ФИЗИЧЕСКИЙ ПОЕДИНОК

«ИНТЕРЕСНЫЕ ЗАДАЧКИ»

Внеклассное мероприятие по физике Физический поединок «»ИНТЕРЕСНЫЕ ЗАДАЧКИ»

Цели:

Образовательные: обобщить и закрепить знания обучающихся по физике, расширить кругозор обучающихся.

Развивающие: развивать информационную и коммуникативную компетенции, внимание, память, логическое мышление.

Воспитательные: воспитывать умение слушать ответ товарища, уверенность себе.

Форма: интеллектуальная игра

Организация мероприятия

• игра проводится между командами , в каждой команде по 4-5 человек;
• в игре задействованы зрители;
• ведущий .
• Оборудование и материалы:
• методическая разработка;
• презентация;
• экран и проектор;
• листы с заданиями конкурсов для команд и болельщиков;
• бланк для жюри;
• листы ответов для жюри.

.

Организационный момент:

Эпиграф:  «ФИЗИКА - какая емкость слова!

ФИЗИКА - для вас не просто звук!

ФИЗИКА  – основа и опора!

ВСЕХ без исключения наук !»

Ведущий: Добрый день, дорогие друзья, уважаемые коллеги и гости нашего мероприятия! Сегодня мы с вами собрались, чтоб узнать много нового, интересного и увлекательного из области физики. Физики – очень любознательные люди. Их интересует, что, что происходит вокруг нас, почему и как все происходит. Сегодня здесь будут состязаться две команды 1 курса. Участники команды, набравшей большее количество баллов и занявшие первое место, получат грамоты, а самые активные зрители наградные сертификаты.

Судить конкурсы будет наше многоуважаемое жюри.(представление жюри)

Поприветствуем наше жюри и команды участников.

В нашей игре все вопросы  будут заданы скорее в шутку, чем в серьез, и мы не намерены вовлечь вас в серьезные научные размышления. Ответить на одни из них вам будет довольно легко, другие же невероятно сложны. Однако даже самые трудные из этих вопросов все равно предназначены для забавы.

 Правила игры:

• за каждый правильный ответ и решение  команда получает баллы;
• принимаются только те ответы и решения , которые прозвучали, после того как вы подняли руку;
• если ответ не правильный – может отвечать другая команда и та, которая ответит верно, получает баллы;
• болельщики, своим участием в игре, могут принести своей команде дополнительные баллы.

Задачи 1 Тура

1.Для чего к корпусу автоцистерны, используемой  для перевозки бензина, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев которой волочатся по земле?

Ответ: В результате всплесков бензин может наэлектризоваться зарядом одного знака, а корпус цистерны – зарядом другого знака. Электризация может быть настолько большой, что возникнут условия для искрового заряда, а это повлечет за собой воспламенение. Цепь волочащаяся способствует разрядке корпуса

2. На Луне все предметы весят в 6 раз меньше , чем на Земле. Яхта, имеющая на Земле осадку 3м, спущен на  озере на Луне. (Допускается что в озере будет  вода). Какой будет его осадка на Луне?

Ответ: По закону Архимеда выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости. На Луне и вес порохода , и вес воды уменьшаются в 6 раз , поэтому осадка останется той же-3м

3.В жаркой комнате открывают дверцу холодильника, чтобы охладить воздух. Поможет ли это?

Ответ: Временное охлаждение будет, но в итоге комната нагреется сильнее. Холодильник  отводит тепло из камеры наружу а его компрессор и система охлаждения выделяют дополнительное тепло в комнату. В результате тепловой поток в комнату увеличится

Задачи 2 Тура

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ

1.Гирлянда из последовательно соединенных лампочек горела, потом одна лампочка перегорела, ее удалили, цепь замкнули. Стала ли гирлянда гореть ярче или тусклее?

