Методические указания для выполнения практических занятий по физике для специальности 25.02.03

«Омский летно-технический колледж гражданской авиации имени

А.В. Ляпидевского» филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации (институт)»

(ОЛТК ГА филиал ФГБОУ ВПО УВАУ ГА (И))

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО

ФИЗИКЕ

Специальность

25.02.03 Техническая эксплуатация электрифицированных и пилотажно-навигационных комплексов

    Разработал:

    Янкович Н.В., преподаватель

Рассмотрено

на заседании ЦМК «ЕНД»

от «__29_»августа_2014_г.

Протокол №__1_______

Омск – 2014

АННОТАЦИЯ

       Методические рекомендации по выполнению практических работ по Физике_{_} составлены в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта специальности и на основании  программы учебной дисциплины Физика. Программа рассмотрена и утверждена на заседании ЦМК « ЕНД» 29.08.2014, протокол № 1

Методические рекомендации по выполнению практических работ предназначены для курсантов 1 курса по специальности:

25.02.03 Техническая эксплуатация электрифицированных и пилотажно-навигационных комплексов.

Тематика практических работ соответствует основным разделам программы, их выполнение обеспечивает более глубокое изучение материала, направлены на закрепление и систематизацию знаний, умений и формирование компетенций. Видом практических работ является решение физических задач.

Рецензент:

   Пищагина Е.С., преподаватель ОЛТК ГА филиала

                                   ФГБОУ ВПО УВАУ ГА (И)

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка                                                                     4

2. Практическое занятие № 1 «Механическое движение»                    5

3. Практическое занятие № 2 «Динамика»                                           7

8. Критерии оценки                                                                              12

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине Физика_{_} составлены  в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по специальности:

25.02.03 Техническая эксплуатация электрифицированных и пилотажно-навигационных комплексов.

       В соответствии с учебным планом на  практические занятия по дисциплине Физика отводится 4 часа.

Реализуемые цели  выполнения практических работ:

-получать и развивать умение работать с разнообразными источниками информации;

-выработать у курсантов психологическую установку на самостоятельное систематическое пополнение своих знаний и выработку умений ориентироваться в подборе информации при решении задач,

-находить самостоятельно конкретные способы решения задач применительно к условиям;

-самостоятельно мыслить.

          В результате курсанты должны уметь оценивать численные порядки величин, характерных для различных разделов физики.

-4-

Практическое занятие № 1

                                   Механическое движение.

Цель работы: получать и развивать умение работать с разнообразными источниками информации; выработать у курсантов психологическую установку на самостоятельное систематическое пополнение своих знаний и выработку умений ориентироваться в подборе информации при решении задач; находить самостоятельно конкретные способы решения задач применительно к условиям; самостоятельно мыслить.

Содержание работы:

Рассмотреть способы решения задач по теме «Механическое движение».

Методические указания к выполнению работы:

Задачи по кинематике, разбираемые в курсе физики, включают в себя задачи о равнопеременном прямолинейном движении одной или нескольких точек и задачи о криволинейном движении точки на плоскости.

Общие правила решения задач по кинематике

1.     Сделать схематический чертеж, на котором следует, прежде всего, изобразить систему отсчета и указать траекторию движения точки. Удачно выбранная система координат может значительно упростить решение и сделать кинематические уравнения предельно простыми. Начало координат удобно совмещать с положением движущейся точки в начальный рассматриваемый момент времени, а оси направлять так, чтобы приходилось делать как можно меньше разложений векторов.

2.     Установить связь между величинами, отмеченными на чертеже. При этом следует иметь в виду, что в уравнения скорости и перемещения входят все кинематические характеристики равнопеременного прямолинейного движения (скорость, ускорение, время, перемещение).

3.     Составляя полную систему кинематических уравнений, описывающих движение точки, нужно записать в виде вспомогательных уравнений все дополнительные условия задачи, после чего, проверив число неизвестных в полученной системе уравнений, можно приступать к ее решению относительно искомых величин. Если неизвестных величин в уравнениях оказалось больше, то это может означать, что в процессе их определения, «лишние неизвестные» сократятся.

