Элективный курс по физике

Федеральное агентство по образованию

«ГОУ ВПО» Новосибирский Государственный Педагогический Университет

Физический Факультет

Кафедра педагогики и психологии

Шипунова Ольга Владимировна

Элективный курс по физике при подготовке к ЕГЭ

Курсовая работа

Руководитель:

Ильина И.Ю.

Новосибирск

2007

Оглавление

Введение  3

Элективные курсы по физике и их роль в организации профильного и предпрофильного обучения  4

Методика проектирования программы элективного курса по физике. 7

Практическая часть  9

Приложение к теме 1  40

Список литературы   55

Введение

Одной из важнейших задач основной школы является подготовка обучающихся к осознанному и ответственному выбору жизненного и профессионального пути. Условием достижения этой задачи является последовательная индивидуализация обучения и предпрофильная подготовка на завершающем этапе обучения в основной школе. («Сборник нормативных документов по физике» под редакцией Днепрова, Аркадьева, «Дрофа»2006г.)

Для решения данной задачи в учебный план вводится новый элемент  элективный курс-это обязательный учебный предмет по выбору школьников из компонента образовательного учреждения.

Создание таких курсов:

·                   даёт ученикам возможность удовлетворить свои интересы и познавательные предпочтения, расширить круг приобретаемых знаний;

·                   отвечает запросам общества, так как помогает учащимся сориентироваться и определить профиль будущей трудовой деятельности.

Тем самым курсы в рамках обязательного образования решают проблемы актуализации и индивидуализации обучения.

На данный момент огромное количество программ элективных курсов уже разработано и опубликовано в печати.

Но применение чужого опыта не может гарантировать успех, поэтому я считаю, можно и нужно создавать собственные программы элективных курсов.

Элективные курсы по физике и их роль в организации профильного и предпрофильного обучения

В концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования, утвержденной приказом Министерства образования России от 18.07.02 № 2783, сформулированы цели профильного обучения, среди которых — создание условий для дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ. Для реализации этой цели необходимо использовать модель дифференциации обучения, при которой профильность достигается за счет различных комбинаций следующих учебных курсов:

·         базовые общеобразовательные курсы;

·        профильные общеобразовательные курсы;

·         элективные курсы;

·         учебная практика.

Новый элемент учебного плана — элективные курсы. В зависимости от состава «комплекта» этих курсов, может работать та или иная модель организации профильного обучения.

Элективные курсы — обязательные курсы, которые учащиеся выбирают сами из имеющегося в учебном заведении «комплекта» и входящие в состав профиля обучения на старшей ступени школы.

Примерное соотношение объемов базовых предметов, профильных и элективных курсов может быть 50%, 30%, 20% от общего числа часов учебного плана.

Выбор профильных и элективных курсов на основе базовых общеобразовательных предметов составит индивидуальную образовательную «траекторию» для каждого школьника.

Элективные курсы реализуются за счет школьного компонента образования и могут выполнять функций:

·        дополнять содержание профильного курса;

·        развивать содержание одного из базовых курсов;

·        удовлетворять разнообразные познавательные интересы школьников, выходящие за рамки выбранного ими профиля.

Элективные курсы могут выполнить еще одну важную функцию — стать «полигоном» для создания и экспериментальной проверки нового поколения учебных материалов. Так как курсы должны соответствовать запросам учащихся, которые их выбирают, появляется возможность на примере учебных пособий для элективных курсов отработать условия реализации мотивационной функции учебника.

В целях ориентации школьников на выбор профиля обучения на старшей ступени предусматривается проведение в IX классах основной школы предпрофильной подготовки. Для этого в базисном учебном плане выделяется 2 ч в неделю (68 ч в год) на специально организованные краткосрочные (от месяца до полугодия) курсы. Их цель — самоопределение учеников относительно профиля обучения в старших классах.

В течение учебного года ученик может прослушать 8 разных видов курсов (при их месячной продолжительности), 4 вида курсов (длительностью в одну учебную четверть) или 2 вида курсов (при их продолжительности в одно учебное полугодие).

Можно условно выделить следующие типы элективных курсов:

I.     Предметные курсы, задача которых — углубление и расширение знаний по предметам (в частности, по физике), входящим в базисный учебный план школы.

II.     Межпредметные элективные курсы, цель которого углубление знаний учащихся о природе. Примерами таких курсов естественно-научного профиля могут быть: «Основы космонавтики», «Физика космоса», «Элементы астрофизики», «Естествознание», «Элементы биофизики», «Элементы химической физики», «Биохимическая физика» и др.

Межпредметные курсы типа «Естествознание» могут проводиться в основной школе как оказание помощи учащимся в выборе профиля обучения в старших классах. В профильной школе такие курсы могут выполнять двоякую функцию:

·        быть компенсирующим курсом для классов гуманитарного и социально-экономического профилей;

·        быть обобщающим курсом для классов естественно-научного профиля. Примером такого обобщающего элективного курса может быть: «Эволюция естественно-научной картины мира».

Элективные курсы по физике можно разделить на несколько групп:

1.                  Элективные курсы повышенного уровня, направленные на углубленное изучение физики, имеющие как тематическое, так и временное согласование с профильным курсом физики. Выбор такого элективного курса позволит изучить физику на углубленном уровне.

2.                  Элективные спецкурсы, в которых углубленно изучаются отдельные разделы профильного курса физики. Примерами таких курсов могут быть: «Механика», «Строение и свойства вещества», «Термодинамика», «Волновая оптика», «Специальная теория относительности», «Физика атома и атомного ядра» и др. Ясно, что в элективных курсах этого типа выбранная тема изучается более глубоко, чем при выборе курса повышенного уровня.

3.                  Элективные спецкурсы, в которых углубленно изучаются отдельные разделы основного курса, не входящие в обязательную программу курса физики. Примерами таких курсов могут быть: «Гидро- и аэродинамика», «Уравнения Максвелла», «Физика плазмы», «Элементы квантовой механики» и др.

4.                  Прикладные элективные курсы, цель которых — знакомство учащихся с важнейшими путями и методами применения знаний по физике на практике, развитие интереса учащихся к современной технике и производству. Приведем возможные примеры таких курсов: «Физика и компьютер», «Курс прикладной физики с изучением основ механизации производства», «Курс прикладной физики на материале автоматики», «Курс прикладной физики на материале сельскохозяйственного производства», «Техника и окружающая среда» и др.

5.                  Элективные курсы изучения физических методов познания природы. Примерами таких курсов могут быть: «Измерения физических величин», «Фундаментальные эксперименты в физической науке», «Школьный физический практикум: наблюдение эксперимент, моделирование», «Методы физико-технических исследований», «Как делаются открытия в физике», «Физико-техническое моделирование» и т.д.

6.                  Элективные курсы по истории физики и астрономии.

7.                  Элективные курсы по решению физических задач, в том числе составлению и решению задач на основе физического эксперимента.

К элективным курсам предъявляются особые требования, направленные на активизацию самостоятельной деятельности учащихся, что реально возможно, поскольку эти курсы не связаны рамками образовательных стандартов и какими-либо экзаменационными материалами.

При работе в условиях профильной школы нельзя забывать о главной задаче российской образовательной политики — обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.

Таким образом, современная школа не должна отказываться от цели приобретения учениками знаний, умений, навыков (ЗУНов), но должна считать приоритетным направлением деятельности — развитие школьников, обучение их решению учебных и жизненных проблем, умению учиться.

Элективные курсы связаны с приобретением учащимися общеучебных умений (например, с освоением способов анализа информации, приемов конструирования сообщения, способов совместной деятельности, решения проблем и т.д.).

В учебниках для элективных курсов весьма желательно использовать ссылки на внешкольные источники информации (включая компьютерные сети) и на образовательный опыт, приобретенный вне рамок школы (дополнительное образование, самообразование, социально творческая деятельность).

Возможна адаптация наиболее удачных существующих курсов по выбору в различных странах мира к условиям России. С этой целью необходимо изучить опыт проведения элективных курсов в развитых странах и отобрать пособия, получившие широкое распространение.

Полезно также опираться на 30-летний опыт существования системы факультативных занятий в СССР. Тогда были созданы десятки программ разных факультативных курсов и, хотя не все из них стали массовыми, среди них было много весьма достойных, к тому же обеспеченных учебными пособиями для учащихся и методическими пособиями для учителей.

При изучении элективных курсов появляется возможность реализовать современную тенденцию, заключающуюся в том, что усвоение предметного содержания из цели образования превращается в средство такого эмоционального, социального и интеллектуального развития ребенка, которое обеспечивает переход от обучения к самообразованию.

Методика проектирования программы элективного курса по физике.

Если правильно выстроить образовательный процесс, то можно добиться 95%качества обучения (П.П.Беспалько).

Гарантию достижения образовательных целей обеспечивают педагогические технологии – системная совокупность личностных, технических и методических средств, используемых для достижения поставленных целей. (М.В.Кларин)

Педагогическая технология – это совокупность идей, которые предусматривают особое инструментальное управление образовательным процессом, гарантирующее достижение поставленных целей

Педагогические технологии обладают признаками концептуальности (идеи), системности, управляемости, эффективности (Г.К.Селевко).

Для создания педагогического инструментария, гарантирующего достижение целей, необходимо:

·        Конкретизировать образовательную цель.

·        Подготовить учебный материал и организовать весь ход обучения в соответствии с поставленными целями.

·        Предусмотреть оценку текущего результата с целью коррекции образовательного процесса.

·        Продумать оценку качества обучения.

Необходимо также, продумать процессную систему совместной деятельности учащихся и учителя по проектированию, организации, ориентированию и корректированию образовательного процесса с целью достижения результата при комфортных условиях участников. ( Шамова ).

Использование нетрадиционных образовательных технологий позволяет выполнить следующие требования к элективным курсам:

·        ориентация курса на результат осуществляется через приоритет самостоятельной деятельности, на которую отводится 80-90% учебного времени;

·        выявление и развитие способностей и склонностей учащихся осуществляется через дифференциацию и индивидуализацию образовательного процесса.

Требования к оформлению программы элективного курса.

1.             Пояснительная записка (назначение, особенности, требования, характер задач).

2.             Конкретные цели:

·                                       знает;

·                                       умеет;

·                                       демонстрирует;

·                                       владеет.

3.             Основное содержание (тематический план).

4.             Основные понятия курса (понятийный аппарат: законы, закономерности, понятия).

5.             Форма организации занятий (проекты, лекции, экспериментальные занятия).