Решение: По закону ома U=I /R общее сопротивление R уменьшилось, а напряжение  U в сети осталось прежним. Значит I увеличился. P = I² × R, Ответ: Гирлянда стала гореть ярче.

2.Рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки. С чем это связано и для чего ?

Решение: в зимние морозы рельсы охлаждаются до -25 градусов и ниже а летом нагреваются до +35 и более. при нагревании происходит удлинение рельсов - на каждый градус более чем на 100000 своей длины. Эти промежутки  являются запасом для свободного удлинения рельсов при нагревании

3. Как разделить содержимое цилиндрического стакана, до краев наполненного жидкостью, на две одинаковые части, располагая еще одним сосудом, Но другой формы и несколько меньшего объема?

Решение; Если через точки М я N мысленно провести пло скость так, как это показано на рис. 1, а, то она рассечет цилиндр на две симметричные и поэтому равные по объему части. Отсюда вытекает решение задачи. г . Постепенно наклоняя стакан, отливайте содержа щуюся в нем жидкость до тех пор, пока чуть-чуть не покажется дно (рис. 1). В этот момент в стакане останется ровно половина жидкости.

4. Как определить высоту горы с помощью нагревателя, кастрюли с водой и точного термометра?

Ответ: По мере увеличения высоты над уровнем моря атмосферное давление убывает. С другой стороны, с уменьшением давления уменьшается температура кипения воды. Это обстоятельство иногда используется альпинистами для определения высоты подъема. Точные результаты получаются, если применяются специальные таблицы, а для грубых подсчетов достаточно помнить, что понижение температуры кипения воды составляет примерно 0,3 °С на каждые 100 м подъема.

5. Одинаковы ли показания барометра в закрытом и открытом помещениях? Один из учеников утверждал, что на открытом воздухе покажет большее давление чем в помещении» Другой считал, что показания барометра будут одинаковы. Когда они заметили показания барометра в физическом кабинете на четвертом этаже и во дворе школы, то давление во дворе оказалось больше, чем в кабинете. Значит ли это, что первый ученик был прав?

Решение: Различие в показаниях барометра возникло потому, что давление измерялось на разных высотах.

6. Пассажирский поезд, движущийся с постоянной скоростью 𝑣, проезжает туннель длины 𝐿 за то же самое время, что этот же поезд проезжает мимо движущегося навстречу ему со скоростью 3𝑣 товарного состава, имеющего длину 6𝐿. Чему равна длина пассажирского поезда?

Ответ: 2𝐿/3.

 Решение:

Пусть𝑙-длинапассажирскогопоезда.Путь,которыйдолженпройтиэтотпоезд,чтобыполностью выехать из туннеля, равен 𝑙 + 𝐿. Время, которое он на это потратит, равно 𝑡1 = (𝑙 + 𝐿)/𝑣. Аналогично получаем, что путь, которыйдолженпройтипассажирскийпоезд,чтобыполностьюразъехатьсястоварнымсоставом,равен 𝑙+6𝐿.Таккакскоростьихсближенияравна𝑣+3𝑣 = 4𝑣,времяразъездапоездов—𝑡2 = (𝑙+6𝐿)/(4𝑣).Приравнивая времена 𝑡1 и 𝑡2, находим, что 𝑙 +𝐿 𝑣 = 𝑙+6𝐿 4𝑣 Критерии: ⇒ 4𝑙+4𝐿=𝑙+6𝐿 ⇒ 𝑙= 2𝐿\ 3 

7. Теннисный мяч подбросил вертикально вверх. В результате оказалось, что мяч побывал в одной и той же точке на высоте 4 м от пола два раза подряд (сначала двигаясь вверх, затем вниз) с разницей в одну секунду. Какова могла быть начальная скорость мяча, если  его  подбросили с высоты в 1 м от пола? Высотаспортзала,имеющегоформупрямоугольногопараллелепипеда,равна7м, а удары мяча можно считать абсолютно упругими. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2.