4.     Составляя уравнения, необходимо следить за тем, чтобы начало отсчета времени было одинаковым для всех тел, участвующих в движении.

-5-

5.     Решая задачи на движение тел, брошенных вертикально вверх, нужно обратить особое внимание на следующее. Уравнения скорости и перемещения для тела, брошенного вертикально вверх, дают общую зависимость скорости V и высоты h от времени t для всего времени движения тела.
Они справедливы (со знаком минус) не только для замедленного подъема вверх, но и для дальнейшего равноускоренного падения тела, поскольку движение тела после мгновенной остановки в верхней точке траектории происходит с прежним ускорением.
Под высотой h при этом всегда подразумевают перемещение движущейся точки по вертикали, т.е. ее координату в данный момент времени — расстояние от начала отсчета движения до точки.

    6.  Движение тел, брошенных под углом к горизонту, можно рассматривать как результат наложения двух одновременных прямолинейных движений по осям ОХ и OУ, направленных вдоль поверхности Земли и по нормали к ней.
Учитывая это, решение всех задач такого типа удобно начинать с разложения вектора скорости и ускорения по указанным осям и затем составлять кинематические уравнения движения для каждого направления.
Необходимо при этом иметь в виду, что тело, брошенное под углом к горизонту, при отсутствии сопротивления воздуха и небольшой начальной скорости летит по параболе и время движения по оси ОХ равно времени движения по оси OY, поскольку оба эти движения происходят одновременно.

7.     Время падения тела в исходную точку равно времени его подъема на максимальную высоту, а скорость падения равна начальной скорости бросания.

 8.  Решение задач о движении точки по окружности принципиально ничем не       отличается от решения задач о прямолинейном движений. Особенность состоит лишь в том, что здесь наряду с общими формулами кинематики приходится учитывать связь между угловыми и линейными характеристиками движения.

Библиографический список

Основной

1. Фирсов, А.В. Курс физики: учеб. пособие для ссузов / А.В. Фирсов.-М.:            Дрофа, 2006. – 509, (3) и.: ил.

-6-

2. Трофимова, Т.И. Физика. Сборник задач: учебное пособие для ссузов / Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М.: Дрофа, 2007. – 303, (1) с.: ил.

3. Трофимова, Т.И Физика. Законы, формулы, определения: учеб. пособие для ссузов / Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М.: Дрофа, 2004. – 304с.:ил.

4. Дмитриева, В.Ф. Физика. Учебник для студ. образоват. .учреждений сред. проф. образования / - 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 464 с.

5. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся образоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Н.А. Парфентьева. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 206 с.: ил. – (Классический курс).

Дополнительный

 1.  Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений:   базовый и профильный уровни/ Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой.- 19-е изд. – М.:   Просвещение, 2010.- 399 с., (4) л. – (Классический курс)

2.  Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся образоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Н.А. Парфентьева. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 206 с.: ил. – (Классический курс).

3. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Профильный уровень. Учебник. – М.: Дрофа, 2006.

Практическое занятие № 2

Динамика.

Цель работы: получать и развивать умение работать с разнообразными источниками информации; выработать у курсантов психологическую установку на самостоятельное систематическое пополнение своих знаний и выработку умений ориентироваться в подборе информации при решении задач; находить самостоятельно конкретные способы решения задач применительно к условиям; самостоятельно мыслить.

Содержание работы:

Рассмотреть способы решения задач по теме «Динамика».

-7-

Методические указания к выполнению работы:

Основная задача динамики материальной точки состоит в том, чтобы найти законы движения точки, зная приложенные к ней силы, или, наоборот, по известным законам движения определить силы, действующие на материальную точку.

Общие правила решения задач по динамике

Характерная особенность решения задач механики о движении материальной точки, требующих применения законов Ньютона, состоит в следующем:

1.     Сделать схематический чертеж и указать на нем все кинематические характеристики движения, о которых говорится в задаче. При этом, если возможно, обязательно проставить вектор ускорения.