6.             Формы итогового контроля:

·                           Инвариантная часть (тест с вариантами ответа, тесты по ЕГЭ);

7              Требования к результатам освоения программы элективных курсов (зачёт- незачёт):

·                                      тест (не менее 50%);

8              Список литературы

Практическая часть

Пояснительная записка

Элективный курс «Подготовка к ЕГЭ по физике» рассчитан на учащихся 11 классов профильной школы и предполагает совершенствование подготовки школьников по освоению основных разделов курса физики.

Цели курса:

Ø Развитие интереса к физике и решению физических задач;

Ø Совершенствование полученных в основном курсе знаний и умений;

Ø Формирование представления о постановке, классификации, приемах и методах решения школьных физических задач.

Программа элективного курса составлена с учетом требований государственного образовательного стандарта, согласована с содержанием рабочей программы по курсу физики старшей школы.

Методическое обеспечение элективного курса:

1.     Громов С.В. Физика-10,Физика-11,:М.:Просвещение,2004.

2.     Мининович А..Ю. ,Рябинский Н.С. , Единый государственный экзамен, Физика, практикум по выполнению типовых тестовых заданий ЕГЭ.М.:Экзамен,2005.

3.     Тренин А.Е., Никеров В.А.., Готовимся к экзамену по физике. М.:Айрис-пресс,2004.

4.     Единый государственный экзамен 2006.Физика.Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся,М.:Интеллект-Центр,2006.

Элективный курс рассчитан на 32 учебных часа:

Программа курса разделена на несколько разделов. Первый раздел знакомит школьников со сведениями о ЕГЭ, дает представление о видах заданий, последовательности и способах их выполнения, общих положениях о ЕГЭ. В процессе занятий школьники знакомятся

Содержание программных тем состоит из трех компонентов. Во-первых, в ней определены задания по содержательному признаку; во-вторых, выделены характерные задания, или задачи на отдельные приемы; в-третьих, даны указания по организации определенной деятельности с заданиями. Задания подбираются с учетом возможностей обучающихся. На занятиях применяются как коллективные, так и индивидуальные формы работы. В итоге школьники могут выйти на теоретический уровень решения задач и выполнения заданий: решение по определенному плану, владение основными приемами решения, осознание деятельности по решению задачи, самоконтроль и самооценка, моделирование физических явлений и т.д.

Содержание курса.

11 класс (1 час в неделю, 32 часа)

№	Тема
1	Что такое единый государственный экзамен?
2	Движение и его характеристики. Прямолинейное движение.
3	Движение в плоскости.
4	Силы в механике.
5	Законы Ньютона.
6	Статика и гидростатика.
7	Законы сохранения импульса. Работа и Энергия.
8	Законы сохранения механической энергии.
9	Механические колебания.
10	Механические волны.
11	Экспериментальные основы МКТ.
12	Идеальный газ.
13	Первый закон термодинамики. Термодинамика изопроцессов.
14	Тепловой двигатель. Второй закон термодинамики.
15	Агрегатные  состояния вещества.
16	Законы электростатики. Характеристики электрического поля.
17	Конденсатор.
18	Законы постоянного тока.
19	Токи в средах. Электротехнические устройства.
10	Магнитное поле. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
21	Электромагнитная индукция.
22	Геометрическая оптика.
23	Волновые свойства света.
24	Основы специальной теории относительности (СТО).
25	Квантовая теория света.
26	Строение атома. Атомные спектры.
27	Ядерная физика.
28	Методы научного познания и физическая картина мира.
29	Написание пробного варианта ЕГЭ.(3 часа)
30	Анализ итогов пробного ЕГЭ.

Тема №1: Что такое единый государственный экзамен?

План занятия:

1.     Ознакомление учащихся с основными понятиями, документацией по ЕГЭ, спецификацией, особенностями выполнения, правилами проведения и проверки, демонстрация образца (бланка), разбор оценивания заданий.

2.     Просмотр учащимися индивидуально и по группам документов.

3.     Обсуждение возникших вопросов у учащихся.

4.     Задание на дом.

Д/З: Повторить механику

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

СПЕЦИФИКАЦИЯ

экзаменационной работы по физике единого государственного экзамена 2007 года

(подготовлена Федеральным государственным научным учреждением «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»)

Назначение экзаменационной работы – оценить общеобразовательную подготовку по физике выпускников XI (XII) классов общеобразовательных учреждений с целью государственной (итоговой) аттестации и отбора выпускников для поступления в средние специальные и высшие учебные заведения.

Документы, определяющие содержание экзаменационной работы. Содержание экзаменационной работы соответствует:

·          Обязательному минимуму содержания основного общего образования по физике (Приказ Минобразования России № 1236 от 19.05.1998 г.).

·          Обязательному минимуму содержания среднего (полного) общего образования по физике (Приказ Минобразования России № 56 от 30.06.1999 г.).

·          Федеральному компоненту государственного стандарта основного общего и среднего (полного) образования по физике, профильный уровень (Приказ Минобразования России № 1089 от 05.03.2004 г.).

При этом учитываются:

o «Требования к уровню подготовки выпускников основной школы по физике» (Оценка качества подготовки выпускников основной школы по физике). М.: Дрофа, 2000 г.

o «Требования к уровню подготовки выпускников средней (полной) школы по физике. Уровень В» (Оценка качества подготовки выпускников средней (полной) школы по физике). М.: Дрофа, 2001 г.

Структура экзаменационной работы.

Работа состоит из трех частей, различающихся формой и уровнем сложности заданий (см. таблицу 1).

Часть 1 содержит задания с выбором ответа. К каждому заданию дано 4 варианта ответа, из которых верен только один.

Часть 2 содержит задания, по которым требуется дать краткий ответ в виде числа.

Часть 3 содержит задания, по которым необходимо дать развернутый ответ.

Экзаменационная работа по физике для ЕГЭ-2007 содержит 40 заданий: 30 заданий с выбором ответа (часть 1), 4 задания с кратким ответом (часть 2), 6 заданий с развернутым ответом (часть 3).

Таблица 1

Распределение заданий экзаменационной работы по частям работы

№	Части работы	Число заданий	Максимальный первичный балл	Процент максимального первичного балла за задания данной части от максимального первичного балла за всю работу, равного 52	Тип заданий
1	Часть 1	30	30	57	Задания с выбором ответа
2	Часть 2	4	4	8	Задания с кратким ответом
3	Часть 3	6	18	35	Задания с развернутым ответом
Итого: 3		40	52	100

Распределение заданий экзаменационной работы по содержанию и видам деятельности.

В экзаменационной работе проверяются знания и умения из следующих разделов (тем) курса физики:

1.     Механика.

2.     Молекулярная физика. Термодинамика.

3.     Электродинамика.

4.     Квантовая и ядерная физика. Основы специальной теории относительности.

В таблице 2 дано распределение заданий по разделам (темам). Задания части 3 (задания 35 – 40) проверяют комплексное использование знаний и умений из различных разделов курса физики.

Таблица 2.

Распределение заданий по основным содержательным разделам (темам) курса физики

Разделы (темы) курса физики, включенные в экзаменационную работу	Число заданий	Максимальный первичный балл	Процент максимального первичного балла за задания данного раздела от максимального первичного балла, равного 52
Механика	11-13[1]	13-17	25-33
Молекулярная физика. Термодинамика	8-10	10-14	19-27
Электродинамика	12-14	16-20	31-38
Квантовая физика. Основы специальной теории относительности	6-8	8-10	15-19
Итого:	40	52	100

В экзаменационной работе предусматривается проверка усвоения конкретных знаний и умений по четырем видам деятельности: воспроизведение знаний, применение знаний и умений в знакомой ситуации, применение знаний и умений в измененной ситуации, применение знаний и умений в новой ситуации (см. таблицу 3). Воспроизведение требует от учащегося знания основных фактов, понятий, моделей, явлений, законов, теорий. Применение знаний в знакомой, измененной или новой ситуации включает еще и умение объяснять физические явления, анализировать физические процессы на качественном и расчетном уровне, иллюстрировать роль физики в разработке технических объектов.

Таблица 3.

Распределение заданий по видам проверяемой деятельности

Виды деятельности, проверяемые на экзамене	Число заданий	Максимальный первичный балл	Процент максимального первичного балла за задания данного вида деятельности от максимального первичного балла за всю работу, равного 52
1. Воспроизведение знаний	5	5	10
2. Применение знаний и умений в знакомой ситуации	19	19	36
3. Применение знаний и умений в измененной ситуации	10	10	19
4. Применение знаний и умений в новой ситуации	6	18	35
Итого:	40	52	100

При разработке содержания экзаменационной работы учитывается необходимость проверки усвоения элементов знаний, представленных в кодификаторе, а также проверки овладения умениями, представленными в таблице 4.

Таблица 4

Проверяемые учебные умения

1	Понимать физический смысл моделей, понятий, величин
2	Объяснять физические явления, различать влияние различных факторов на протекание явлений,  проявления явлений в природе или их использования в технических устройствах и повседневной жизни
3	Применять законы физики для анализа процессов на качественном уровне
4	Применять законы физики для анализа процессов на расчетном уровне
5	Анализировать результаты экспериментальных исследований
6	Указывать границы (область, условия) применимости научных моделей, законов и теорий
7	Анализировать сведения, получаемые из графиков, таблиц, схем, фотографий и проводить, используя их, расчеты
8	Решать задачи различного уровня сложности

Распределение заданий экзаменационной работы по уровню сложности.

В экзаменационной работе представлены задания разного уровня сложности: базового, повышенного и высокого.

В часть 1 работы включены 30 заданий, из которых 24 задания ориентированы на проверку подготовки учащихся по физике на базовом уровне. Это простые задания, проверяющие усвоение наиболее важных физических понятий и законов. 6 заданий повышенного уровня проверяют умение использовать эти понятия и законы для анализа более сложных процессов.

Четыре задания части 2 проверяют умение решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. Для выполнения этих заданий также требуется повышенный уровень подготовки школьников.

Шесть заданий части 3 проверяют умение использовать законы и теории физики в измененной или новой ситуации. Выполнение таких заданий требует применения знаний сразу из двух-трех разделов физики, т.е. высокого уровня подготовки школьников. Эти задания отражают уровень требований к вступительным экзаменам в вузы. Включение в третью часть работы сложных заданий разной трудности позволяет дифференцировать учащихся при отборе в вузы с различными требованиями к уровню подготовки.

В таблице 5 представлено распределение заданий по уровню сложности.

Таблица 5

Распределение заданий по уровню сложности

Уровень сложности заданий	Число заданий	Максимальный первичный балл	Процент максимального первичного балла за задания данного уровня сложности от максимального первичного балла за всю работу, равного 52
Базовый	24	24	46
Повышенный	10	10	19
Высокий	6	18	35
Итого:	40	52	100

Время выполнения работы.

На выполнение экзаменационной работы отводится 210 минут.

