Методическая разработка "Использование видео задач на уроках физики"

Департамент образования города Севастополя

Работа на городской конкурс «Педагог-новатор» по теме:

«Использование видео задач на уроках физики»

Выполнила: учитель физики и астрономии высшей категории ГБОУ СОШ № 35 города Севастополя с углублённым изучением немецкого языка

Крестинина Ирина Викторовна

г. Севастополь

2013 г.

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь чему учиться.

Леонардо да Винчи

Тема работы:

«Использование видео задач на уроках физики»

Актуальность, новизна и практическая направленность:

Современные подходы  к образованию требуют от учителя разнообразия форм предоставления учебного материала на всех этапах его изучения. Особое внимание уделяется внедрению ИК технологий, о чём написано множество статей и рекомендаций. Изучая последние разработки по этому вопросу, автором замечена следующая закономерность, -  практически во всех статьях использование компьютера на уроках (в том числе и физики) ограничивается тремя направлениями:

·        применение презентаций к урокам, зачастую перегруженных текстовой информацией и не несущих важной смысловой нагрузки;

·        показ видео эксперимента в случае проблематичности его реальной демонстрации;

·        проведение компьютерного тестирования при контроле знаний.

Автором были также изучены публикации российских педагогов по этой проблеме (проф. Т.В.Ильясова – ОГПУ), однако методических рекомендаций по применению видео задач на уроках физики не найдено. Тем не менее, данный вопрос вызывает  большой интерес у широкого круга учителей физики, увлечённых предметом и стремящихся увлечь естественными науками своих учеников. Прописная истина педагогики, знакомая со времён учёбы в педагогическом институте, – каждая наглядность на уроке должна нести смысловую нагрузку. Не должно быть лишних, ненужных, «пустых» картинок и анимаций – «просто так».  Видео сюжетами и «нарезками» сегодня никого не удивишь. Но продуманные, лаконичные, а главное,  - подобранные из окружающей жизни,  видео задачи, наверняка сделают уроки физики ярче, интереснее и привлекательнее для учащихся. При этом реализуется сразу несколько принципов преподавания:

·        Наглядность - один из основных педагогических принципов, согласно которому учебный материал лучше воспринимается на конкретных примерах. В психологии давно рассматривается проблема восприятия человеком информации и особенно наглядной. Эти слова означают, что у людей есть определённые особенности восприятия и переработки информации. И большинство подростков являются именно «визуалами».

·        Практическая направленность изучаемого материала. Ребёнку интересно тогда, когда он понимает, где изученное можно пронаблюдать, использовать, или попробовать сделать самому.

·        Разнообразие форм работы на уроке. Переключение с одних видов учебной деятельности на другие позволяет избежать быстрой утомляемости и потери внимания.

Таким образом, как с точки зрения психологии, так и с точки зрения педагогики правильное уместное применение видео задач на уроках возможно и имеет смысл.

Тип инновации:  инновация в обучении.

Работа автора над данным проектом начиналась с обычного поиска фрагментов из кинофильмов, мультфильмов, которые можно было бы назвать словосочетанием «физика вокруг нас». Затем, шёл процесс составления текстов задач с учётом требований действующей программы по физике. Далее, монтирование в программе MPEG Video Wizard и решение. Но основная часть работы  заключается в том, как и когда, использовать полученный наглядный учебный материал, и какой результат в обучении будет получен.

Уровень реализации и ожидаемые результаты:

Предлагаемая методика используется автором на протяжении двух лет в работе с классами гуманитарного профиля на уровне школы. Она вызвала интерес у других учителей естественных наук (химия, география), поскольку главная задача естественных наук – научить ребёнка «видеть» природу, объяснять явления и процессы, происходящие в ней, и умело использовать её законы на практике.

Использование этих рекомендаций не несёт в себе цели научить решать сложные физические задачи или повысить процент учащихся олимпиадного уровня. Но важнее развивать мыслительную деятельность ребёнка, включая все психологические и эмоциональные рычаги. Этот процесс требует систематичности в работе, и в итоге обязательно приведёт к росту уровня овладения учебным материалом и формированию навыков описания процессов и навыков научной речи.

Данный опыт может быть использован учителями физики и других естественных наук. Для этого необходимы навыки работы с одной из компьютерных программ по монтированию видео, терпение в поиске сюжетов, знание психологических особенностей своих учеников, а также, немного фантазии и личной заинтересованности в успехе.

