ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ 10 класс "МЕХАНИКА"
методическая разработка по физике (10 класс) на тему

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА 1. Урок 1

                Введение

Физика изучает самые простые, но и, вместе с тем самые общие явления природы, без которых невозможно постичь сущность явлений, изучаемых другими науками: географии, астрономии, химии, биологии и других.

Впервые понятие физика встречается в работах Аристотеля в 4 веке до н.э. physis – (греч.) природа

Физика – наука об окружающем нас мире. Окружающий нас мир материален.

Материя: вещество и поле. Материя непрерывно движется – изменяется.

Предметы окружающие нас называют физическими телами, они имеют форму и объем.

Изменения, происходящие с физическими телами, называют явлениями.

Явления: химические – изменение состава вещества (сжечь спичку);

                физические – без изменения состава вещества (сломать спичку).

Физика изучает явления: механические; тепловые; электрические; магнитные; световые.

Во всем мире наблюдаются глубокие качественные перемены в основных отраслях техники. Огромный вклад в развитие техники вносят естественные науки. В современном естествознании физика является одной из лидирующих наук. Физика стоит у истоков преобразований во всех областях техники. На основе ее достижений перестраиваются энергетика, связь, транспорт, строительство, промышленное и сельскохозяйственное производство.

Физические явления и тела отличаются друг от друга по различным признакам.

Количественная и качественная характеристика физического тела или явления называется физической величиной.

В 1960 году на 11 Международной генеральной конференции по мерам и весам была утверждена Международная система единиц (СИ).

Система единиц состоит из основных единиц, определяемых с помощью эталонов, и производных единиц, определяемых через основные единицы измерения с помощью физических законов.

Производными единицами измерения называются единицы измерения, не являющиеся основными. Производные единицы измерения получаются из основных единиц с помощью формул физических законов.

Не всегда удобно использовать основные единицы измерения.

Десятичные приставки – это названия десятичных кратных или дольных единиц, каждой из которых соответствует множитель в виде степени числа 10 с целым показателем. 

Если в условии задачи встречаются десятичные приставки, то при краткой записи условия задачи следует эти приставки заменить соответствующими множителями.

Измерить физическую величину – это означает сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу измерения этой величины.

Прямым измерением называется непосредственное сравнение с мерой измерения.

Для измерения размера предмета используются мерные линейки, откалиброванные по эталону длины.

Косвенным измерением называется измерение не самой физической величины, а другой физической величины, связанной с измеряемой физической величиной известным физическим законом, записанным в виде математической формулы.

Измерение силы с помощью пружинного динамометра является косвенным измерением. Измеряя величину деформации пружины, мы по закону упругости Гука, зная жесткость пружины, находим силу упругости и, как следствие третьего закона Ньютона, определяем равную ей по величине внешнюю силу, действующую на пружину:

Естественно, используя известные эталонные силы, мы можем заранее проградуировать шкалу пружинного динамометра в ньютонах. Тогда мы не будем использовать формулу закона упругости, а непосредственно по шкале динамометра определим величину силы. В этом случае измерение можно считать прямым.

Для измерения физических величин часто используются приборы со шкалами. Для таких приборов вводится понятие цены деления.

Если шкала является линейной (равномерной), то цена деления определяется как отношение диапазона измеряемой величины к числу делений шкалы.

Максимальное значение измеряемой данным прибором величины называется пределом измерения.

Задание: Ознакомится с основными единицами системы СИ.

Вопросы: 1. Что называют физикой?

2. Что называют материей?

3. Признаки физического явления.

4. Перечислить разделы физики.

5. Что называют физической величиной?

Учебник: Прочитать стр. 5-9, выписать в тетрадь и выучить выделенные определения и правила, ответить на вопросы устно.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА 2. Урок  2.

Механическое движение

План:

1. Задача механики.
2. Система отсчета.
3. Материальная точка.
4. Прямолинейное движение.
5. Скорость и ускорение.

1. Задача механики.

Первым разделом физики является механика. В классической механике, которая была развита в трудах Галилея и  Ньютона.