2.     Изобразить все силы, действующие на данное тело (материальную точку), в текущий (произвольный) момент времени.
Выражение «на тело действует сила» всегда означает, что данное тело взаимодействует с другим телом, в результате чего приобретает ускорение. Следовательно, к данному телу всегда приложено столько сил, сколько имеется других тел, с которыми оно взаимодействует.
Расставляя силы, приложенные к телу, необходимо все время руководствоваться третьим законом Ньютона, помня, что силы могут действовать на это тело только со стороны каких-то других тел: со стороны Земли это будет сила тяжести ,  со стороны нити — сила натяжения , со стороны поверхности — силы нормальной реакции опоры и трения .
Полезно также иметь в виду и то обстоятельство, что для тел, расположенных вблизи поверхности Земли, надо учитывать только силу тяжести и силы, возникающие в местах непосредственного соприкосновения тел.
Силы притяжения, действующие между отдельными телами, настолько малы по сравнению с силой земного притяжения, что во всех задачах, где нет специальных оговорок, ими пренебрегают.

3.     Говоря о движении какого-либо тела, например поезда, самолета, автомобиля и т.д., то под этим подразумевают движение материальной точки.
Материальную точку нужно при этом изображать отдельно от связей, заменив их действие силами. Связями в механике называют тела (нити, опоры, подставки и т.д.), ограничивающие свободу движения рассматриваемого тела.

-8-

4.     Расставив силы, приложенные к материальной точке, необходимо составить основное уравнение динамики:

.

5.     Далее, пользуясь правилом параллелограмма, определяют величину равнодействующей, выразив ее через заданные силы, и подставляют выражение для модуля равнодействующей в исходное уравнение.
В большинстве случаев, и особенно когда дается три и более сил, выгоднее поступать иначе: движение частицы (на плоскости) описывать двумя скалярными уравнениями. Для этого нужно разложить все силы, приложенные к частице, по линии скорости (касательной к траектории движения — оси ОХ) и по направлению, ей перпендикулярному (нормали к траектории — оси 0Y), найти проекции F_x и F_yсоставляющих сил по этим осям и затем составить основное уравнение динамики точки в проекциях:

,
где а_x и а_y— ускорения точки по осям.

Положительное направление осей удобно выбирать так, чтобы оно совпадало с направлением ускорения частицы. При указанном выборе осей легко установить, какие из приложенных сил (или их составляющие) влияют на величину вектора скорости, какие — на направление.
Само собой разумеется, что, если все силы действуют по одной прямой или по двум взаимно перпендикулярным направлениям, раскладывать их не надо и можно сразу записывать уравнение динамики в проекциях.
В случае прямолинейного движения материальной точки одно из ускорений (а_x или а_y) обычно равно нулю.
При наличии трения силу трения, входящую в уравнение динамики, нужно сразу же представить через коэффициент трения и силу нормального давления, если известно, что тело скользит по поверхности или находится на грани скольжения.

6.     Составив основное уравнение динамики и, если можно, упростив его (проведя возможные сокращения), необходимо еще раз прочитать задачу и определить число неизвестных в уравнении. Если число неизвестных оказывается больше числа уравнений динамики, то недостающие соотношения между величинами, фигурирующими в задаче, составляют на основании формул кинематики, законов сохранения импульса и энергии.
После того как получена полная система уравнений, можно приступать к ее решению относительно искомого неизвестного.

-9-

7.     Выписав числовые значения заданных величин в единицах одной системы, принятой для расчета, и подставив их в окончательную формулу, прежде чем делать арифметический подсчет, нужно проверить правильность решения методом сокращения наименований.

8. Задачи на динамику движения материальной точки по окружности с равномерным движением точки по окружности решают только на основании законов Ньютона и формул кинематики с тем же порядком действий, о котором говорилось в пп. 1-7, но только уравнение второго закона динамики здесь нужно записывать в форме:

или

Библиографический список

Основной

1. Фирсов, А.В. Курс физики: учеб. пособие для ссузов / А.В. Фирсов.-М.:            Дрофа, 2006. – 509, (3) и.: ил.