Описание и механизм реализации:

Научная деятельность, умение наблюдать, искать новые пути, находить выходы из противоречий, на которые наталкиваешься в своей работе или в ходе мыслей, - это работа, которая должна вестись непрерывно и начинаться, возможно, раньше. Обучение не должно разбиваться последовательно на два периода, когда лишь во втором периоде разрешается работать активно, а в первом периоде усваивается такое число фактов и готовых формул, что становишься неспособным к самостоятельной творческой работе второго периода. Мне кажется, что усвоение и творческая работа должны идти параллельно, причем, как можно раньше должно начинаться самостоятельное творчество.

А.Ф.Иоффе

Учебная задача – конкретная задача, требующая от учащихся открытия и освоения в учебной деятельности общего способа (принципа) решения, мыслительного анализа и теоретического обобщения.

Школьники первоначально, естественно, не умеют самостоятельно формулировать учебные задачи и выполнять действия по их решению. До поры до времени им помогает в этом учитель, но постепенно соответствующие умения приобретают сами ученики. Именно в этом процессе у них формируется самостоятельно осуществляемая учебная деятельность, умение учиться относительно широкого круга частных практических задач. Поставить учебную задачу — значит ввести учащихся в ситуацию, требующую ориентации на содержательно общий способ ее решения во всех возможных частных и конкретных условиях.

Еще Г. Песталоцци считал, что органы чувств сами по себе доставляют нам беспорядочные сведения об окружающем мире. Обучение должно уничтожить беспорядочность в наблюдениях, разграничить предметы, а однородные и близкие снова соединить, т.е. сформировать у учащихся понятия.

Ощущение и понятие — различные ступени единого процесса познания.

Я. А. Коменский выдвинул «золотое правило»: «всё, что нужно познать ...можно, предоставлять для восприятия чувствам...». Требование, чтобы знания черпались учениками, прежде всего из собственных наблюдений, играет большую роль в обучении.

Видео-задача содействует выработке у учащихся эмоционально-оценочного отношения к сообщаемым знаниям. Решая видео-задачу, ученики могут убедиться в истинности приобретаемых знаний, в реальности тех явлений и процессов, о которых, им рассказывает учитель. А уверенность в истинности полученных сведений, убежденность в знаниях делают их осознанными, прочными. Такой вид наглядности повышает интерес к знаниям, делает более легким процесс их усвоения, поддерживает внимание ребенка. Однако, есть ещё одна немаловажная деталь, ученики зачастую не имеют понятия о реалистичности данных, предложенных в задаче, а также о реалистичности полученного ответа. При просмотре задачи в действии ребенок учится различать реальность и фантастику, действительное и мнимое. В качестве примера можно привести случай из педагогической практики:

При решении расчетной задачи на понятие плотности, ученица 7-Б класса определяла материал, из которого изготовлена втулка подшипника. В записи данных девочка не представила единицы измерения в системе СИ. В результате ею было получено значение плотности втулки 1,29 кг/м³, что соответствует плотности воздуха. В задаче был написан следующий ответ:

«Втулка подшипника изготовлена из воздуха».

Что может быть показательнее?

Учащиеся гуманитарных классов, как правило, обладают способностями к целостному и эмоционально-чувственному восприятию, наглядно-образному мышлению, хорошей зрительной памяти и творческому воображению. Однако встает вопрос об овладении учащимися комплексом учебных умений, направленных на самостоятельный поиск, получение и переработку учебной информации. Так, при наблюдениях и экспериментальных работах от учащихся требуется владение такими приемами, как, например, объяснить наблюдаемое физическое явление, сформулировать выводы из данного наблюдения, рационально использовать физические приборы, самостоятельно собрать несложную физическую экспериментальную установку. Но ведь задача на экране может быть не только расчетной. Она может содержать качественный вопрос, требование проанализировать ситуацию, доказать справедливость закона или какого-либо утверждения, то есть учить размышлять, строить причинно - следственные связи и прогнозировать явление.

Видео-задачи могут выступать в роли источника знаний при организации самостоятельной работы творческого и исследовательского характера. В этом случае учитель определяет задание, направляет деятельность учащихся. Таким образом, отвечая мнению польского ученого И. Зборовского, видео-задача несет те же функции, что и любое дидактическое средство обучения:

·        служат непосредственному познанию учениками определенных фрагментов действительности (познавательная функция);

·        являются средством развития познавательных способностей, а также чувств и воли учащихся (формирующая функция);

·        представляют собой важный источник знаний и умений, приобретаемых учащимися, облегчают закрепление проработанного материала, проверку степени овладения знаниями и т.п. (дидактическая функция).