План экзаменационной работы.

Всего для формирования КИМ ЕГЭ 2007 г. используется 5 планов. Обобщенный план экзаменационной работы приведен в Приложении. Эквивалентность различных вариантов работы обеспечивается включением в варианты однотипных, примерно одинаковых по уровню трудности заданий, расположенных на одних и тех же местах в различных вариантах КИМ.

Система оценивания результатов выполнения отдельных заданий и работы в целом.

Задание с выбором ответа считается выполненным, если выбранный экзаменуемым номер ответа совпадает с верным ответом.

Задание с кратким ответом считается выполненным, если численный ответ совпадает с верным ответом.

Задание с развернутым ответом оценивается двумя экспертами с учетом правильности и полноты ответа. К каждому заданию приводится подробная инструкция для экспертов, в которой указывается, за что выставляется каждый балл — от нуля до максимального балла (3).

За выполнение экзаменационной работы выставляются две оценки: аттестационная по 5-балльной шкале и тестовая по 100-балльной. Обе оценки подсчитываются на основе баллов, выставленных за выполнение всех заданий работы, и  фиксируются в аттестате и сертификате для поступления в вузы соответственно.

Дополнительные материалы и оборудование.

Используется непрограммируемый калькулятор (на каждого ученика).

Условия проведения экзамена (требования к специалистам).

На экзамене в аудиторию не допускаются специалисты по физике. Использование единой инструкции по проведению экзамена обеспечивает соблюдение единых условий без привлечения лиц со специальным образованием по данному предмету.

Проверку экзаменационных работ (заданий с развернутыми ответами) осуществляют специалисты-предметники, прошедшие специальную подготовку для проверки заданий ЕГЭ 2007 года в соответствии с Методическими рекомендациями по оцениванию заданий с развернутыми ответами, подготовленными ФИПИ.

Рекомендации по подготовке к экзамену.

При подготовке к экзамену рекомендуется использовать:

–        учебники, имеющие гриф Министерства образования РФ;

–        пособия, включенные в перечень учебных изданий, допущенных Министерством образования РФ;

–        пособия, рекомендованные ФИПИ для подготовки к единому государственному экзамену.

Изменения в спецификации КИМ 2007 г. по сравнению с 2006 г.

В целом структура КИМ сохранена. Внесены только два изменения. Первое из них состоит в перераспределении заданий в первой части работы по тематическому признаку. Независимо от сложности (базовый или повышенный уровни) сначала будут следовать все задания по механике, затем по МКТ и термодинамике, электродинамике и, наконец, по квантовой физике. Вторым изменением является целенаправленное введение заданий, проверяющих сформированность методологических умений. В 2007г. задания А30 будут проверять умения анализировать результаты экспериментальных исследований, выраженных в виде таблицы или графика,  строить графики по результатам эксперимента, а также понимание границ применимости физических законов и теорий.

Тема №2:Движение и его характеристики. Прямолинейное движение.

План занятия:

1.     Повторение основных понятий и законов.

Основные понятия :Движение. Система отсчета. Координатный метод описания движения точки в плоскости. Закона движения. Модели тел и основные понятия при описании движения. Скорость и ускорение. Равномерное прямолинейное движение. Равноускоренное прямолинейное движение.

(Все графики и рисунки выводятся с помощью проектора и компьютера на экран)

2.     Проработка с учителем примеров заданий типа А, В, С.

3.     Задание на дом.

Д/З: Повторить динамику.

Движение. Система отсчета. Движение — это явление изменения положения тела или его частей в пространстве относительно другого тела, выбранного за тело отсчета, с течением времени.

Система отсчета — это тело отсчета, связанная с ним система координат и часы, позволяющие отсчитывать интервалы времени от начала отсчета (рис. 1).

Координатный метод описания движения точки в плоскости. Для описания движения точки в плоскости выбирают систему отсчета и задают координаты точки в данный момент времени: x(t), y(t). По ним определяют длину радиус-вектора r(t)=(x(t);y(t)) и его угол наклона а к оси ОХ. Движение описывают и другими способами.

Зависимость r(t), или x(t) и y(t) в совокупности, в алгебраической форме носит название закона движения.

Траектория в этом случае задается совокупностью точек А(х; у), т.е. пар координат, найденных по закону движения для любого момента времени t из интервала времени движения. Траектория задается в виде функции y(х), если исключить время из системы уравнений, задающих закон движения.

Модели тел и основные понятия при описании движения. Материальная точка - идеализированная модель, соответствующая физическому телу, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. На практике тело можно принять за материальную точку тогда, когда оно движется поступательно (не изменяя ориентацию относительно тела отсчета) или если его размеры оказываются намного меньше расстояний, рассматриваемых для данного движения.

Твердое тело - тело, деформациями которого при движении можно пренебречь.

Траектория - непрерывная линия, образованная множеством точек, через которые проходит движущаяся материальная точка в данной системе отсчета. Поэтому в разных системах отсчета траектория одного и того же движения имеет разную форму.

Понятие траектории используют лишь в классической механике макромира. В микромире, где движение описывается квантовой механикой, понятие траектории теряет смысл.

Путь s - это скалярная физическая величина; длина участка траектории, пройденного материальной точкой за данный промежуток времени. Единица в СИ - метр (м).

Перемещение Δr - вектор, соединяющий положения А и В движущейся материальной точки в начале и в конце некоторого промежутка времени. В общем случае модуль вектора перемещения не совпадает с длиной пройденного пути, например при движении по кривой линии (рис. 2) длина траектории s не равна | Δr |.

Скорость и ускорение. Скорость v- векторная физическая величина, равная пределу, к которому стремится отношение:

т. е. отношение перемещения Δr к промежутку времени Δt, за который оно произошло, если промежуток времени стремится к нулю. Единица в СИ - метр в секунду (м/с).

Если тело движется прямолинейно, то вдоль этой прямой выбирают направление какой-нибудь одной оси системы координат, например оси ОХ, относительно которой рассматривается движение. Если перемещение тела происходит по направлению оси, то проекция вектора скорости их положительна, если против оси, то эта проекция отрицательна.

Ускорение а - векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости и равная пределу, к которому стремится отношение:

т. е. отношение изменения скорости Аи к промежутку време­ни At, за который произошло это изменение, при стремлении промежутка времени к нулю. Единица в СИ - метр на секунду в квадрате (м/с2).

Если материальная точка движется по прямой линии, то вектор ускорения направлен в ту же сторону, что и вектор скорости, если скорость увеличивается (рис. 3, а), и в противоположную сторону, если скорость уменьшается (рис. 3, б).

Если направление оси координат ОХ совпадает с направлением начального вектора скорости, то на рисунке 3, а проекция ускорения положительна, а на рисунке 3, б проекция ускорения отрицательна.

Равномерное прямолинейное движение. Это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. При равномерном прямолинейном движении скорость тела постоянна, а ускорение равно нулю.

Это самая простая модель движения, редко встречающаяся в реальности. При таком движении координата тела может быть рассчитана по закону движения

Графиком такой зависимости на рисунке 4, а в координатах x(t) является прямая линия, тангенс угла наклона а которой задается проекцией скорости

В координатах (v, t) график движения (рис. 4, б) представляет собой прямую линию, параллельную оси времени. Площадь S под этой прямой определяет пройденный путь за некоторый промежуток времени.

Оказывается, что и неравномерное движение можно рассматривать как совокупность участков, на каждом из которых в пределах точности измерений прямолинейное движение можно считать равномерным.

Равноускоренное прямолинейное движение. Это движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, т. е. постоянно ускорение. Примерами такого движения являются свободное падение тел вблизи поверхности Земли (рис. 5, а) и скольжение шайбы по наклонной плоскости (рис. 5, б) или ее торможение на горизонтальной плоскости (рис. 5, в).

При равноускоренном прямолинейном движении координата тела меняется с течением времени в соответствии с уравнением:

которое называется законом движения. В нем х₀ - начальная координата материальной точки, v_0х - проекция начальной скорости и а_х - проекция ускорения точки на ось ОХ.

Проекция скорости на ось ОХ в этом случае меняется последующему закону:

При этом проекции скорости и ускорения могут принимать различные значения, в том числе и отрицательные.

Графики зависимости v_x(t) и x(t) представляют собой соответственно прямую (рис. 6, а) и параболу (рис. 6, б), где, как и в алгебре, по коэффициентам в уравнениях прямой и параболы можно судить о расположении графика функции относительно координатных осей.

На рисунке 6, а, б приведены графики для х₀ > 0, v_Ox > О, а_х < 0. Соответственно прямая v_x(t) имеет отрицательный наклон (tga = а_х < 0).

В точке, где тело останавливается (v_x = 0), координата достигает максимального значения, т. е. ветви параболы направлены вниз (а_х < 0). Далее тело начинает двигаться против оси ОХ.

График пройденного пути от времени s(t) совпадает с графиком x(t) - х₀, только пока x(t) возрастает (рис. 6, в). Далее путь увеличивается, хотя тело движется в противоположном направлении, а график пути строится для функции s(t) = [х(τ) - х₀] + [х (τ) - x(t)].

Примеры заданий

Задания типа А

А1. На рисунке показан аттракцион «Колесо обозрения» С каким из тел следует связать систему отсчета, чтобы траектория кабинки А была окружностью?

1)    С поверхностью Земли

2)    С колесом

3)    С самой кабинкой

4)    С любым из перечисленных тел

А2. Исследуется перемещение слона и мухи. Модель материальной точки может использоваться для описания движения

1)    только слона

2)    только мухи

3)    и слона, и мухи, в зависимости от задачи исследования

4)    ни слона, ни мухи, поскольку это живые существа

АЗ. На рисунке приведена зависимость от времени координат двух тел Ι и II, движущихся в плоскости. Какое из утверждений относительно движения тела I и тела II верно?

1)    Тела I и II встретились через 2 с после начала отсчетавремени

2)    Тела I и II встретились нарасстоянии 2 м от начала координат

3)    Тела I и II не встретились

4)    Условие задачи не позволяет ответить на вопрос однозначно

А4. Тело движется в плоскости так, что все время находится на диагонали декартовой системы координат. Какое из уравнений правильно описывает взаимосвязь между координатами тела (а > 0, в > 0)?

1)    у = ах + в

2)    у=ах

3)    у = вх2

4)    х = ау + в

А5. Материальная точка движется по окружности радиусом R = 1 м. Она перемещается из точки А в точку В (угол α= 2л/3). Чему равно перемещение точки?

1)    1 м

2)    √3 м

3)    2 м

4)    2π/3 м

А6. Дан график зависимости скорости прямолинейного движения груза от времени. Чему равен модуль вектора перемещения груза за первые 6 с движения?