Ответ: 9,2 м/с или 11,5 м/с.

Решение:Пусть𝑣0 —искомаяначальнаяскоростьмяча,а𝑣—егоскоростьнавысоте4мотпола.Таккакмяч оказывается на этой же высоте через 1 секунду, то время его подъёма и время спуска равны по 0,5 с. Рассмотрим два случая: 1) мяч не долетает до потолка спортзала и 2) мяч ударился в потолок. 1) В первом случае скорость мяча в точке максимального подъёма равна нулю, поэтому 𝑣 = 𝑔 ⋅ 0,5 с = 5 м/с. Эта точка находится на высоте 𝐻 = 4м+𝑔(0,5с)2/2 = 5,25м < 7м,следовательно,противоречия нет. Начальная скорость мяча в первом случае составит 𝑣0 = √ 𝑣2 +2𝑔 ⋅3 м = √85м/с ≈ 9,2м/с. 2) Во втором случае скорость мяча в точке максимального подъёма не равна нулю. Тем не менее, мы знаем, что путь, пройденный мячом за 0,5 с до потолка, равен 7 м −4 м = 3 м. Поэтому 3 м =𝑣⋅0,5с− 𝑔(0,5 с)2 2 Начальная скорость мяча во втором случае составит 𝑣0 = √ ⇒ 𝑣=8,5м/с. 𝑣2 +2𝑔 ⋅3 м = 11,5м/с.

8.       Путешественник катит чемодан на колесиках со скоростью v = 4,5 км/ч по дорожке, вымощенной тротуарной плиткой, в направлении перпендикулярном стыкам между плитками. При этом колеса постукивают на стыках с частотой 5 стуков в секунду. Чему равен размер тротуарной плитки?

Решение:

      ^4.5 

9. Найдите сопротивление двух проводников, если их последовательное соединение имеет сопротивление 16 Ом, а при их параллельном соединении получаем сопротивление 3 Ом. 

Решение:

 при последоват соед,

при параллельном соед-    

         =3

Ответ R= 4 ОМ   

11.Что быстрее потушит пламя кипяток или холодная вода?

Ответ: Кипяток он превращается в пар быстрее чем холодная причем образующийся пар прекращает доступ кислорода  к горящему телу.

12. В калориметре с некоторым количеством воды находится электронагреватель постоянной мощности. Если включить нагреватель в сеть, а в калориметр добавлять воду температурой 0⁰С со скоростью  1 г/с, то установившаяся температура воды в калориметре будет равна 50⁰С. Какая температура установится в калориметре, если в него вместо воды добавлять лед температурой 0⁰С со скоростью 0,5 г/с? Теплообменом калориметра с окружающей средой пренебречь.

Удельная теплоемкость воды равна 4,2 кДж/(кг•⁰С), удельная теплота плавления льда 335 кДж/кг.

Решение.

Найдём сначала мощность электронагревателя. В установившемся режиме m₁ = 1 г воды за 1 с нагревается на ∆t = 50 °С, получая при этом количество теплоты

Q = cm₁∆t₁ = 4200 Дж/(кг • °С) • 10^-3 кг • 50 °С = 210 Дж.

Следовательно, мощность электронагревателя составляет 210 Вт.

Обозначим установившуюся температуру воды в калориметре во втором случае через t₂. Тогда при той же мощности нагревателя за 1 с количество теплоты 210 Дж будет тратиться на плавление

m₂ = 0,5 г льда и нагревание получившейся при этом воды от 0 °С до температуры t₂. Отсюда:

Q = cm₁∆t₁ = λm₂ + cm₂∆t₂;

13. В лифте находится ведро с водой, в которой плавает мяч. Как изменится глубина погружения мяча, если лифт будет двигаться с ускорением a, направленным вверх? направленным вниз?