2. Трофимова, Т.И. Физика. Сборник задач: учебное пособие для ссузов / Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М.: Дрофа, 2007. – 303, (1) с.: ил.

3. Трофимова, Т.И Физика. Законы, формулы, определения: учеб. пособие для ссузов / Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М.: Дрофа, 2004. – 304с.:ил.

4. Дмитриева, В.Ф. Физика. Учебник для студ. образоват. .учреждений сред. проф. образования / - 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 464 с.

5. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся образоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Н.А. Парфентьева. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 206 с.: ил. – (Классический курс).

Дополнительный

1.  Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений:   базовый и профильный уровни/ Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой.- 19-е изд. – М.:   Просвещение, 2010.- 399 с., (4) л. – (Классический курс)

2.  Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся образоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Н.А. Парфентьева. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 206 с.: ил. – (Классический курс).

3. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Профильный уровень. Учебник. – М.: Дрофа, 2006.

-10-

Общий алгоритм решения задач:

1. Внимательно прочитайте задачу.
2. Запишите в «Дано» все данные и правильно запишите искомую величину.
3. Сделайте перевод единиц в СИ, если это необходимо.
4. Сделайте чертёж  или схему, если это необходимо.
5. Напишите формулу или закон, по которым находится искомая величина.
6. Запишите дополнительные формулы, если это необходимо. Сделайте математические преобразования.
7. Подставьте цифровые значения в окончательную формулу. Вычислите ответ. Проанализируйте его.
8. Запишите ответ.

  Пример:

  Ответ: перемещение человека после ловли мяча составит 0,06 м.

-11-

Критерии оценки.

Оцениваемые элементы знаний, умений, навыков	Баллы
1. Ознакомление с условием задачи. В том числе:	5
– Краткая запись условия.	1
– Использование физической символики.	1
– Запись единиц измерения и перевод их в СИ.	1
– Хорошее оформление работы, четкие рисунки и чертежи.	1
– Нахождение и запись необходимых табличных и дополнительных данных.	1
2. Составление плана решения. В том числе:	6
– Обоснование выбора физических формул для решения.	2
– Рациональный способ решения.	2
– Запись формул.	2
3. Осуществление решения. В том числе:	6
– Вывод расчетных(ой) формул(ы).	3
– Умение решить задачу в общем виде.	3
4. Проверка правильности решения задачи. В том числе:	3
– Вычисления.	1
– Математические операции с единицами измерения физических величин.	1
– Анализ полученных результатов.	1

“Краткая запись условия” и “Использование физической символики” – умение выделить данные в условии величины, записать их, определить искомые.

“Запись единиц измерения и перевод их в СИ” – осведомленность курсанта о системе СИ и умение переводить в нее внесистемные единицы.

“Хорошее оформление работы, четкие рисунки и чертежи” и “Нахождение и запись необходимых табличных и дополнительных данных” – умения

-12-

анализировать задачу, определять какие еще данные необходимы для решения и где их найти, а также навыки пользования таблицами и справочниками.

“Обоснование выбора физических формул для решения” – дает возможность составить представление о том, как курсант понимает описанную в задаче физическую ситуацию.

“Рациональный способ решения” – найдено наиболее оптимальное решение.

“Запись формул” – проверка прочности знаний.

“Вывод расчетных(ой) формул(ы)” и “Умение решить задачу в общем виде” – умение выделить в системе исходных физических уравнений неизвестные величины и выразить их через данные в условии.

“Вычисления” – умение рационально делать числовые расчеты по формулам, в частности с учетом приближенных вычислений.

“Математические операции с единицами измерения физических величин” – умения, специфичные для решения именно физических задач.

“Анализ полученных результатов” – насколько курсант разобрался в правильности найденного ответа.

Баллы	Оценка
17-20 баллов	5
12-16 баллов	4
9-11 балла	3

-13-