1)    2 м

2)    4 м

3)    5 м

4)    6 м

A7. Человек бежит по спускающемуся вниз эскалатору и роняет в самом начале пролета эскалатора перчатку. Человек миновал пролет эскалатора за время t, а перчатка приехала к концу эскалатора за время 3t. Во сколько раз скорость движения человека больше скорости движения эскалатора?

1)    Их скорости одинаковы

2)    В 1,5 раза

3)    В 2 раза

4)    В 3 раза

А8. Тело движется с постоянной скоростью в положительном направлении оси ОХ. Модуль вектора скорости ра вен и. Если при t = 0 тело начнет набирать скорость двигаясь с ускорением, равным по модулю а, то зависимость от времени для проекции скорости на ось ОХ можно записать как

1)    v_x(t) = -v + at

2)    v_x(t) = v - at

3)    v_x(t) = -v - at

4)    v_х(t) = v + at

А9. На графике изображена зависимость координаты точки от времени.

Какой график зависимости скорости от времени отвечает этому случаю?

Задания типа В

В1. Тело совершает п = 51/3 оборотов по окружности радиусом R = 1 м, перейдя в результате из точки А в точку В (см. рис.). Найдите пройденный путь. Ответ округлите с точностью до первого знака после запятой и запишите в бланк ответов без единиц физических величин.

В2.Вертолет удаляется от аэродрома с постоянной скоростью 16 м/с на север. С какой скоростью начнет двигаться вертолет относительно аэродрома, если подует восточный ветер со скоростью 12 м/с? Ответ выразите с точностью до целых чисел.

В3.Поезд за время t₁ = 15 с увеличил свою скорость с v₁= 4 м/с до v₂ = 16 м/с, двигаясь равноускоренно. В течение следующего интервала времени t₂ = 5 с он двигался равномерно. Какой путь s прошел поезд за все время движения? Ответ запишите с точностью до целого числа.

Задание типа С

Камень брошен вертикально вверх с высоты Н. В момент времени t он оказался на высоте Н/2. Найдите начальную скорость камня, если Н = 100 м, t = 5 с.

Коды ответов к заданиям типа А

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9
1	3	4	2	2	3	3	4	3

Ответы к заданиям типа В

В1	3	3		5
В2	2	0
В3	2	3	0

Вариант решения задания типа С

Так как камень движется с постоянным ускорением g в системе отсчета, связанной с поверхностью Земли, в которой ось ОХ направлена вверх, координата камня в произвольный момент времени полета t задается выражением:

По условию в определенный момент времени t координата равна Н/2:

следовательно,

Тема №3:Движение в плоскости.

План занятия:

1.     Повторение основных понятий и законов.

Основные понятия: Сложение перемещений, скоростей и ускорений. Равномерное прямолинейное движение в плоскости. Движение тела по параболе при свободном падении. Период и частота обращения при движении точки по окружности. Линейная скорость и ее изменение при движении точки по окружности. Центростремительное ускорение.

2.      Проработка заданий типа А в парах.

3.      Проверка заданий типа А, обсуждение.

4.      Индивидуальное решение заданий типа В.

5.      Проверка заданий типа В.

6.      Совместное с учителем выполнение задания типа С.

7.      Задание на дом.

Д/З: Повторить движение в плоскости.

Сложение перемещений, скоростей и ускорений. При произвольном движении тела вектор скорости всегда направлен вдоль по касательной к траектории (рис. 1). Вектор ускорения при движении по кривой составляет некоторый не равный нулю угол с вектором скорости.

По виду траектории можно судить о направлении вектора ускорения относительно вектора скорости. Вектор ускорения всегда направлен в сторону центра кривизны траектории, т. е. внутрь закругления, как показано на рисунке 2. Например, вектор ускорения а₂ определяет направление изменения (приращения) скорости на ближайшем к рассматриваемой точке участке траектории (Av₂ =v'₂ -v₂, рис. 2).

Вектор скорости и вектор ускорения при движении тела в плоскости можно записать в виде совокупности двух скалярных величин -проекций, а можно представить в виде суммы двух векторных слагаемых, называемых составляющими вектора.

Например, вектор v₁ на рисунке 2 можно характеризовать проекциями на оси: v₁=(v_1х; v_1y), а ускорение а₁ представить в виде суммы векторов: один вдоль касательной к траектории в данной точке, другой - перпендикулярно этой касательной:

При этом первый вектор называется тангенциальной составляющей (а_т), а второй - нормальной составляющей (а_н ) (от слова «нормаль» - перпендикуляр), или центростремительным ускорением.

При решении задач часто удобно рассмотреть одно и то же движение в разных системах отсчета. Если в системе отсчета X'0'Y’ положение точки М в момент времени t (рис. 3) задается вектором r'(t), т. е. координатами конца вектора (х', у'), а точка 0' в системе отсчета XOY задается вектором R(t), то в этой системе отсчета координата точки М задается вектором r{t)=R(t)+r'(t), что и показано на рисунке.

Так как в разных системах отсчета время течет одинаково, то можно показать, что скорости и ускорения точки М в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга поступательно, связаны между собой аналогичным образом, т. е.:

где v_Q и а₀ - скорость и ускорениепоступательного движения системы отсчета X'0'Y’ относительно системы отсчетаXOY.

Равномерное прямолинейное движение в плоскости. Простейшим примером прямолинейного движения тела в плоскости является движение с постоянной скоростью: v=const.

Для случая, изображенного на рисунке 4, проекции скорости на оси координат равны:

Соответственно координаты точки со временем будут меняться по следующему закону:

Графики зависимости координаты от времени и скорости от времени аналогичны зависимости x(t) и v_x(t) при движении по прямой вдоль оси ОХ (см. тему 1). Для случая, изображенного на рисунке 4, графики показаны на рисунке

При движении точки по прямой, не совпадающей с осями координат, приходится описывать равномерное движение с помощью четырех графиков, а не двух, как было при движении вдоль оси ОХ (см. тему 1).

Часто движение в плоскости рассматривают как совокупность двух независимых движений вдоль осей ОХ и 0Y, так как в любой момент времени положение точки на плоскости можно указать, задавая либо один вектор r = (х, у), либо два вектора r₁ = (х,0) и r₂ = (0, у), которые в результате дадут следующее выражение:. Часто удобнее сложное движение представлять в виде суммы двух известных простых движений. Например, перемещение относительно Земли человека в движущемся вагоне можно описать как совокупность перемещений вагона относительно поверхности Земли и человека относительно вагона. Такой принцип описания называется сложением движений. При этом скорость в любой момент времени равна сумме ее составляющих вдоль двух осей:

где

V₁=(V_x,0);V₂=(0,V_y).

Движение тела по параболе при свободном падении. Известно, что свободное падение тела, брошенного вертикально вниз или вверх, является равноускоренным движением по прямой с ускорением g, направленным вниз. Если начальная скорость тела, равная v₀ =(v_0x,v_0y), направлена под углом а к горизонту, то она равна: v₀=(v₀cosa;v₀ sinа), а движение тела можно описать как сумму движений вдоль осей ОХ и ОY (рис. 6).

Так как ускорение g постоянно и направлено вертикально вниз, то движение тела вдоль оси ОХ является равномерным и скорость в этом случае равна v₀ cos a:

x=v₀ cosa t

Вдоль оси 0Y движение равноускоренное. Если модуль ускорения равен g, то в случае начального положения тела, изображенного на рис. 6, получим закон движения вдоль оси 0Y;

Траекторией движения тела, брошенного под углом а к горизонту, служит парабола. Для получения уравнения траектории у(х) можно выразить время t через х и подставить в зависимость y(t):

y(x)=h+x tga-gx²\2v₀²cos²a

Уравнения (1) - (4) образуют систему, которая позволяет рассчитывать координаты и скорость тела в любой момент времени при заданных начальных условиях и решать множество задач на свободное падение тела. Например, время полета тела от начала движения до падения (t_пад) находится из условия y(t_пад) = 0, а время полета тела до наивысшей точки полета (t_mах) находится из условия y(t_mах) = 0. Скорость тела в точке максимального подъема равна по модулю v_Ox а в момент падения на Землю она равна.

Графики зависимости координат и проекций скорости тела на соответствующие оси от времени совпадают с графиками для равномерного и равноускоренного движений вдоль одной оси (см. тему 1).

Период и частота обращения при движении точки по окружности. Равномерное движение точки по окружности происходит с постоянной по модулю скоростью, т. е. v = const (рис. 7). Однако направление скорости при таком движении непрерывно изменяется, поэтому равномерное движение тела по окружности является движением с ускорением.

Для описания равномерного движения точки по окружности вводятся следующие физические величины: период обращения, частота, линейная скорость, угловая скорость, центростремителъное ускорение.

Период обращения Т - время, за которое совершается один полный оборот.

Частота ν -. это число оборотов, совершаемых телом за 1 с. Единицей частоты обращения в СИ является секунда в минус первой степени (с^-1).

Частота и период обращения связаны между собой соотношением

Линейная скорость и ее изменение при движении точки по окружности. Вектор скорости при движении точки по окружности постоянно изменяет свое направление (рис. 8).

Рис.8

Отрезок пути Δs, пройденный точкой по окружности за промежуток времени Δt, является длиной дуги окружности.

При равномерном движении отношение постоянно во времени и называется модулем линейной скорости. За время, Равное периоду обращения Т, точка проходит расстояние, Равное длине окружности 2πR, поэтому:

V=2πR/T=2πvR

Скорость обращения точки по окружности принято характеризовать угловой скоростью ω, модуль которой равен отношению угла поворотак промежутку времени Δt, за который этот поворот совершен (см. рис. 8):

Единицей угловой скорости в СИ является радиан в секунду (рад/с). Угловая скорость связана с частотой ν равенством:

Линейная скорость движения точки по окружности радиусом R связана с ее угловой скоростью равенством:

Координаты этой точки при равномерном движении по окружности меняются по закону , если ее начальные координаты равны (R; 0).

Центростремительное ускорение. Равномерным движением по окружности называется такое движение точки, при котором за любые равные промежутки времени точка проходит дуги окружности равной длины. Однако при таком движении по окружности меняется направление скорости движущейся точки и вектор изменения скорости Δv (рис. 8) в каждый момент времени не равен нулю, поэтому равномерное движение точки по окружности происходит с ускорением. Это ускорение в каждой точке окружности направлено к ее центру и потому называется центростремительным.

Модуль центростремительного ускорения пропорционален квадрату линейной скорости тела и обратно пропорционален радиусу окружности, по которой оно движется:

или

Примеры заданий к теме 2

Задания типа А

А1. Тело равномерно движется по траектории, изображенной на рисунке 1. Какие из прямых на рисунке 2 правильно отражают зависимости от времени проекций v_x и v_y скорости тела на оси ОХ и 0Y?