Ответ : Не изменится, пока a  g, так как изменяется и вес m(ga) и выталкивающая сила V( g a ). При g = a (свободное падение) и вес, и выталкивающая сила равны нулю.

14.  Когда человеку холодно? Нормальная температура тела человека равна 36,6°"С. ему не холодно, когда температура воздуха 25° С, и очень жарко, когда она равна 36° С. В воде же, наоборот, при 36° С человек чувствует себя нормально, а при 25° С ему холодно. Как объяснить этот парадокс?

 ОТВЕТ:

Человек — саморегулирующаяся термодинамическая система, связанная с окружающей средой. Ощущения теплоты и энергии холода возникают в зависимости от скорости излучения телом человека в окружающую среду. Так как нормальной средой, в которой живет человек, является воздух, то организм его в процессе эволюции приспособился чувствовать себя хорошо при средней температуре воздуха 25°С. При этом организм «учитывает» малую теплопроводность воздуха и соответственно этому излучает энергию с определенной мощностью. Если температура воздуха понижается или повышается, то нарушается относительное термодинамическое равновесие системы человек воздух и возникает ощущение холода или тепла. Теплопроводность

воды значительно больше, чем теплопроводность воздуха. Поэтому скорость теплоотдачи организма в воде больше, чем в воздухе, и при температуре воды 25° человеку холодно. При температуре воды 36—37° создается полное термодинамическое равновесие организма и среды, и человек не чувствует ни холода, ни тепла

15.Раньше прежде чем разлить чай по стаканам опытная хозяйка  заботясь об их целостности не забывала положить в них ложки, особенно если они серебряные. Житейский опыт выработал вполне правильный прием. На чем он основан?

Ответ: стаканы трескаются от горячей воды и за неравномерного расширения стекла. сильнее прогревается внутренний слой стенок в то время как внешний не успевает еще нагреться. сильный напор изнутри и стекло лопается. А чайная ложка   обладая высокой теплопроводностью охлаждает воду и делает ее безвредной для стакана

16.  Почему не расплавился искусственный спутник Земли? Запуск искусственных спутников Земли показал, что температура воздуха на высоте 1000 км достигает нескольких тысяч градусов. Почему же не расплавился спутник, двигаясь на указанной высоте? ( темп.плавления железа 1520° С.)

Абсолютная температура газа прямо пропорциональна средней кинетической энергии движения его молекул. На высоте воздух настолько разрежен, что выражение двигались «воздуха равна нескольким тысячам градусов» очень условно. Оно соответствует представлению о температуре воздуха, находящегося у поверхности Земли, молекулы которого бы со скоростями, соответствующими скоростям молекул воздуха на высоте 1000 км. Вследствие большой разреженности воздух на высоте 1000 км не может передать спутнику то количество теплоты, которое необходимо для его плавления.

17. Камень лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду (см. рисунок). Изменится ли (и если изменится, то как) сила давления камня на дно, если в воду добавить поваренную соль? Ответ поясните.

Давление камня на дно уменьшится.
Если в воду добавить поваренную соль, то плотность солевого раствора будет больше, чем плотность пресной воды. Увеличение плотности жидкости приведет к увеличению силы Архимеда, при этом сила тяжести, действующая на камень, не изменится. В результате увеличения силы Архимеда, сила давления камня на дно уменьшится.

18. На одну лодку, плавающую в озере, погрузили 10 кг дров, а на другую, такую же, 10 кг металлолома. Обе лодки продолжают плавать. Какая из лодок при этом погрузилась глубже? Ответ поясните.

лодки погружаются одинаково.
Пояснение. Нет разницы какое тело мы помещаем на лодку (металлолом, дрова или другие тела). Имеет значение масса тела, которое мы помещаем в лодку. Массы металлолома и дров равны, значит сила Архимеда должна увеличиться на одно и то же значение в обоих случаях. Увеличение силы Архимеда происходит за счет увеличения погруженной части лодки в воде, значит лодки должны погрузиться одинаково.