пространство обладает следующими свойствами:

• оно существует само по себе и является вместилищем физических тел,
• не оказывает на тела никакого влияния и не подвергается воздействию тел,
• повсюду одинаково и не меняется с течением времени,
• не имеет границ,
• описывается геометрией Евклида и обладает тремя измерениями;

время обладает следующими свойствами:

• существует само по себе,
• ход времени всегда и везде равномерен и одинаков,
• не имеет начала и не будет иметь конца,
• изменяется от настоящего к будущему.

Классическая механика описывает тела больших масс (в сравнении с массами элементарных частиц), движущихся с малыми скоростями ( скоростями много меньшими скорости света с=300 000 км/с).

Классическая механика в свою очередь подразделяется на кинематику, динамику, законы сохранения.

Кинематика – раздел механики, который описывает движение тел при помощи математических уравнений, не указывая причин, побудивших тело прийти в движение.

Основная задача механики – определение положения тела в пространстве в любой момент времени.

2. Система отсчета.

Окружающий нас мир материален. Материя непрерывно движется. Самое простое движение материи – механическое движение.

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

Например, автомобиль движется из пункта А в пункт В (относительность движения).

Телом отсчета называют тел,  относительно которого рассматривается покой или движение.

Система отсчета – это совокупность тела отсчета, системы координат, связанной с ним, и способа измерения времени.

3. Материальная точка.

Поступательным движением называют движение тела, при котором все его точки движутся одинаково.

Материальной точкой называют тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.

Траектория – линия, вдоль которой движется тело (понятие относительное).

Путь – длина траектории (понятие относительное). (Ѕ).

Перемещение – направленный отрезок, начало которого совпадает с начальным положением тела, а конец с последующими (понятие относительное). ( Ѕ ).

Например, рассмотрим движение точек пропеллера самолета, летящего горизонтально. Относительно самолета точки описывают окружность, а относительно Земли их траектория – спираль.

4. Прямолинейное движение.

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Равнопеременным движением называют движение, при котором за любые равные промежутки времени скорость тела изменяется на одну и туже величину.

Если скорость увеличивается, то движение называют равноускоренным, если уменьшается – равнозамедленным.

5. Скорость и ускорение.

 Скорость – это физическая величина, равная отношению перемещения тела за некоторый промежуток времени к этому промежутку.

Ускорение – это физическая величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое произошло это изменение.

Ускорение характеризует быстроту изменения скорости.

ФОРМУЛЫ

Свободное падение является примером равноускоренного движения, движение тела брошенного вертикально вверх – равнозамедленного.

Свободным падением называется падение тел из состояния покоя без учета сопротивления воздуха, только под действием силы тяжести.

g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения.

Задания:

Вопрос: Мимо стоящего на обочине дороги человека проезжает колонна велосипедистов, движущихся с одинаковой скоростью относительно земли.

• Движется ли каждый велосипедист относительно наблюдателя?
• Движутся ли велосипедисты относительно друг друга?
• Движется ли наблюдатель на обочине относительно велосипедистов?

Вопрос: Покажите вид траектории точек обода колеса движущегося поступательно автомобиля относительно оси колеса и относительно дороги.                                                   vх , м/с

Вопрос: На рисунке дан график проекции скорости тела.

• Какое это движение?                                                                          
• В каком направлении движется тело?                                            
• Чему равна проекция ускорения тела?                                              1                                                            t, с
• Чему равна начальная скорость тела?                                               0
• Какое перемещение совершило тело за 4 с, за 6 с?                         -1       1        
• Какой путь прошло тело за 4 с, за 6 с?        

Вопрос: Что означает ускорение тела равно 2 м/с2?

Вопрос: Ускорение тела направлено противоположно скорости. Что происходит с модулем скорости?

Пример решения задачи: Велосипедист движется под уклон с ускорением 0,3м/с2. Какую скорость приобретет велосипедист через 20 с, если его начальная скорость равна 4 м/с?

a = 0,3м/с2     v2= v1+а·t      

t =  20 с            

v1= 4 м/с       v2=10 м/с

v2-?    

Решить задачи в тетради

Задача №1: Поезд через 10 с после начала движения приобретает скорость 0,6 м/с. Через сколько времени от начала движения скорость поезда станет равна 3 м/с?