Из этого следует, что видео задача в современной школе может занимать достойное место в процессе изучения и закрепления материала, увеличивая эффективность обучения и помогая ученику усваивать материал более осмысленно и с большим интересом.

В результате работы были составлены 26 видео-задач и вопросов по курсу физики с решениями.

Задачи  представлены в текстовом и электронном варианте. В содержании задач отражено использование следующих явлений и законов:

·        закон сложения скоростей;

·        законы Ньютона;

·        закон сохранения импульса;

·        закон сохранения энергии;

·        второй закон Ньютона в импульсной форме;

·        кинематика вращательного, равномерного и равноускоренного движения, движения тела, брошенного горизонтально;

·        элементы статики;

·        вопросы воздухоплавания.

Задачи несут в себе различные функции, и их можно условно разделить на четыре группы:

1. Проблемные вопросы (3а; 16; 20а; 23).

2. Качественные теоретические задачи (1; 5; 11; 23).

3. Задачи для первичного закрепления материала (2; 3б; 6; 9; 10; 12; 14; 15б; 19; 20б; 21; 22; 26).

4. Задачи достаточного и высокого уровня для применения знаний в нестандартной ситуации (4; 7; 8; 13; 15а; 17аб; 18; 24).

Видео-задачи первой группы можно использовать перед началом изучения нового материала в качестве проблемного задания на этапе мотивации. Как следствие, следует отметить серьёзное повышение интереса к новому материалу у учащихся, особенно в 10 классе (задача 20а, 23).

Задачи второй группы по усмотрению учителя можно использовать на этапе проверки теоретической части домашнего задания, как дополнительный или самостоятельный вопрос. А также, в конце первого урока по изучению нового материала при подведении итогов.

Задачи третьей группы рекомендуется решать на уроках первичного закрепления знаний, однако лучше перед этим рассмотреть несколько текстовых задач с целью отработки формул и более свободного их использования.

Задачи четвёртой группы в гуманитарных классах используются в основном для осуществления индивидуального подхода (домашнее задание для сильных и заинтересованных учащихся с последующим рассмотрением решения в классе). В технологических классах их можно включить в комплекс заданий для групповой работы. Возможен также вариант решения задач третьей и четвёртой группы на дополнительных занятиях или факультативах.

Перспективы работы:

Начиная свое исследование, я даже не догадывалась о великом разнообразии хитростей, которые может использовать учитель в своей работе. Но сейчас мне особенно интересен процесс моделирования и конструирования физической задачи. Работа продолжается, рождаются новые идеи по использованию видео-задач. Ученики ждут с нетерпением новых вопросов от природы и окружающего мира. И, конечно же, кто не хочет решить задачу, составленную собственноручно! Поэтому, как одна из перспектив, – это самостоятельное составление видео-задач учащимися в качестве домашнего или дополнительного задания. Ведь для выполнения такого задания мало подыскать сюжет. Нужно увидеть в нём физический процесс, найти закон для объяснения и подобрать такие данные к задаче, которые дали бы реалистичный ответ в ходе решения.

Оглянитесь вокруг себя, и вы увидите бесчисленное множество физических явлений. Большинство своих изобретений человек взял у природы. На это ушли тысячелетия развития научной мысли. Нашим ученикам приходится проходить этот трудный путь в сотни раз быстрее, и лучшим путеводителем на нем пусть станет исследовательская, «живая», доступная видео-задача.

(Все видео задачи, тексты и решения размещены на электронном диске)

Приложения

Тексты задач

1. Объясните невозможность явления, происходящего в сюжете, с точки зрения физики.

2. Изобразите графически силы, действующие на крокодила Гену в случае, когда он несёт вещи и в случае, когда он несёт Чебурашку с вещами. Масса чемодана 8 кг, сумки – 3 кг, торта – 500 г, Чебурашки -5,5 кг. Станет ли легче Гене после предложения Чебурашки?

3. а) Почему лягушонок упал с листа?