20.В призме с преломляющим углом 30 градусов  боковая грань  АС посеребрена. Луч света падает на грань  АВ под углом 45 и после  отражения от посеребренной грани выходит по тому же направлению. Определить показатель преломления призмы

   Решение: луч света после отражения от грани АС пройдет по тому же направлению если угол ОКА равен 90.тогда угол преломления равен преломляющему углу призмы А.

n = sina /sin b =1.41

21.  Путешественик    первую половину своего пути двигался соскоростью 30 км/ч. Затем  устал и сел перекусить. Хорошенько подкрепившись, он двинулся  дальше и преодолел остаток пути со скоростью 750 м/мин. Какую долю от времени своего путешествия он перекусывал, если его средняя скорость на всём пути составила 7,5 м/с?

Решение: Пусть 𝑠 —весьпуть,пройденный Карлсоном. Разобьём всё путешествие на три участка: на первом он пролетел путь 𝑠/2 со скоростью 𝑣1 = 30 км/ч, на втором он перекусывал в течение времени 𝑡2, на третьем он пролетел ещё раз путь 𝑠/2 со скоростью 𝑣3 = 750 м/мин = 45 км/ч. Полное время путешествия Карлсона равно 𝑡 = 𝑠/𝑣сред, где 𝑣сред = 7,5 м/с = 27 км/ч. Время, потраченное им на первый и третий участки — 𝑡1 = 𝑠/(2𝑣1) и 𝑡3 = 𝑠/(2𝑣3), соответственно. Отсюда находим, что 𝑡2 = 𝑡−𝑡1 −𝑡3 = 𝑡− 𝑠 2𝑣1 − 𝑠 2𝑣3 ⇒ 𝑡2 𝑡 =1− 𝑠 2𝑣1𝑡 − 𝑠 2𝑣3𝑡 = 1− 𝑣сред 2𝑣1 − 𝑣сред ⇒ 2𝑣3 = 1−0,45−0,3 = 0,25.

22. В мерный сосуд с водой помещают два кубика, большой и маленький. Если большой кубик находится внизу, то маленький кубик, располагаясь на нём, погружается в воду наполовину (см. рис. а). Если же большой кубик находится сверху, то он оказывается погружен в воду на треть своего объёма (см. рис. б). Определите с помощью этих рисунков объёмы обоих кубиков. Стенки мерного сосуда вертикальны, количество воды в нём в обоих случаях одно и то же

Решение: Сначала найдём отношение сторон большого и маленького кубиков. Для этого воспользуемся шкалой, нарисованной на сосуде. Высота маленького кубика соответствует 70 мл по мерной шкале, а высота большого кубика —105мл. Отсюда получаем, что длина стороны большого кубика в 1,5 раза больше длины стороны маленького. Пусть𝑎—длинаребрамаленькогокубика.Тогдаегообъёмравен𝑉1 = 𝑎3,аобъёмбольшого—𝑉2 = (1,5𝑎)3 = = 3,375𝑎3. Суммарный объём, погруженный в воду на рис. 7.1a, составляет 𝑉2+𝑉1/2 = 3,875𝑎3. Во втором случае (рис. 7.1б) погруженный объём равен 𝑉1 + 𝑉2/3 = 2,125𝑎3. Так как разность между этими объёмами должна равняться 140 мл − 105 мл = 35 мл, получаем 3,875𝑎3 − 2,125𝑎3 = 35 мл ⇒ 1,75𝑎3 = 35мл ⇒ 𝑎3 = 35мл 1,75 = 20мл = 20см3. Исходя из этого, находим объёмы кубиков: 𝑉1 = 𝑎3 = 20 см3, 𝑉2 = 3,375𝑎3 = 67,5 см3

Объём маленького кубика равен 20 см3, объём большого — 67,5 см3

23. Спомощьюсистемыиз5блоков(см.рис.9.2)рабочийподнимаетплитумассой𝑀 = 100кг.Скакойминимальной силой 𝐹 он должен для этого тянуть за свободный конец верёвки, если масса каждого блока равна 𝑚 = 15 кг? Трение в системе отсутствует, массой верёвок и подвесов можно пренебречь. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.