1)    v_x-l;v_y-6

2)    v_x-6;v_y-1

3)    v_x-2;v_y-3

4)    v_x-2;v_y-4

A2. В системе отсчета, связанной с автобусом, движущимся вправо (см. рис.), скорость легкового автомобиля направлена по стрелке

1)    ↑

2)    ←

3)         

4)          

А3.Пассажирский поезд движется со скоростью 54 км/ч. По соседнему пути навстречу ему движется товарный поезд со скоростью 36 км/ч. За какое время проносится нефтеналивная цистерна длиной 20 м мимо окна вагона пассажирского поезда?

1)    0,2с

2)    0,8 с

3)    1,1 с

4)    4,0 с

А4. По лежащей на столе монете щелкнули так, что она, приобретя скорость v, слетела со стола. Через время t модуль скорости монеты будет равен

А5. Вектор ускорения точки при ее равномерном движении по окружности

1)    постоянен по модулю и по направлению

2)    равен нулю

3)    постоянен по модулю, но непрерывно изменяется по направлению

4)    постоянен по направлению, но непрерывно изменяется по модулю

А6. Материальная точка, двигаясь равномерно по окружности против часовой стрелки, через 3 с попала из точки А в точку В (см. рис.). Частота обращения точки равна

А7. При равномерном движении точки по окружности co скоростью v модуль изменения скорости |Δv| за половинe периода равен:

1)    v/2

2)    v

3)    v2

4)    2v

А8. Период обращения тела, движущегося равномерно окружности, увеличился в 2 раза. Частота обращения

1)    возросла в 2 раза

2)    уменьшилась в 2 раза

3)    возросла в 4 раза

4)    уменьшилась в 4 раз

А9.Период обращения Земли вокруг Солнца равен одному году, радиус орбиты Земли равен 150 млн км. Скорость движения Земли по орбите равна

1)30 м/с    2) 30 км/с     3)150 км/с    4) 1800 км/с

Задания типа В

В1.Скорость течения реки v₀ = 0,7 м/с. Скорость лодки в стоячей воде v₁ = 1,0 м/с. Под каким углом а к берегу нужно направить лодку, чтобы ее не сносило вниз по течению (см. рис.)?

Ответ выразите в градусах и округлите до целых чисел.

В2.От подножия пологого склона, у которого угол наклона к горизонтали (3= 30°, брошен камень с начальной скоростью v₀ = 10 м/с под углом а = 60° к горизонту. На каком расстоянии L от точки броска камень упадет на склон (см. рис.)? Ответ округлите до целых чисел

В3.Груз массой т поднимается вверх с постоянной скоростью v = 0,2 м/с (см. рис.). Чему равно центростремительное ускорение точек обода блока, прикрепленного к потолку, если радиус блока равен 10 см? Ответ округлите до десятых долей.

Задание типа С

Велосипедист едет по прямой дороге со скоросты v₀ = 10 м/с (см. рис.). Колеса велосипеда катятся по дороге без проскальзывания. Найдите проекции v_x и v_y скорости точки А на ободе колеса на горизонтальную и вертикальную оси, если угол а между горизонтальным направлением и направлением радиуса, проведенного к точке А, равен 30°.

Коды ответов к заданиям типа А

Al	A2	A3	A4	А5	А6	А7	А8	А9    1
4	4	2	4	3	2	4	2	2       ]

Ответы к заданиям типа В

Bl	4	6
B2	7
B3	1	,	6

Вариант решения задания типа С

Свяжем систему отсчета / с рамой велосипеда, а систему отсчета II — с дорогой (см. рис.). В системе отсчета I колесо вращается с угловой скоростью ω и все точки обода вращаются с одинаковой по модулю линейной скоростью v =ωR, где R — радиус колеса. Скорость точки В в этой системе отсчета равна:

v_1B = (-ωR, 0).

Скорость точки В относительно дороги равна:

так как колесо не проскальзывает. Эти две скорости связаны между собой законом сложения скоростей:

Отсюда получаем уравнение для угловой скорости ω, беря х-компоненту этого равенства:

Отсюда следует, что модуль линейной скорости любой точки обода в системе отсчета II равен v₀. Скорость точки А относительно дороги получим из того же закона сложения скоростей:

Для проекций вектора v_2А получаем:

Тема №4:Силы в механике

План занятия:

1.     Повторение основных понятий и законов.

Основные понятия Проявления взаимодействия тел. Принцип суперпозиции сил. Закон всемирного тяготения. Притяжение материальной точки к шару. Сила тяжести Сила реакции. Вес. Сила упругости. Закон Гука. Сила реакции поверхности. Закон сухого трения

2.      Проработка заданий типа А в парах.

3.      Проверка заданий типа А, обсуждение.

4.      Индивидуальное решение заданий типа В.

5.      Проверка заданий типа В.

6.      Индивидуальное решение заданий типа С.

7.      Проверка заданий типа С.

8.      Задание на дом.

Д/З: Повторить движение в плоскости.

Проявления взаимодействия тел. Сила. Воздействие одного тела на другое проявляется в изменении формы каждого из этих тел - деформации, или характера движения - изменений направления или модуля вектора скорости (рис. 1)

Воздействие тел друг на друга в физике характеризуется силой. Сила - количественная мера воздействия одного тела на другое. Воздействие тел друг на друга меняется в зависимости от значения силы, направления ее действия и точки приложения, поэтому сила - векторная физическая величина. Воздействие на рассматриваемое тело других тел изображается векторами, число которых равно числу воздействующих тел. Одно тело - одна сила, следовательно, и один вектор.

В механике рассматривают одну бесконтактную дальнодействующую силу - силу всемирного тяготения, которая может действовать на рассматриваемое тело на большом расстоянии (например, Земля притягивает Луну), и две контактные силы: силу упругости и силу реакции. В таблице показаны примеры изображения этих сил.

В СИ сила выражается в ньютонах (Н). Сила, равная 1 Н, сообщает эталонному телу массой 1 кг ускорение 1 м/с².

Эталоном воздействия одного тела на другое могли бы служить, например, деформация стандартной пружины или изменение скорости стандартного тела.

Графическое изображение сил	Направление и точка приложения
	Сила тяжести направлена к центру Земли, приложена к центру тяжести тела.
	Сила упругости направлена вдоль нити (или пружины) Сила приложена к точке контакта тела снитью. В случае стержня может быть направлена произольно.
	Сила реакции: в общем случае направление не определено заранее. Сила приложена к точке соприкосновения тел

Принцип суперпозиции сил. Равнодействующая нескольких сил - сила, эквивалентная данной системе сил, т. е. сила, вызывающая такое же механическое воздействие на рассматриваемое тело, что и система сил.

Равнодействующая сила равна векторной сумме всех сил, приложенных к материальной точке. Это еще раз подчеркивает, что сила - векторная величина.

Если в инерциальной системе отсчета тело покоится, то это значит, что действие сил, приложенных к телу, скомпенсировано, или равнодействующая этих сил равна нулю.

Принцип суперпозиции сил констатирует, что другие тела действуют на данное тело независимо друг от друга: присутствие одного тела никак не влияет на действие другого.

Принцип суперпозиции сил позволяет одну силу, когда это удобно, рассматривать как сумму нескольких сил, называемых составляющими данной силы. Так, силу реакции поверхности R чаще всего рассматривают как сумму двух сил: силы нормальной реакции поверхности N и силы трения F_тр (рис. 2).

Закон всемирного тяготения. В 1687 г. И. Ньютон опубликовал закон всемирного тяготения - сила гравитационного притяжения любых двух материальных точек прямо пропор­циональна произведению их масс и обратно пропорциональ­на квадрату расстояния между ними:

Гравитационную массу т₁ (или т₂) определяют сравнением ее с массой эталонного тела - цилиндра из платино-иридиевого сплава, масса которого принята за 1 кг (рис. 3). Процесс сравнения масс на рычажных весах называется взвешиванием (рис. 4). Гравитационная постоянная G = 6,67-10^-11 Н м²/кг² впервые была измерена английским физиком Кавендишем в 1798 г.

Притяжение материальной точки к шару. Сила тяжести Сила реакции. Вес. Закон всемирного тяготения сформулирован для материальных точек. Если его применять к протяженному телу, то это тело следует разбить на малые части, а затем использовать принцип суперпозиции сил.

Ньютон доказал, что закон    можно применять для расчета сил взаимодействия между симметричными сферическими телами, если считать, что r - это расстояние между их центрами (рис. 5).

Для расчета силы притяжения между двумя телами произвольной формы (например, два куба) закон всемирного тяготения в таком виде неприменим.

Силу всемирного тяготения называют силой тяжести, когда рассматривают притяжение к Земле тел, которые достаточно малы по сравнению с размером самой Земли.

Для тел массой т, расположенных близко к поверхности Земли, установлено, что сила притяжения равна:

где g ~ 9,8 м/с² - ускорение свободного падения. При точном измерении g должно зависеть от распределения пород на Земле, места расположения тела на Земле и от высоты над уровнем моря. На полюсах Земли ускорение свободного падения больше, так как у полюсов Земля сплюснута.

Вес тела Р — это сила, с которой тело вследствие притяжения Земли давит на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес. Таким образом, если на чаше весов стоит гиря, то вес - это сила, действующая не на гирю, а на чашу весов (рис. 6).

Вес тела действует на подставку (опору) или подвес. При взвешивании в системе ответа, покоящейся относительно Земли, вес тела и сила тяжести совпадают, если не учитывать малые поправки, связанные с вращением Земли. Если весы движутся с ускорением, то вес может быть и больше, и меньше силы тяжести. Так, точные пружинные весы показывают вес тела, а не силу притяжения к Земле. В лифте, движущемся с ускорением, направленным вниз, их вес тела меньше силы тяжести (см. рис. 6).

Если тело не давит на опору или не натягивает подвес, то говорят, что тело находится в состоянии невесомости. Если лифт и весы падают с ускорением свободного падения (т.е. независимо друг от друга), то груз не давит на чашу, вес груза равен нулю, т. е. груз находится в состоянии невесомости.

Сила упругости. Закон Гука. Силой упругости называется сила, характеризующая действие, которое оказывает тело на другое деформированное тело (рис. 7, нить, пружина, трос и др.).