Задача №2: Тело, брошенное вертикально вверх, упало на землю через 4 с. С какой начальной скоростью было брошено тело? Чему равна максимальная высота подъема? Чему равна конечная скорость тела в момент прикосновения к земле?

Учебник: Прочитать §1 – 14, выписать в тетрадь и выучить выделенные определения, ответить на вопросы к параграфам, ознакомиться с примерами решения задач.

Решить в тетради соответствующие образцы заданий ЕГЭ.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА 3. Урок 3.

Равномерное движение по окружности

Движение является криволинейным при любых углах между векторами скорости и ускорения, кроме 00 и 1800.

                                                                                                                                                                                    v 

Траекторией такого движения является кривая линия.

Скорость криволинейного движения в данной точке траектории направлена по касательной.

Равномерным движением по окружности называют движение, при котором модуль скорости остается постоянным, а направление движения изменяется.

Например, при заточке инструмента на точильном круге раскаленные частички отлетают со скоростью, которую они имели в момент отрыва (в любой точке траектории мгновенная скорость направлена по касательной в этой точке).

Период – это промежуток времени, за который тело совершает один полный оборот. [T]= 1с.

Частотой называется величина,  равная числу оборотов, которое тело совершает в единицу времени. 

[ν]=1/с=с-1.

Угловой скоростью называется величина равная углу поворота в единицу времени.  [ω]= 1 рад/с.

ω=2·π·ν – связь между угловой скоростью и частотой;

v=ω·R – связь между линейной и угловой скоростью.

Центростремительное ускорение.

Центростремительным ускорением называют ускорение вращательного движения, которое направлено по радиусу к центру окружности. [ацс]= 1 м/с2.

В любой момент времени вектора скорости и ускорения равномерного движения по окружности составляют угол 900, поэтому траекторией движения является окружность, изменяется только направление скорости, е емодуль остается постоянным.

Задания:

Вопросы: Как направлена средняя скорость перемещения при движении материальной точки по окружности?

• Во сколько раз отличаются период минутной стрелки от периода часовой?                                        
• Частота движения материальной точки по окружности возросла в 3 раза. Как изменилась скорость?
• Период при движении материальной точки по окружности уменьшился в 1,5 раза. Как изменилась скорость?
• Тело движется по окружности. Как изменится центростремительное ускорение, если период уменьшится в 2 раза, а радиус окружности останется неизменным?

Пример решения задачи: Найти частоту обращения Луны вокруг Земли.

Т=27 сут 7 ч 43 мин      2 360 580 с    ν =1/T

ν - ?                                                        ν =4,2·10-7 1/с

Решить задачи в тетради

Задача №1: Определить центростремительное ускорение и период вращения точек на ободе колеса, если линейная скорость вращения 10 м/с, а радиус 50 см?

Задача №2: Мальчик вращает в вертикальной плоскости камень на веревке длиной 0,5 м, совершая 3 оборота/с. На какую высоту взлетит камень, если веревка оборвется в момент, когда скорость камня направлена вертикально вверх?

Задача №3: Каково центростремительное ускорение поезда движущегося по закруглению  радиусом 800 м со скоростью 20 м/с?

Задача №4: Радиус рабочего колеса гидротурбины в 8 раз больше, а частота обращения в 40 раз меньше, чем у паровой турбины. Сравнить скорости и центростремительные ускорения точек на ободе колес турбин.

Учебник: Прочитать §15 – 17, выписать в тетрадь и выучить выделенные определения, ответить на вопросы к параграфам, ознакомиться с примерами решения задач.

Решить в тетради соответствующие образцы заданий ЕГЭ.

Решить задачи в тетради:

1. Тело свободно падало в течение 10 с. Определить высоту и конечную скорость падения.
2. Тело свободно падало с высоты 500м. Определить время и конечную скорость падения.
3. Посадочная скорость самолета 135 км/ч, а длина его тормозного пути 500 м. Определить время торможения по посадочной полосе и ускорение самолета.
4. Поезд движется со скоростью 72 км/ч. При торможении до полной остановки он прошел путь в 200 м. Определить ускорение и время, в течении которого совершается торможение.
5. Рабочее колесо паровой турбины вращается с угловой скоростью 50 рад/с, его радиус 2 м. Определить центростремительное ускорение и период вращения точек на ободе колеса.
6. Каковы частота и центростремительное ускорение точки на ободе колеса велосипеда радиусом 40 см, движущегося со скоростью 14,4 км/ч?