Решение: Так как блоки имеют массу, итоговая масса груза, которую рабочий должен поднять, равна 𝑀 + + 2𝑚 = 130 кг. Рассматриваемая система из блоков даёт выигрыш в силе в 5 раз. Это можно доказать двумя способами: 1) Используем «золотое правило» механики. Груз подвешен на 5 верёвках. Если плита вместе с подвижными блоками поднимется на некоторую высоту ℎ, длина всех верёвок сократится на ℎ, и, следовательно, рабочий вытянет верёвку длины 5ℎ. Проигрыш в расстоянии в 5 раз компенсируется выигрышем в силе в 5 раз. 2) Рабочий действует на верёвку с силой 𝐹. Так как верёвка невесома, сила её натяжения равна 𝐹 по всей длине. В результате на систему, состоящую из плиты и подвижных блоков, действует со стороны верёвки сила 5𝐹. Используя этот факт, получаем Критерии: 𝐹 = (𝑀+2𝑚)𝑔 5 = 260 Н

24. «Хитрый» продавец  торгует на рынке рыбой , взвешивая  её на весах, сделанных из палки и верёвки (см. рисунок), причём не обманывает покупателей. Покупателю разрешается взвесить  самому, но при условии, что рыба помещается только на левую чашку весов и не снимается до момента расплаты. Продавец разрешает провести максимум два взвешивания, предоставляя покупателю набор гирь.
Как определить массу понравившейся вам рыбы?
«Коромысло» весов с пустыми чашками занимает горизонтальное положение.

 РЕШЕНИЕ ;

Если бы рыбу можно было снимать до расплаты, то можно воспользоваться прекрасным способом, придуманным Менделеевым. Уравновесим рыбу (на левой чашке) необходимым количеством гирь на правой. Затем снимем рыбу с весов и вновь приведём их в равновесие, добавляя теперь гири на левую чашку. Очевидно, что мы добавим ровно столько, сколько весит рыба.
Но снимать рыбу нельзя. И всё же покупатель перехитрит продавца.
Он может взвесить рыбу сначала на одной чашке весов, уравновесив её гирями массой m_1, а затем может добавить на чашку, где лежит рыба, гирю известной массы m_3, и вновь провести взвешивание. При этом чашка с рыбой и гирей будет уравновешена гирями массой m_4. Условия равновесия весов в этом случае запишутся в виде:
m⋅a = m_1⋅b,
(m + m_3)⋅a = m_4⋅b,
где длина одного из плеч весов a, а другого b. Масса рыбы m.
Разделив эти соотношения друг на друга, получим:

откуда для истинной величины массы рыбы m получается следующее выражение:

Так как в знаменателе стоит разность масс гирь при двух взвешиваниях, то для повышения точности измерений необходимо, чтобы эта разность была не очень мала, то есть нужно, чтобы массы m1 и m4 были не очень близки. Этого можно достичь, выбирая гирю m3 побольше, тогда полученный результат будет точнее.

25. На главной оптической оси собирающей линзы находится светящаяся точка на расстоянии d > 2F, где F — фокусное расстояние линзы. Линзу разрезали на две половинки и раздвинули их на некоторое расстояние, как показано на рисунке. Как будет выглядеть изображение светящейся точки?

Решение

Каждая из половинок линзы "работает" как целая линза с тем же фокусным расстоянием и той же главной оптической осью. Поэтому после того, как линзу разрезали и половинки раздвинули, изображений светящейся точки будет два. Их положения легко найти простым построением. Яркость каждого из изображений будет в два раза меньше, чем яркость изображения, которое даёт целая линза.