б) Найти скорость Лягушонка относительно берега, если скорость течения реки 3 м/с, а скорость Лягушонка относительно воды 1,5 м/с. С какой скоростью относительно берега движется лист с Дюймовочкой, если скорость движения листа относительно воды, придаваемая бабочками 2 м/с. Какова скорость Лягушонка относительно Дюймовочки и скорость Дюймовочки относительно Лягушонка?

4. Казаки спаслись от преследования благодаря украинским шароварам, наполненным горячим воздухом. Каким должен быть минимальный объём шаровар, чтобы поднять лодку с семью беглецами, если средняя масса одного мужчины 75 кг, а масса лодки 350 кг. Плотность воздуха равна 1,29 кг/м³?

5. Найдите физические ошибки в просмотренном сюжете. Объясните, почему показанные явления на самом деле невозможны.

6. Найти линейную скорость вращения самолёта аттракциона, если он делает 12 об/мин, а длина железного держателя, соединяющего самолёт с осью вращения равна 4 м. Какова частота вращения Волка, если линейная скорость точек его головы такая же, как и у самолёта, а длина волчьей задней лапы 80см?

7. Сколько времени понадобится казакам, чтобы втащить воз массой 200 кг на гору высотой 20 м, склон которой составляет угол 60° с горизонтальной поверхностью? Сила тяги волов 600 кН, сила, с которой казаки подталкивают воз, равна 120 кН. Коэффициент сопротивления движению равен 0,4. Найти КПД наклонной плоскости горы.

8. После разгона Волк выпрыгивает из вагона со скоростью 10 м/с относительно вагона. Дверной проём находится на высоте 120 см от земли. На каком расстоянии от вагона окажется Волк к моменту падения на землю, если вагон продолжает равномерное движение со скоростью 54 км/ч?

9. При выезде со двора расстояние между Машей и Зайцем равно 160 м. Через сколько времени Маша догонит Зайца, если скорость Зайца 18 км/ч, а скорость Маши на велосипеде 36 км/ч?

10. С какой скоростью относительно повозки отлетел Шарик после выстрела из ружья, если его масса с ружьём 35 кг, а скорость пули массой 20 г 800 м/с?

11. Какие превращения энергии происходят в данном сюжете? Конструкция какого прибора основана на таком принципе? Что реалистично и что фантастично представлено в эпизоде?

12. Какую скорость приобретёт снежный ком к моменту приближения к дому Медведя, если считать, что масса кома при скатывании больше не изменяется? Высота горки равна 25 м.

13. На каком расстоянии должен находиться мотоцикл от вертикали, опущенной из места прыжка, чтобы Волк, прыгая с моста, попал прямо на сидение? Высота моста равна 15 м, а скорость мотоцикла 72 км/ч.

14. С какой минимальной линейной скоростью должна была вращаться модель ракеты, чтобы Волк находился в состоянии невесомости? Ракета закреплена на жёстком стержне длиной 3 м.

15. а) С какой силой нужно толкать лестницу, стоящую под углом 60°, чтобы она опрокинулась? Длина лестницы 4 м, а её масса – 15 кг.

б) Под каким углом к горизонту нужно установить ствол пушки, чтобы снаряд попал точно в цель, если расстояние до крепости составляет 500 м, а скорость вылета снаряда составляет 150 м/с?

16. Почему Шарик с ружьём лежит на дне реки? Какой должна быть средняя плотность Шарика, чтобы он всплыл после того, как отпустит ружьё?

17. а) С какой высоты должно было начаться скатывание Мишки на санках, чтобы в момент прохождения нижней точки вогнутой части траектории центростремительное ускорение его движения составляло 3 м/с²? Радиус кривизны траектории в нижней точке равен 5 м.

б) В каком случае, въезжая на такую горку, санки с Мишкой не будут оказывать давление на землю в верхней точке траектории? При какой кривизне траектории это возможно?

18. На какой высоте над поверхностью Земли должен лететь Супермен, чтобы сила тяжести, действующая на него со стороны Земли, стала меньше в 4 раза? Какова скорость Супермена на этой высоте?

19. Какую силу должен приложить Волк лапами к трубе массой 40 кг и длиной 1,4 м для того, чтобы поднять её край от земли? Длина согнутой лапы Волка 35 см.

20. а) Что объединяет все рассмотренные движения?