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА 4. Уроки 4-7.

Динамика

План:

1. Задача динамики.
2. Законы Ньютона.
3. Силы в природе.
4. Лабораторная работа №1 «Изучение движения тела по окружности».

1. Задача динамики.

Динамика – раздел механики, который изучает причины сохранения или изменения скорости движения тел.

В основе динамики лежат три закона, открытые английским физиком И. Ньютоном. Эти законы образуют фундамент классической механики.

2. Законы Ньютона.

Первый закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело сохраняет состояние покоя или движется равномерно прямолинейно, если на него не действуют другие тела или их действия скомпенсированы.

Такие системы называют инерциальными.

Инертность – свойство тела противится изменению скорости, от которого зависит величина приобретаемого им ускорения при взаимодействии с другими телами.

Массой тела называется физическая величина, которая является количественной мерой инертности.

[m]=1кг

Силой называется физическая величина, которая является количественной мерой действия одного тела на другое и указывающая направление этого действия. [F]=1Н

Второй закон Ньютона: Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. F= m·а

Направление силы совпадает с направлением ускорения.

Равнодействующей сил называют силу, которая оказывает на тело такое же действие, как и все приложенные к телу силы вместе.

Равнодействующая сила равна векторной сумме всех сил, действующих на тело.

Третий закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению. F12 = - F21

3. Силы в природе.

Гравитационные силы.

Закон всемирного тяготения: Тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

G ≈ 6,67·10-11 Н·м2/кг2 – гравитационная постоянная.

Сила тяжести – сила притяжения к Земле, частный случай гравитационных сил. F = m · g

Сила упругости – это сила, восстанавливающая то состояние тела, которое было до деформации.

Закон Гука: Сила упругости, возникающая при упругих деформациях, прямо пропорциональна удлинению тела и направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела при деформации. Fупр = - k ·Δx

[k]=1 Н/м – коэффициент жесткости тела (пружины), зависит от размеров и материала тела.

Весом тела  называется сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле.

Если тело покоится или движется равномерно прямолинейно, то вес равен силе тяжести и называется нормальным весом.    P = m · g

Если тело движется с ускорением вверх, тогда его вес: P = m·g+ m·а.

Перегрузка – увеличение веса тела в результате движения с ускорением вверх (m·а).

Если тело движется с ускорением вниз, тогда его вес: P = m·g - m·а.

Состояние невесомости наступает при свободном падении  m·g = m·а, P =0.

Сила трения – это сила, возникающая при непосредственном соприкосновении поверхностей тел, и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.

Сила трения покоя возникает тогда, когда на тело начинает действовать сила, стремящаяся вывести его из состояния покоя.

Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе реакции опоры (равной силе нормального давления) и зависит от рода и качества поверхностей соприкасающихся тел.

Fтр = μ · N

μ – коэффициент трения скольжения.

4. Лабораторная работа №1 «Изучение движения тела по окружности».

Лабораторная работа №1 «Изучение движения тела по окружности» выполняется по инструкции на стр.393 учебника в тетради для лабораторных работ.

Задания:

Решить задачи в тетради:

Задача №1: Какая сила требуется, чтобы телу массой 12 кг сообщить ускорение 30 м/с2?

m =12 кг          F= m•а

a= 0,3м/с2       F = 360 Н   

F - ?  

Задача №2: Горизонтальная равнодействующая сила, действующая на автомобиль, приводит его в равноускоренное движение. За 30 с автомобиль проходит путь 260 м. Чему равна эта сила, если масса автомобиля 2 т?

v0 =0                       F= m•а

t =30 c

S =260 м

m =2 т        

F - ?  

Задача №3: Два человека тянут сани равномерно так, что сила натяжения обеих веревок одинакова и равна 10 Н, угол между веревками 600. Найти силу сопротивления?