Для пружин и стержней при малых деформациях установлено, что сила упругости пропорциональна изменению длины Dl пружины или стержня, т. е. пропорциональна деформации: F_ynp = kDl (см. рис. 7, а). Это соотношение называют законом

Гука, а коэффициент пропорциональности k - жесткостью, или упругостью, тела (стержня, пружины). Чем больше жесткость тела, тем меньше оно деформируется под дейтвием заданной силы. Значение k определяется геометрическими размерами тела и материалом, из которого оно изготовлено Если форма стержня, пружины или резинового жгута начинает существенно изменяться, то пропорциональность между F_ynp и Dl нарушается (рис. 8).

Нить - это модель тела с нулевой массой и с выделенной осью, которое способно изгибаться под бесконечно малой нагрузкой. Поэтому ее можно перебросить через блок (см. рис. 7, б). Сила упругости возникает только в растянутой сети.

Пружина - модель тела, которое действует на рассматриваемое тело не только в растянутом, но и в сжатом состоянии. Причем закон Гука выполняется для нее не только при растяжении, но и при сжатии.

Силой натяжения нити или пружины называют иногда силу воздействия одних частей нити (пружины) на соседние части. Сила натяжения нити (пружины) направлена вдоль нити (оси пружины) и для невесомой нити (пружины) одинакова по всей длине нити (пружины).

Пропорциональность между удлинением пружины и приложенной силой используется в простейшем приборе для измерения силы - динамометре (см. рис. 7, а).

Сила реакции поверхности. Закон сухого трения. При соприкосновении тел между ними наблюдается взаимодействие. Силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой реакции поверхности. Обозначают как R и представляют в виде суммы сил, составляющих ее: R=N+F_Tp, где N - сила нормальной реакции поверхности, направленная перпендикулярно этой поверхности, F_Tp - сила трения, направленная вдоль этой поверхности (см. рис. 2).

При контакте гладких поверхностей F_тр =0 и R=N.

Простейшее соотношение между модулями сил, составляющих силу реакции поверхности, формулируется в виде закона сухого трения: при скольжении модуль силы трения прямопропорционален модулю силы нормальной реакции:

Коэффициент пропорциональности m - это коэффициент трения скольжения, который не зависит ни от площади соприкасающихся поверхностей, ни от скорости их относительного движения.

Если скольжение не происходит, то максимально возмож­ное значение модуля силы трения покоя равно модулю силы трения скольжения: F_тp.п £ F_тр.ск

Модуль и направление силы трения покоя при этом заранее неизвестны.

При постепенном увеличении (со временем) силы F, приложенной вдоль трущихся поверхностей, происходит аналогичный рост силы трения покоя (рис. 9, а). Силы, действующие вдоль поверхности, скомпенсированы, поэтому тело покоится. При достижении модулем силы F значения mN сила трения покоя достигает своего максимального значения, и тело начинает скользить, разгоняясь (рис. 9, б). Два участка I и II на графике зависимости модулей сил от времени (рис. 9, в) при линейном росте модуля приложенной силы F от времени показывают эти две ситуации зависимости модуля силы трения покоя и скольжения от F.

В реальных экспериментах закон сухого трения выполняется приближенно.

Примеры заданий к теме 3

Задания типа А

А1. Ученик измеряет силу кисти своей руки с помощью пружинного силомера. При этом используется способность силы:

I. изменять скорость тела; П. вызывать деформацию.

1) Только I   2) Только II  3)И I, и II 4) Ни I, ни II

А2. Воздействие тела Б на тело А описывается силой, модуль которой равен F. Тело В действует на тело А силой, модуль которой также равен F. Модуль силы, описывающей совместное действие тел Б и В на тело А равен

1.     F

2.     2F

3.     0

4.     от 0 до 2F в зависимости от направления сил со стороны тел Б и В

А3 На рисунке изображены три силы, которые подействовали на тело, покоящееся в инерциальной системе отсчета. Куда должно двигаться тело?

1.     ¬

2.     ­

3.        

4.        

А4. Шарик массой 0,1 кг брошен горизонтально (см. рис.) с начальной скоростью v₀ = 2 м/с. Чему равен модуль равнодействующей силы F в точке А и как направлен вектор этой силы? (Сопротивление воздуха не учитывайте.)

1.     0,2 Н; горизонтально

2.     0,2 Н; по касательной к траектории

3.     1 Н; цо касательной к траектории

4.     1 Н; вертикально вниз

А5. Какой из графиков правильно отражает зависимость модуля силы всемирного тяготения -F_rpaд от расстояния r между телами?

А6. Человек оказался над Землей на высоте Н, равной диаметру Земли. С каким ускорением он начнет падать?

1)1,09 м/с2 2)2,45 м/с2 3)3,27 м/с2 4)4,90 м/с2

А7. Согласно закону Гука сила натяжения пружины при растягивании прямо пропорциональна

1.     ее длине в свободном состоянии

2.     ее длине в натянутом состоянии

3.     разнице между длиной в натянутом и свободном состояниях

4.     сумме длин в натянутом и свободном состояниях

А8. К пружине жесткостью k₀ присоединили другую такую же пружину (см. рис.). Чему равна жесткость полученной системы пружин?

l)k₀    2)2k₀    3)4 k₀   4) k_0/2I

A9. Площадь первой грани бруска в форме параллелепипеда в 2 раза больше площади его второй грани. И коэффициент трения о стол первой грани в 2 раза больше коэффициента трения второй грани. Согласно закону сухого трения при переворачивании бруска с первой грани на вторую сила трения о стол

1.     уменьшится в 2 раза

2.     уменьшится в 4 раза

3.     увеличится в 2 раза

4.     увеличится в 4 раза

Задания типа В

В1 На наклонной плоскости с углом наклона 30° покоится брусок с привязанной нитью. При какой силе натяжения нити брусок сдвинется с места, если потянуть за нить вниз так, что она будет параллельна плоскости? Масса бруска равна 0,5 кг, коэффициент трения сксульжения о плоскость равен 0,7, ускорение свободного падения примите равным 10 м/с2. (Ответ округлите до десятых долей.)

В2. В таблице приведены координаты материальной точки в инерциальной системе отсчета в разные моменты времени. Определите координаты тела в момент времени t = 10 с, если известно, что воздействие всех тел на материальную точку в промежутке времени от 2 с до 10 с скомпенсировано. Ответ укажите в метрах, округлив до целых чисел, сначала найденную координату X, а затем, через запятую, координату У.

t,c	2	4	6	10
X, м	3	6	9
У,м	5	6	7	?

ВЗ. На двух рисунках (правый и левый) показана установка для изучения падения шарика. При нажатии кнопки секундомера шарик отрывается от электромагнита (рис. слева); секундомер включается. При ударе шарика о датчик, совмещенный с началом линейки, у которой деление равно 1 см, секундомер выключается (рис. справа). Радиус Земли равен 6400 км, гравитационная постоянная G = 6,7 10^-11 Н м²/кг^-2. По этим данным масса Земли равна X 10²⁴ кг. Внесите в бланк ответов число X с точностью до десятых долей.

Задание типа С

Землеед прогрыз внутри Земли огромную полость (см. рис.) и куда-то исчез с ее содержимым. Полость имеет форму шара и укладывается как раз между центров Земли и ее поверхностью. Чему равно ускорение свободного падения там, где стенка полости подходит вплотную к поверхности Земли? Плотность вещества внутри Земли предполагается всюду одинаковой.

Коды ответов к заданиям типа А

А1	А2	A3	А4	А5	А6	А7	А8	А9
2	4	3	4	4	1	3	4	1

Ответы к заданиям типа В

Bl	0	5
B2	1	5	9	9
вз	5	)	9

Вариант решения задания типа С

В соответствии с принципом суперпозиции силу притяжения Fo, действующую на тело т со стороны всей Земли, можно представить в виде суммы силы F₁, действующей со стороны пока еще не съеденного шара, и силы F, действующей со стороны той части Земли, которая осталась после обеда землееда: Fo =F+F1 (см. рис.).

Условие задачи приводит к выводу, что все эти силы направлены по одной прямой. Модули сил Fo и Fx вычисляются с помощью закона всемирного тяготения и с учетом того, что масса съеденного шара равна М/8. Тогда искомая сил8 равна

Ускорение свободного падения в интересующей нас точке

равно:

g = F/m = F₀/(2m) = go/2 = 4,9 м/с2.

Приложение к теме 1

«УТВЕРЖДАЮ»

Руководитель Департамента

общего и дошкольного образования

Минобразования России

______________________ А.В.Баранников

«_______» __________________ 2003 г.

Единый государственный экзамен по физике

Демонстрационный вариант 2004 г.

Инструкция по выполнению работы

Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 3,5 часа (210 минут). Работа состоит из 3 частей, включающих 40 заданий.

Часть 1 содержит 30 заданий (А1 – А30). К каждому заданию дается 4 ответа, из которых правильный только один.

Часть 2 содержит 5 заданий (В1 – В5), на которые следует дать краткий ответ в численном виде.

Часть 3 состоит из 5 заданий (С1 – С5), по которым требуется дать развернутый ответ.

При выполнении заданий частей 2 и 3 значение искомой величины следует выразить в тех единицах измерений, которые указаны в условии задания. Если такого указания нет, то значение величины следует записать в Международной системе единиц (СИ). При вычислении разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Внимательно прочитайте каждое задание и предлагаемые  варианты ответа, если они имеются. Отвечайте только после того, как вы поняли вопрос и проанализировали все варианты ответа.

Выполняйте задания в том порядке, в котором они даны. Если какое-то задание вызывает у вас затруднение, пропустите его. К пропущенным заданиям можно будет вернуться, если у вас останется время.

За выполнение различных по сложности заданий дается один или более баллов. Баллы, полученные вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.

Желаем успеха!

Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

Десятичные приставки

Наименование	Обозначение	Множитель	Наименование	Обозначение	Множитель
мега	М	10 6	милли	м	10– 3
кило	к	10 3	микро	мк	10 – 6
гекто	г	10 2	нано	н	10– 9
деци	д	10– 1	пико	п	10– 12
санти	с	10– 2	фемто	ф	10– 15

Физические константы

Ускорение свободного падения на Земле

g = 10 м/с2

Гравитационная постоянная

G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2

Газовая постоянная

R = 8,31 Дж/(моль·К)

Постоянная Больцмана

k = 1,38·10–23 Дж/К

Постоянная Авогадро

NА = 6·1023 1/моль

Скорость света в вакууме

с = 3·108 м/с

Коэффициент пропорциональности в законе Кулона

k = = 9·109 Н·м2 /Кл2

Заряд электрона

e = – 1,6·10–19 Кл

Постоянная Планка

h = 6,6·10–34 Дж·с

Масса Земли

6×10 24 кг

Масса Солнца

2×10 30 кг

Расстояние между Землей и Солнцем 1 астрономическая единица

1 а.е. » 150 млн км » 1,5×1011 м

Примерное число секунд в году

3×107 с

Соотношение между различными единицами

Температура

0 К = – 273,15°С

Атомная единица массы

1 а.е.м. = 1,66×10 – 27 кг

1 атомная единица массы эквивалентна

931,5 МэВ

1 электрон-вольт

1 эВ = 1,6×10 –19 Дж

Масса частиц:

электрона

9,1×10 –31кг » 5,5×10 –4 а.е.м.