б) С какой скоростью должны вылетать струи шампанского из каждой бутылки, чтобы при одновременном выстреле из трёх бутылок лодка массой 400 кг вместе с моряками приобретала скорость 108 км/ч? Масса шампанского в каждой бутылке 0,75 кг.

21. Какова сила взаимодействия ядра массой 10 кг со щитом, если продолжительность удара составляет 0,5 с? Удар считать абсолютно упругим, а скорость ядра перед столкновением 30 м/с.

22. На какую максимальную высоту может взлететь ракета общей массой 300 г при выбросе из неё 100 г пороховых газов со скоростью 200 м/с?

23. Какое явление рассмотрено в данном сюжете? Когда оно происходит? Где ещё можно наблюдать подобный эффект?

24. Какой должна быть начальная скорость футбольного мяча, брошенного под углом 45° к горизонту, чтобы он перелетел водоём, имеющий средний диаметр 300 м?

25. Вычислите работу выполненную друзьями при укладывании кирпичей в стопку высотой в четыре кирпича и длиной в десять кирпичей. Масса одного кирпича 2,5 кг, а его высота составляет 10 см.

26. Какое давление оказывает жидкость, находящаяся в трубе, на спину крокодила Гены, если радиус трубы 20 см, а сила давления водяного потока равна 600 Н?

Решения

1.     Согласно третьему закону Ньютона сила действия равна силе противодействия по модулю и противоположна по направлению. То есть, при взаимодействии двух тел возникают две силы, приложенные к разным телам, равные по своему числовому значению. В случае взаимодействия двух тел силы не могут быть скомпенсированы, так как приложены к разным телам. Но в ситуации с бароном Мюнхгаузеном рука,  которой он вытягивает себя за волосы, и голова относятся к одному телу, следовательно, силы приложены к одному телу. Если на тело действуют две силы, равные по модулю и противоположные по направлению, то они компенсируют друг друга и равнодействующая равна нулю. Тело не может подниматься из воды.

2.      Дано:             СИ            Решение:

М_ч = 8 кг

М_с = 3 кг                            

М_т = 500 г     0,5 кг

М_Ч = 5,5 кг                                  

F - ?                                 F_т      F_с                                        F_т    F_с

                                                   F_ч                               F_ч

F₁ = M_чст g = (8+3+0,5)∙10 Н/кг = 115 Н                    F_Ч

F₂ = M_чстЧ g = (8+3+0,5+5,5) ∙10 Н/кг = 170 Н

3.     а) В начале сюжета лист находится в покое и вместе с ним лягушонок. После того, как стебель срезан, лист начинает двигаться по течению реки. Лягушонок, благодаря свойству инертности стремится сохранить свою первоначальную скорость, т.е. остаться в покое. Лист движется, а он отклоняется противоположно движению. Наблюдается явление инерции.

б) Скорости находим, используя закон сложения скоростей и учитывая направления скоростей:

V_{от. н.с.} =  V_{от. п.с.} + V_п.с.

V₁ = 3 м/с + 1,5 м/с = 4,5 м/с

V₂ = 2 м/с + 1,5 м/с = 3,5 м/с

V₃ = 3 м/с – 3,5 м/с = -3,5 м/с

V₄ = 3,5 м/с – 3 м/с = 0,5 м/с

4.     Рассмотрим условие, при котором шаровары смогут поднять лодку. Воздух, окружающий шар, при температуре 0°С имеет вблизи поверхности земли плотность ρ₀ = 1,3 кг/м³. Плотность подогретого до 100°С воздуха составляет ρ₁ = 1,3 кг/м³ · 273/373 = 0,95 кг/м³. Подъём начнётся, если архимедова сила превысит сумму сил тяжести самих шаровар, наполненных воздухом и лодки с людьми:

F_a = F_т1 + F_т2; где F_т1 – сила тяжести шаровар с горячим воздухом (массой шаровар пренебрегаем, но учитываем, что тогда их объём должен быть ещё больше), F_т2 – сила тяжести лодки с людьми.

ρ_вgV_ш = ρ_гвgV_ш + Mg,        М = 7∙75 кг + 350 кг = 875 кг

V_ш = M/(ρ_в - ρ_гв) = 2573,5 м³

Ответ: V_ш >2573,5 м³

5.     Шар, надутый воздухом из лёгких, не может всплывать в атмосферном воздухе, т.к. содержит смесь более плотных газов. Так при выдохе из лёгких выходит углекислый газ, плотность которого 1,98 кг/м³. Средняя плотность воздуха, содержащегося в шарике, больше, чем атмосферного, следовательно, сила тяжести шара превысит архимедову силу и шар не будет всплывать.

