициент трения 0,3.

(Ответ: -1050 Дж)

Задача 36.

Пассажирский лайнер (гостиница ) длиной 480 м и шириной палубы 40 м может принять на борт около 1970 пассажиров и 1040 членов экипажа. Сила тяжести, действующая на судно 2304000 кН. Какой объем вытесняет это судно, определить какую осадку оно имеет?    (Ответ: 230400 м3; 12м)

Задача 37.

 В  гостиничном комплексе в плавательном бассейне длиной 25 м, шириной 12 м, налита вода высотой столба 3 м. Определить давления жидкости на дно в плавательном бассейне. (Ответ: 29,4 кПа)

Задача 38.

Человек, масса которого 100 кг, способен оттолкнуться от края бассейна с силой 2,5 кН.  Какую скорость можно приобрести при таком толчке за 0,1 с? Определить путь, пройденный человеком под  действием силы?  (Ответ: 2,5 м/с; 0,13 м)

Задача 39.

 Гостиница «Чайка» г. Сочи многоэтажная, поэтому в ней жители пользуются лифтом. Вес человека в неподвижном лифте равен 600Н. Когда его измерили в движущемся лифте, он оказался равным: а)540Н; б)  720 Н. Определите ускорение, с которым двигался лифт. Что можно сказать о направлении вектора ускорения? Что можно сказать о направлении вектора скорости?  (Ответ: 0,98 м/с2, ускорение - вниз; -1,96 м/с2, ускорение – вверх; вектор  скорости в обоих случаях может быть направлен как вверх, так и вниз.)

Задача 40.

Ребенок раскачивается на качелях «Лодочка». При максимальном удалении от положения равновесия его центр масс поднимается на 80 см. Какова максимальная скорость движения ребенка?  (Ответ: 4 м/с)

Задача 41.

Туристы катаются на колесе обозрения диаметром 20 м, скорость движения которого 15 мин за 1 круг. Определите скорость кресла,  на котором сидит человек, ускорение человека на карусели, период и частоту вращения колеса.

(Ответ: 4 м/с; 1,6 м/с2; 16,7 с; 0,06 с -1)

Задача 42.

Человек массой 60 кг катается на карусели «Цепи». Найдите значение силы упругости, действующей на человека  при его движении в горизонтальной плоскости со скоростью 10 м/с по окружности радиусом 12 м.               (Ответ: 780 Н)

Список литературы.

1.Спорт. Энциклопедия. М., «Росмен», 1996.

2.История открытий. Энциклопедия. М., «Росмен», 1995.

3.С.И. Ильин, В.А. Никитенко, А.П. Прунцев. Сборник задач по физике.  М., «Высшая школа», 2001.

4.Л.А. Кирик . Физика 9 класс. М., «Илекса», 2003.

5.Л.А. Курочкин, Дидактический материал. 9 класс. М., «Школа – XXI век», 2001.

6. Л.А Кирик. Физика. Механика. Дидактический материал. М.,  «Илекса», 2001.

7.Г.А. Мякишев. Физика. Механика, М., Просвещение, 2000.

8.Энциклопедия для детей. Техника. М., Аванта, 2000.

9. Н.И. Гольдфарб. Сборник вопросов и задач по физике. М., «Высшая школа», 1986.

10.А.С. Богатин. Пособие для подготовки к ЕГЭ. Ростов н /Дону: Феникс, 2003.

11. Н.К.Ханнанов, Г.Г.Никифоров, В.А. Орлов. ЕГЭ-2007. Физика: Сборник заданий. М.: Просвещение, Эксмо, 2007.

12. А.И.Семке. Нестандартные задачи по физике.- Ярославль: Академия развития, 2007.