протона

1,673×10–27 кг » 1,007 а.е.м.

нейтрона

1,675×10–27 кг » 1,008 а.е.м.

Плотность:

воды

1000 кг/м3

древесины (ели)

450 кг/м3

парафина

900 кг/м3

пробки

250 кг/м3

Нормальные условия:     давление   105 Па,  температура  0°С

Молярная маса:

азота

28×10 – 3 кг/моль

кислорода

32×10 – 3 кг/моль

аргона

40×10 – 3 кг/моль

неона

20×10 – 3 кг/моль

водорода

2×10 – 3 кг/моль

серебра

108×10 – 3 кг/моль

водяных паров

18×10 – 3 кг/моль

углекислого газа

44×10 – 3 кг/моль

гелия

4×10 – 3 кг/моль

Масса атомов:

азота        N

14,0067 а.е.м.

дейтерия      Н

2,0141 а.е.м.

бериллия  Be

8,0053 а.е.м.

лития            Li

6,0151 а.е.м.

водорода  Н

1,0087 а.е.м.

лития            Li

7,0160 а.е.м.

гелия        He

3,0160 а.е.м.

углерода      С

12,0000 а.е.м.

гелия        He

4,0026 а.е.м.

углерода      С

13,0034 а.е.м.

Энергия покоя:

электрона

0,5 МэВ

нейтрона

939,6 МэВ

протона

938,3 МэВ

ядра азота          N

13040,3 МэВ

ядра кислорода О

15830,6 МэВ

ядра алюминия Al

25126,6 МэВ

ядра кремния   Si

27913,4 МэВ

ядра аргона       Ar

35353,1 МэВ

ядра лития         Li

5601,5 МэВ

ядра бериллия   Be

7454,9 МэВ

ядра лития        Li

6535,4 МэВ

ядра бериллия   Be

8394,9 МэВ

ядра магния   Mg

22342,0 МэВ

ядра бора           В

9327,1 МэВ

ядра натрия     Na

21414,9 МэВ

ядра водород     Н

938,3 МэВ

ядра натрия     Na

22341,9 МэВ

ядра гелия         He

2808,4 МэВ

ядра трития        Н

2808,9 МэВ

ядра гелия         He

3728,4 МэВ

ядра углерода   С

11174,9 МэВ

ядра дейтерия   Н

1876,1 МэВ

ядра углерода   С

12109,5 МэВ

ядра кислорода О

13971,3 МэВ

ядра фосфора    Р

27917,1 МэВ

Часть 1

При выполнении заданий части 1 в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания (А1 – А30) поставьте знак «´» в клеточку, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.

A1

Равноускоренному движению соответствует график зависимости модуля ускорения от времени, обозначенный на рисунке буквой

1)

1)      А

2)

Б

3)

В

4)

Г

A2

Под действием равнодействующей силы, равной 5 Н, тело массой 10 кг движется

1)	равномерно со скоростью 2 м/с
2)	равномерно со скоростью 0,5 м/с
3)	равноускоренно с ускорением 2 м/с2
4)	равноускоренно с ускорением 0,5 м/с2

A3

Комета находилась на расстоянии 100 млн км от Солнца. При удалении кометы от Солнца на расстояние 200 млн км сила притяжения, действующая на комету

1)	уменьшилась в 2 раза
2)	уменьшилась в 4 раза
3)	уменьшилась в 8 раз
4)	не изменилась

А4

При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. При опускании груза в воду показание динамометра уменьшается до 1,5 Н. Выталкивающая сила равна

1)

0,5 Н

2)

1,5 Н

3)

2 Н

4)

3,5 Н

А5

Груз массой 1 кг под действием силы 50 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 3 м. Изменение кинетической энергии груза при этом равно

1)

30 Дж

2)

120 Дж

3)

150 Дж

4)

180 Дж

А6

На рисунке представлена зависимость координаты центра шара, подвешенного на пружине, от времени. Период колебаний равен

1)

2 с

2)

4 с

3)

6 с

4)

10 с

A7

Давление идеального газа зависит от:

А. концентрации молекул.

Б. средней кинетической энергии молекул.

1)

только от А

2)

только от Б

3)

и от А, и от Б

4)

ни от А, ни от Б

А8

Теплопередача всегда происходит от тела с

1)	большим запасом количества теплоты к телу с меньшим запасом количества теплоты
2)	большей теплоемкостью к телу с меньшей теплоёмкостью
3)	большей температурой к телу с меньшей температурой
4)	большей теплопроводностью к телу с меньшей теплопроводностью

A9

В каком из процессов перехода идеального газа из состояния 1 в состояние 2, изображенном на рV-диаграмме (см. рисунок), газ совершает наибольшую работу?

1)	А
2)	Б
3)	В
4)	во всех трех процессах газ совершает одинаковую работу

А10

Весной при таянии льда в водоеме температура окружающего воздуха

1)	уменьшается
2)	увеличивается
3)	не изменяется
4)	может увеличиваться или уменьшаться

А11

Легкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик

1)	притягивается к стержню
2)	отталкивается от стержня
3)	не испытывает ни притяжения, ни отталкивания
4)	на больших расстояниях притягивается к стержню, на малых расстояниях отталкивается

A12

При увеличении напряжения U на участке электрической цепи сила тока I в цепи изменяется в соответствии с графиком (см. рисунок). Электрическое сопротивление на этом участке цепи равно

1)

2 Ом

2)

0,5 Ом

3)

2 мОм

4)

500 Ом

А13

При силе тока в электрической цепи 0,3 А сопротивление лампы равно 10 Ом. Мощность электрического тока, выделяющаяся на нити лампы, равна

1)

0,03 Вт

2)

0,9 Вт

3)

3 Вт

4)

30 Вт

А14

Если перед экраном электронно-лучевой трубки осциллографа поместить постоянный магнит так, как показано на рисунке, то электронный луч сместится из точки О в направлении, указанном стрелкой

1)	А
2)	Б
3)	В
4)	Г

A15

Постоянный магнит вводят в замкнутое алюминиевое кольцо на тонком длинном подвесе (см. рисунок). Первый раз – северным полюсом, второй раз – южным полюсом. При этом

1)	в обоих опытах кольцо отталкивается от магнита
2)	в обоих опытах кольцо притягивается к магниту
3)	в первом опыте кольцо отталкивается от магнита, во втором –  кольцо притягивается к магниту
4)	в первом опыте кольцо притягивается к магниту, во втором –  кольцо отталкивается от магнита

A16

Катушка квартирного электрического звонка с железным сердечником подключена к переменному току бытовой электросети частотой 50 Гц (см. рисунок). Частота колебаний якоря

1)	равна 25 Гц
2)	равна 50 Гц
3)	равна 100 Гц
4)	зависит от конструкции якоря

A17

Скорость распространения электромагнитных волн

1)	имеет максимальное значение в вакууме
2)	имеет максимальное значение в диэлектриках
3)	имеет максимальное значение в металлах
4)	одинакова в любых средах

A18

На рисунке показаны направления падающего и преломленного лучей света на границе раздела "воздух-стекло". Показатель преломления стекла равен отношению

1)

2)

3)

4)

A19

Энергия фотона равна

1)

2)

3)

4)

A20

Атом водорода находился в нормальном состоянии. При первом столкновении с другим атомом, он перешел в возбужденное состояние, а при следующем столкновении был ионизирован. Энергия системы «ядро – электрон» имела

1)	максимальное значение в нормальном состоянии атома
2)	максимальное значение в возбужденном состоянии атома
3)	максимальное значение в ионизированном состоянии атома
4)	одинаковое значение во всех трех состояниях

A21

Ракета массой 105 кг стартует вертикально вверх с поверхности Земли с ускорением 15 м/с2. Если силами сопротивления воздуха при старте пренебречь, то сила тяги двигателей ракеты равна

1)

5×105 Н

2)

1,5×106 Н

3)

2,5×106 Н

4)

1,5×107 Н

A22

На Землю упал из космического пространства метеорит. Изменились ли механическая энергия и импульс системы «Земля – метеорит» в результате столкновения?

1)	изменились и механическая энергия системы, и её импульс
2)	импульс системы не изменился, её механическая энергия изменилась
3)	механическая энергия системы не изменилась, её импульс изменился
4)	не изменились

A23

При переходе из состояния А в состояние В (см. рисунок) температура идеального газа

1)	увеличилась в 2 раза
2)	увеличилась в 4 раза
3)	уменьшилась в 2 раза
4)	уменьшилась в 4 раза

A24

Идеальному газу сообщили количество теплоты 400 Дж. Газ расширился,  совершив работу 600 Дж. Внутренняя энергия газа при этом

1)	увеличилась на 1000 Дж
2)	увеличилась на 200 Дж
3)	уменьшилась на 1000 Дж
4)	уменьшилась на 200 Дж

A25

Плоский конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора? Расстояние между обкладками конденсатора мало как до, так и после увеличения расстояния между ними.

1)	уменьшится в 2 раза
2)	увеличится в 2 раза
3)	уменьшится в 4 раза
4)	увеличится в 4 раза

A26

В трех опытах на пути светового пучка ставились экраны с малым отверстием, тонкой нитью и широкой щелью. Явление дифракции происходит

1)	только в опыте с малым отверстием в экране
2)	только в опыте с тонкой нитью
3)	только в опыте с широкой щелью в экране
4)	во всех трех опытах

A27

Волновыми свойствами

1)	обладает только фотон
2)	обладает только электрон
3)	обладают как фотон, так и электрон
4)	не обладают ни фотон, ни электрон

A28

При попадании теплового нейтрона в ядро урана происходит деление ядра. Какие силы разгоняют осколки ядра?

1)	ядерные
2)	электромагнитные
3)	гравитационные
4)	силы слабого взаимодействия

A29

Из 20 одинаковых радиоактивных ядер за 1 мин испытало радиоактивный распад 10 ядер. За следующую минуту испытают распад

1)

10 ядер

2)

5 ядер

3)

от 0 до 5 ядер

4)

от 0 до 10 ядер

A30

Два электрона движутся в противоположные стороны со скоростями 0,9с и 0,8с относительно Земли (с – скорость света в вакууме). Скорость v второго электрона в системе отсчета, связанной с первым электроном, равна

1)

1,7с

2)

с

3)

0,9c < v < c

4)

0,1c

Часть 2

Ответом к каждому заданию этой части будет некоторое число. Это число надо записать в бланк ответов № 1 справа от номера задания (В1 – В5), начиная с первой клеточки. Каждый символ (цифру, запятую, знак минус и т.д.) пишите в отдельной клеточке строго по образцу из верхней части бланка. Единицы измерений писать не нужно.