6.     Дано:                СИ      Решение:

v₁ = 12об/мин  0,2с^-1    v₁ = 2π v₁R₁;     R₁ = l₁

l₁ = 4 м                         v₁ = 2∙3,14∙0,2 с^-1∙4 м = 5,024 м/с ≈ 5 м/с

v₁ = v₂                           v₂ = v₁ = 2π v₂R₂;     v₂ = v₂/2π R₂

l₂ = 80 см         0,8 м    v₂ = 5,024 м/с / 6,28∙0,8 м = 1 с^-1.

v₁ - ?  v₂ - ?                 Ответ: v₁ = 5 м/с; v₂ = 1 с^-1.

7.     Дано:                      Решение:

m = 500 кг         ox:  ma = F₁+ F₂ – F_тр – mg sin α

 h= 200 м          oy:    0 = N – mg cos α

α = 60˚                ma = F₁+ F₂ – µ mg cos α – mg sin α

F₁= 6 кН           a = 2s/t²     s = h/ sin α      a =2h/ t² sin α

     F₂ =1,2 кН         m2h/ t² sin α = F₁+ F₂ – µ mg cos α – mg sin α

     µ = 0,4                t = F₁+ F₂ – µ mg cos α – mg sin α) sin α

t = ?; ɳ = ?       

t = = 11с

ɳ = mg h/( F₁+ F₂) s,   ɳ = mg sin α/( F₁+ F₂), ɳ =59,7%

Ответ: t = 11c (не очень ли быстро на ваш взгляд), ɳ =59,7%

8.     Дано:               СИ            Решение:

v₀  = 10 м/с                                       v_в                         v₀      l ₁

h = 120 см           1,2 м          l ₂                                             

v_в = 54 км/ч        15 м/с       l = l₁+l₂       h = gt²/2     t =

l - ?                                          l = v₀t + v_в t = ( v_в +v₀   

                                  Ответ:  l =  12,5 м      

  Дано:                СИ        Решение:

v_з = 18 км/ч     5 м/с      

v_М = 36 км/ч    10 м/с                 v_М                        v_з

t_в = ?                               0                              160               х

               x_з = 160 + 5t     и     x_M = 10t

                 x_з =  x_M

                    160 + 5t = 10t

                t_в = 32c

Ответ:      t_в = 32c

9.      Дано:             Решение:

М = 35 кг       По закону сохранения импульса для реактивного движения

m = 0,02 кг                    0 = - Mv_ш + m v_n

v_n = 800 м/с                    v_ш = m v_n / M

v_ш - ?                                v_ш ≈ 0,46 м/с

       Ответ:   v_ш ≈ 0,46 м/с

10.  В данном эпизоде происходит превращение кинетической энергии движения колеса в электрическую энергию. Подобное превращение энергии возможно в генераторе переменного тока. Благодаря полученной энергии Мишка включил иллюминацию своего дома.

11.  Дано:       Решение:

h = 25 м     По закону сохранения энергии:  mgh = mv²/ 2

v - ?           v =        v = 22,4 м/с

Ответ:  v = 22,4 м/с

13.  Дано:              Решение:

H=15 м

V_м=20^м/_с

                                                                                                h

 l = ?

                                                   l

         h =  ,      ℓ= v_м ∙t  ,             t =   ,      ℓ = v_м ∙

          ℓ = 20∙ = 20 ∙  

Ответ: ℓ =

14.

Дано:         Решение:

R=3 м       

а_{ц =} g                                v    g

 

v = ?

              а_ц = ,       v =,       v= ,   v = ^м/_с

Ответ: v = ^м/_с.

15. а)

                     Решение:  

Дано:          По условию равновесия

= 4 м         F_т  cos α = F

m = 15 кг

α = 60°             F = 

F - ?            F == = 88,2H     Ответ: F = 88,2H.    