F1 = F2=10 Н                              F1

α =600                    Fс                         2Fс     х

 Fс - ?                                              F2

Задача №4: Определить массу груза, который равномерно  поднимают при  помощи  троса жесткостью       50 кН/м, если он удлиняется на 1 см.

k =50 кН/м  50•103 Н/м        Fупр          Fупр -m·g =0;  Fупр =m·g

g = 9,8 м/с2                                            Fупр = k •Δx

Δx= 1 см         10-2м                   v         k •Δx= m·g ; m= k •Δx /g

 m  - ?                                    m·g            m= 50кг

Задача №5: Коробку массой 30 кг толкают перед собой с силой направленной под углом 600 к горизонту. Коэффициент трения 0,01. Определить силу тяги.

m =12 кг  

μ =0,01

α =600

g = 9,8 м/с2                             

 F - ?                                              

Задача №6: Велосипедист массой 100 кг поднимается в гору с уклоном 0,04 , с ускорением 0,05 м/с2, коэффициент трения 0,01. Определить силу тяги.

m =100 кг          

sin α =0.04

a= 0,05м/с2       

μ =0,01

F - ?  

Задача №7: Мяч массой 0,5 кг после удара, длящегося 0,02 с, приобретает скорость 10 м/с. Найти среднюю силу удара.

Задача №8: Найти удлинение буксирного троса с жесткостью 100 кН/м при буксировке автомобиля массой 2т с ускорением 0,5 м/с2. Трением пренебречь.

Задача №9: Упряжка собак  при движении саней по снегу может  действовать  с максимальной силой 0,5 кН. Какой массы сани с грузом может перемещать упряжка, двигаясь равномерно, если коэффициент трения равен 0,1.

Учебник: Прочитать §18 – 37, выписать в тетрадь и выучить выделенные определения, ответить на вопросы к параграфам, ознакомиться с примерами решения задач.

Решить в тетради соответствующие образцы заданий ЕГЭ.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА 5. Уроки 8-10.

Законы сохранения

План:

1. Закон сохранения импульса.
2. Работа и энергия.
3. Закон сохранения и превращения энергии.
4. Мощность. КПД.
5. Равновесие тел.

1. Закон сохранения импульса.

Импульсом тела называется величина равная произведению массы тела на его скорость. p = m · v.

Импульс силы действующей на тело, равен произведению силы на время, в течении которого сила действовала на тело. F ·t.

Замкнутая система тел – это совокупность тел, взаимодействующих между собой, но не взаимодействующих с другими телами.

Закон сохранения импульса: Векторная сумма импульсов тел замкнутой системы остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы.

m1 · v1+ m2 · v2 = m1 · v1I+ m2 · v2I   

2. Работа и энергия.

Механическая работа равна произведению модуля силы на модуль перемещения и на cos угла между этими векторами. [A] = 1 H· 1 м = 1 Дж.

A = F · S · cos α

Если тело (или система тел) способно в данных условиях совершить работу, то говорят, что оно обладает механической энергией. [Е] = 1 Дж.

Кинетической энергией называется энергия, которой обладают тела вследствие своего движения.

Потенциальной энергией называется энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей одного и того же тела и зависящая только от их взаимного расположения.

3. Закон сохранения и превращения энергии.

Полной механической энергией системы называется сумма кинетической и потенциальной энергий в какой-то момент времени. Е= Ek+ Ер

Закон сохранения и превращения энергии: Полная механическая энергия  замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы.

Ek1+ Ер1 = Ek2+ Ер2

4. Мощность. КПД.

Мощностью – называется величина равная отношению совершенной работы к промежутку времени, за который она совершена. [N] = 1 Вт.

Коэффициент полезного действия показывает какая часть всей работы, выполняемой механизмом, может быть использована полезно.

Задания:

Вопросы:

1. Что называют импульсом тела?
2. Что называют импульсом силы?
3. Сформулировать закон сохранения импульса.
4. Дать определение понятий работа, энергия.
5. Что называют кинетической энергией?
6. Что называют потенциальной энергией?
7. Сформулировать закон сохранения и превращения энергии.
8. Дать определение понятий мощность, КПД.

Учебник: Прочитать §38 – 52, выписать в тетрадь и выучить выделенные определения, ответить на вопросы к параграфам, ознакомиться с примерами решения задач.

Решить в тетради соответствующие образцы заданий ЕГЭ.