B1

Автомобиль движется по выпуклому мосту. При каком значении радиуса круговой траектории автомобиля в верхней точке траектории водитель испытает состояние невесомости, если модуль скорости автомобиля в этой точке равен 72 км/ч?

B2

Рассчитайте количество теплоты, сообщенное одноатомному идеальному газу в процессе А-В-С, представленному на рV-диаграмме (см. рисунок).

B3

В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 2 А/с. При этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 20 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 5 А?

B4

Изображение предмета, расположенного на расстоянии 40 см от рассеивающей линзы, наблюдается на расстоянии 24 см от линзы. Найдите модуль фокусного расстояния рассеивающей линзы. Ответ выразите в сантиметрах (см).

B5

На фотографии представлен спектр излучения водорода в видимой части спектра. Цифры на числовой оси – длины волн в нанометрах (нм).

Оцените в джоулях (Дж) энергию фотона с максимальной энергией в видимой части спектра водорода. Полученный результат умножьте на 1020 и округлите его до двух значащих цифр.

Часть 3

Для записи ответов к заданиям этой части (С1 – С5) используйте бланк ответов № 2. Запишите сначала номер задания (С1  и т.д.), а затем полное решение. Задания С1 – С5 представляют собой задачи, при оформлении решения которых следует внести названия законов или ссылки на определения физических величин, соответствующих уравнениям (формулам), которыми вы пользуетесь. Если требуется, следует рассчитать численное значение искомой величины, если нет – оставить решение в буквенном виде. Рекомендуется провести предварительное решение этих заданий на черновике, чтобы решение при записи его в бланк ответов заняло менее половины страницы бланка.

С1

Два  тела, массы которых соответственно m1 = 1 кг и m2 = 2кг, скользят по гладкому горизонтальному столу (см. рисунок). Скорость первого тела v1 = 3 м/с, скорость второго тела v2 = 6 м/с. Какое количество теплоты выделится, когда они столкнутся и будут двигаться дальше, сцепившись вместе? Вращения в системе не возникает. Действием внешних сил пренебречь.

С2

В медный стакан калориметра массой 200 г, содержащий 150 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру 0°С. Начальная температура калориметра с водой 25°С. В момент времени, когда наступит тепловое равновесие, температура воды и калориметра стала равной 5°С. Рассчитайте массу льда. Удельная теплоемкость меди 390 Дж/кг×К, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг×К, удельная теплота плавления льда 3,35×105 Дж/кг. Потери тепла калориметром считать пренебрежимо малыми.

С3

В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, равна 10 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 30°?

С4

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью  С = 8000 пФ.  При длительном освещении катода светом c частотой n = 1015 Гц фототок, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42×10–19 Дж. Какой заряд q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

С5

На рисунке представлена фотография установки  по исследованию скольжения каретки (1) массой 40 г по наклонной плоскости под углом 30°.  В момент начала движения верхний датчик (2) включает секундомер (3). При прохождения кареткой нижнего датчика (4) секундомер выключается. Оцените количество теплоты, которое выделилось при скольжении каретки по наклонной плоскости между датчиками.

 

Инструкция по проверке и оценке работ учащихся по физике

Часть 1

№ задания	Ответ	№ задания	Ответ
А1	3	А16	3
А2	4	А17	1
А3	2	А18	4
А4	1	А19	1
А5	2	А20	3
А6	2	А21	3
А7	3	А22	2
А8	3	А23	2
А9	1	А24	4
А10	1	А25	2
А11	1	А26	4
А12	4	А27	3
А13	2	А28	2
А14	4	А29	4
А15	1	А30	3

Часть 2

№ задания	Ответ
В1	40
В2	650
В3	125
В4	60
В5	48

Часть 3

С1

Два  тела, массы которых соответственно m1 = 1 кг и m2 = 2кг, скользят по гладкому горизонтальному столу (см. рисунок). Скорость первого тела v1 = 3 м/с, скорость второго тела v2 = 6 м/с. Какое количество теплоты выделится, когда они столкнутся и будут двигаться дальше, сцепившись вместе? Вращения в системе не возникает. Действием внешних сил пренебречь.

Один из вариантов решения задачити указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа: 1) Записан закон сохранения импульса M = m11 + m22;   (M×v)2 = (m1×v1)2 + (m2×v2)2; M = m1 + m2 = m1 + 2×m1 = 3×m1; m2×v2 = 2×m1×2×v1 = 4×m1×v1;  (3m1×v)2 = (m1×v1)2 + (4m1×v1)2;   9m12×v2 = m12×v12 + 16m12×v12;   9×v2 = 17×v12; v2 = ×v12. 2) Записан закон сохранения энергии Eкин1 + Eкин2 = Eкин + Q;  или  + Q; Q = ; 3) Получено выражение для количества теплоты и рассчитано его числовое значение Q = = ; Q = 15 (Дж).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок не обязателен)	3
Решение включает 1-й и 2-й из приведенных выше элементов	2
Решение включает только1-й или только 2-й из приведенных выше элементов. При записи одного из законов допущена ошибка	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	3

С2

В медный стакан калориметра массой 200 г, содержащий 150 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру 0°С. Начальная температура калориметра с водой 25°С. В момент времени, когда наступит тепловое равновесие, температура воды и калориметра стала равной 5°С. Рассчитайте массу льда. Удельная теплоемкость меди 390 Дж/кг×К, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг×К, удельная теплота плавления льда 3,35×105 Дж/кг. Потери тепла калориметром считать пренебрежимо малыми.

Один из вариантов решения задачии указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа. 1) Записаны формулы для расчета количества теплоты, отданного калориметром и водой и полученного льдом при плавлении и нагревании ; ; Qплавл. = lльда× m льда; . 2) Записано уравнение теплового баланса 3) Получено выражение для массы льда и рассчитано ее числовое значение m льда = = . m льда =  » 0,04 (кг).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок не обязателен)	3
Решение включает 1-й и 2-й из приведенных выше элементов	2
Решение включает только 1-й или только 2-й из приведенных выше элементов	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	3

С3

В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, равна 10 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 30°?

Один из вариантов решения задачии указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа: 1) Записано выражение второго закона Ньютона для движения электрона в магнитном поле Fл = m×aц;    Fл = e×v×B;     aц = ;    e×v×B = . 2) Записан закон сохранения энергии для движения электрона в электрическом поле 3) Выполнен чертеж и получено выражение    . 4) Получено выражение для модуля вектора индукции магнитного поля и рассчитано его числовое значение B = ×;     В ≈ 2 10–3 (Тл).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок обязателен)	3
Решение включает 1-й, 2-й и 3-й из приведенных выше элементов	2
Решение включает 1-й и 2-й  или 2-й и 3-й из приведенных выше элементов	1
Все элементы представлены неверно или приведен правильно только один элемент (1-й, 2-й или 3-й)	0
Максимальный балл	3

С4

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью  С = 8000 пФ.  При длительном освещении катода светом c частотой n = 1015 Гц фототок, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42×10–19 Дж. Какой заряд q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

Один из вариантов решения задачи и указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа: 1) Записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта hν = A + . 2) Записано выражение для запирающего напряжения eU = . 3) Записано выражение, связывающее разность потенциалов на обкладках конденсатора с электрическим зарядом на них U = . 4) Получено выражение для расчета заряда на обкладках конденсатора и получено его числовое значение q = (hν – A)×.   q ≈ 1,1∙10–8 (Кл) = 11 (нКл).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок не обязателен)	3
Решение включает 1-й, 2-й и 3-й из приведенных выше элементов	2
Решение неполное, включает 1-й и 2-й или 1-й и 3-й из приведенных выше элементов	1
Все элементы записаны неверно или записан правильно только один элемент (1-й, 2-й или 3-й)	0
Максимальный балл	3

С5

На рисунке представлена фотография установки  по исследованию скольжения каретки (1) массой 40 г по наклонной плоскости под углом 30°.  В момент начала движения верхний датчик (2) включает секундомер (3). При прохождения кареткой нижнего датчика (4) секундомер выключается. Оцените количество теплоты, которое выделилось при скольжении каретки по наклонной плоскости между датчиками.

Один из вариантов решения задачии указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа: 1) Выполнен схематический чертеж (рис.  ) 2) Записан закон сохранения энергии Еп1 = Еп2 + Екин. + Q; Еп1 = m×g×h1; Еп1 = m×g×h2 ;   Екин. = ; Q = mg×h1 – mg×h2 – = mgDh – ; 3) Записано выражение для количества теплоты Dh = Dd×sina;   v = a×t    или    v = 2×,  где S = Dd; Q = mg×Dd×sina – ; 4) Получено числовое значение Q =  » 0,03 (Дж).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок обязателен)	3
Решение включает 1-й, 2-й и 3-й из приведенных выше элементов	2
Решение включает 1-й и 2-й из приведенных выше элементов	1
Все элементы представлены неверно или представлен правильно только один элемент (1-й или 2-й)	0
Максимальный балл	3

Список литературы

1.     Теренин А.Е., Никеров В.А. Готовимся к экзамену по физике.-5-е изд.- М.: Айрис-пресс, 2004.- 288 с.

2.     Громов С.В. Повторим физику-М: Просвещение, 2004. – 160с.

3.     Грибов В.А. Единый государственный экзамен: Физика: Репетитор.- М.:Просвещение, Эксмо, 2006.-432 с.

4.     Фадеева А.А ЕГЭ-2006. Физика: Тренировочные задания - М.:Просвещение, Эксмо, 2006.-144 с.

5.     Научно-методический журнал «Физика в школе», № 7, 2003. В.А. Орлов (ИОСО РАО, г. Москва) Элективные курсы по физике и их роль в организации профильногои предпрофильного обучения

6.     Сборник нормативных документов по физике.- М.: Дрофа, 2006

7.     Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в пед. исследованиях.- М.: Педагогика,1977

8.     Марон А.Е., Марон Е.А. Контрольные тесты по физике.7-9 кл. – М.: Просвещение,2000

9.     4.Кабардин О.Ф., Кабардина С..И., Орлов В.А. Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике в 7-9 кл. – М.: Просвещение, 1999

---

[1] Изменение числа заданий по каждой из тем связано с различной тематикой комплексных задач С6 и заданий А30, проверяющих методологические умения на материале разных разделов физики, в различных сериях вариантов.