б) Следует рассматривать движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Дано:                   Решение:

v₀ = 1000 м/с     h =v_0yt – gt²/2 = v₀sin α∙t - gt²/2

h = 800 м           l = v_0xt = v₀cos α∙t;   t = S/ v₀cos α

S = 2000 м         h = v₀sin α∙ S/ v₀cos α -  S²/2 v₀²cos ²α

α - ?                    116∙10⁴ cos ⁴α - 992160 cos ²α + 96 = 0

                          cos α₁ = 0,925               α₁ = 22,4°

                         cos α₂ = 0,00984           α₂ = 89,4°

16.  Средняя плотность ружья больше плотности воды. Пока Шарик держит ружьё, его средняя плотность также больше плотности воды, следовательно, F_т превышает F_А. Если Шарик отпустит ружьё, то всплывёт только при условии, если в лёгких есть воздух, тогда его средняя плотность будет меньше плотности воды и F_А превысит F_т .

17. а) Дано:           Решение:

        а_ц=3 ^м/_с                      mgh=           а_ц=

        R=5м                     gh=               V²= а_цR

        h = ?                              h=

                               h === 7,5 м

 б)    P=0,  если а_ц = g     N=0                                                                   

                                                                                                      mg   

 = g    R =      т.к.  а_цR = 150 ^м2/_{с 2}                                    

R =  = 15м       

Ответ: 7,5 м, 15 м.

18. Ответ: h = R_з.

19.

Дано:              Решение:

m=40кг          _{1         F     2}

 =1,4м

₁=0,35м                          mg

F=?                Используя условие равновесия рычага:

                        F₁ = mg

                        F===800H

20.

а) Все движения происходят вследствие отделения какой-то части от тела с некоторой скоростью.

б)

Дано:             СИ       Решение:

m_ш = 0,75кг               Nm_ш V_г =

N = 3                         V_г  =

V_л = 108 ^км/_ч      30 ^м/_с             

V_г =?                         V_г  = = 5333 ^м/_с           

Ответ: 5333 ^м/_с       

Это нереально, следовательно,  лодка  не будет двигаться от  выстрелов шампанского.

21.

Дано:           Решение:

t = 0,5с          По II-ому закону Ньютона в импульсной форме:

m = 10кг       Ft =

V = 30 ^м/_с          при абсолютно упругом ударе

α  = 45°        = 2mVcos α

F=?             Ft = 2mVcos α

                     F =

                     F == 852 H   Ответ: F= 852 H.  

22.

Дано:            СИ         Решение:

m_p=300г        0,3кг     По закону сохранения импульса:

m_п =100г       0,1кг     (m_p- m_г) = m_п V_г

V_г  = 200 ^м/_с                  V_р = = 100 м/с

h=?                            h_max = ;  h_max  =  = 510,2 м.

                                    Ответ: h_max = 510,2 м.

23. В данном сюжете рассмотрено явление механического резонанса. Это явление резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении собственной частоты свободных колебаний и частоты вынужденных колебаний. Явление резонанса может привести к разрушению тела, что и произошло в эпизоде. Такое же явление можно наблюдать при движении по деревянному мосту строя солдат и в случае одновременного движения тяжёлых машин с одинаковой скоростью.

24. Решение задачи следует начинать с определения времени полёта, рассматривая движение по оси оу, а затем, рассматривая движение по горизонтали, найти значение начальной скорости. Составляя уравнения, удобнее рассматривать только подъём мяча до максимальной высоты, тогда дальность полёта равна половине диаметра водоёма.

Дано:            Решение:

α = 45˚         h_max =v_0yt – gt²/2 = v₀sin α∙t - gt²/2, с другой стороны

l = 300 м     h_max = v₀² sin ²α/2g;

v₀ - ?            l/2 = v_0xt = v₀cos α∙t, имея три уравнения с тремя неизвестными, можно найти начальную скорость.

v₀² sin ²α/2g = v₀sin α∙ l/(2 v₀ cos α) - g l²/8 v₀² cos² α

0,025 v₀⁴ = 150 v₀² – 225000 = 0

Ответ: v₀ = 54,8 м/с

25. Если считать, что первые 10 кирпичей уже уложены, то вторые десять будут подняты на высоту 0,1 м, третьи десять – на высоту 0,2 м, а четвёртые десять – на высоту 0,3 м. Общая работа будет равна сумме выполненных работ.

А = Fs = 10mg∙0,1 + 10mg∙0,2 + 10mg∙0,3 = 150 Дж

26. Дано:    Решение:

r = 0,2 м     p = F/S,    S = πr²,    p = F/ πr²

F = 600 Н    p = 4777 Па

p - ?             Ответ:р = 4777 Па.