Задания для практической работы:
Практическая работа № 2
Тема : « Решение задач на виды движения »
Учебная цель: познакомиться и освоить решение задач на виды движения
Учебные задачи:
1. Научится определять характеристики движения тела
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:
Студент должен
уметь:
- описывать и объяснять виды движения тела;
- применять полученные знания при решении физических задач.
- переводить единицы физических величин в СИ для решения задач;
- составлять отчёт и делать выводы по проделанной работ
знать:
- смысл понятий свободные механические колебания, математический маятник;
- смысл физических величин: амплитуда, период, частота.
Оборудование и оснащение:
1.Учебно-методическая литература:
- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2013.
- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М.,2013.
- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Лабораторный практикум: учеб. пособия для учреждений сред. проф. образования / В. Ф. Дмитриева, А. В. Коржуев, О. В. Муртазина. — М., 2014.
2.Справочная литература:
- Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика. М. Просвещение. 2010.;
|
|
3.Калькулятор инженерный или простой.
4.Ручка.
5.Карандаш простой (при необходимости, цветные карандаши – для построения графиков, диаграмм, проекций точек на поверхности детали).
6.Чертежные принадлежности: линейка.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы
Основные понятия и формулы
Механическое движение - изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Материальная точка представляет собой тело, которое обладает массой, а его размерами можно пренебречь в сравнении с пройденным этим телом расстоянием.
Тело отсчета - это некоторое тело, относительно которого определяют положение других тел в любой момент времени.
Система отсчета - это тело отсчета, связанная с ним система координат и прибор для измерения времени.
Траектория – линия, описываемая материальной точкой при движении.
Путь - длина траектории. Путь обозначают символом l, единица в СИ – метр (м). Путь - скалярная величина.
Перемещение – вектор, направленный отрезок, соединяющий начальную точку траектории с конечной. Перемещение обозначается символом S, в СИ измеряется (м).
Скорость – мера механического состояния тела. Она характеризует быстроту изменения положения тела относительно данной системы отсчета и является векторной величиной. Скорость обозначается символом υ, ее единица измерения (м/с).
|
|
Средняя скорость – это векторная величина, которая определяется отношением вектора перемещения к промежутку времени, за которое данное перемещение произошло:
=
Мгновенная скорость тела – скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории, равная отношению перемещения к малому промежутку времени, за который это перемещение произошло:
.
Ускорение – векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости. Оно показывает, на какую величину изменяется скорость тела за единицу времени. Ускорение обозначается символом , ее единица измерения м/с2.
Среднее ускорение – физическая величина, численно равная отношению изменения скорости ко времени, за которое оно произошло:
По характеру скорости выделяют следующие виды движения:
- равномерным называется движение, при котором за одинаковые промежутки времени тело проходит одинаковые расстояния, то есть скорость тела остается постоянной;
- равноускоренным называется движение, при котором за равные промежутки времени скорость тела изменяется одинаково, т.е. ускорение остается постоянным.
|
|
Итак, при равномерном прямолинейном движении и .
t – кинематическое уравнение равномерного движения (уравнение зависимости координаты от времени).
- уравнение пути.
При равноускоренном прямолинейном движении .
- уравнение скорости.
Движение с возрастающей по модулю скоростью называют ускоренным движением, а движение с убывающей скоростью – замедленным движением.
- уравнение перемещения при равноускоренном движении.
Между путем, ускорением и временем имеет место следующее соотношение:
Между скоростью, ускорением и путем имеет место следующее соотношение или .
- кинематическое уравнение равноускоренного движения.
Формулы, применяемые для равномерно ускоренного движения, годятся и для свободного падения. Заменяем эти формулы: , , .
Равномерное движение по окружности – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения, т.е. проходит дуги равной длины.
Линейная, или мгновенная скорость – это скорость, с которой тело движется по окружности.
Модуль линейной скорости можно определить отношением длины дуги окружности ко времени, за которое эта дуга пройдена.
|
|
Угловая скорость - это скорость, модуль которой равен отношению угла поворота радиуса, соединяющего материальную точку с центром окружности, ко времени этого поворота. Угловая скорость обозначается символом ω; измеряется в СИ в рад/с.
, где φ - угол поворота радиуса.
Период – это время, за которое тело совершает один полный оборот.
Период – величина скалярная, в СИ измеряется в секундах (с).
Частота – число вращений за единицу времени.
.
Частота – скалярная величина, в СИ измеряется в (с-1).
Величины, которые связывает формула | Формула |
Период и частота | ; |
Угловая скорость и период | |
Угловая скорость и частота | |
Линейная скорость, период и радиус окружности | |
Линейная скорость, частота и радиус окружности | |
Линейная скорость, угловая скорость и радиус окружности |
Центростремительное ускорение - это векторная величина, которая в каждой точке окружности направлена вдоль радиуса к центру окружности и численно равна отношению квадрата скорости и радиуса окружности.
.
Ускорение в СИ измеряется в (м/с2).
Задания для практической работы:
Задание 1. Ответьте на вопросы:
1. Что называется механическим движением и какие величины являются его
характеристиками?
2. Какие виды движения вам известны?
3. Какими характеристиками описывается неравномерное прямолинейное движение?
4. Что такое траектория движения? Приведите примеры прямолинейной и
криволинейной траекторий движений.
5. Чем отличается путь от перемещения?
6. Как определяется перемещение при равноускоренном движении?
7. Что представляет криволинейное движение?
8. Что такое центростремительное ускорение?
9. Что такое период и частота обращения и какими соотношениями связаны эти
величины?
Методические указания
Несмотря на большое разнообразие задач по кинематике, можно предложить следующий алгоритм их решения:
- Сделать схематический рисунок, изобразив начальное положение тел и их начальное состояние, т.е. .
- Выбрать систему отсчёта на основании анализа условии задачи. Для этого нужно выбрать тело отсчёта и связать с ним систему координат, указав начало отсчёта координат, направление осей координат, момент начала отсчёта времени. При выборе положительных направлений руководствуются направлением движения (скорости) или направлением ускорения.
- Составить на основании законов движения систему уравнений в векторном виде для всех тел, а затем в скалярной форме, спроецировав на координатные оси эти векторные уравнения движения. При записи этих уравнений следует обратить внимание на знаки "+" и "-" проекций входящих в них векторных величин.
- Ответ необходимо получить в виде аналитической формулы (в общем виде), а в конце произвести числовые расчёты.
- При решении задач на движение материальной точки по окружности необходимо дополнительно учитывать связь между угловыми и линейными характеристиками.
Примеры решения задач
Задача 1. Велосипедист, едущий со скоростью 18 км/ч, начинает спускаться с горы. Определить скорость велосипедиста через 6 с, если ускорение равно 0,8 м/с2.
Дано: | СИ: | Решение: |
0 = 18 км/ч | = 5 м/с | |
t = 6 с | ||
α = 0,8 м/с2 | ||
Найти: | Движение велосипедиста равноускоренное, т.е. α >0. | |
-? | Ось 0x направим по направлению движения велосипедиста. | |
Скорость можно определить по формуле = + t. | ||
С учётом знаков проекций на ось 0x формула скорости примет вид: . | ||
Вычислим значение скорости: | ||
=5+0,8·6=9,8 м/с | ||
Ответ: | =9,8 м/с |
Задача 2. Поезд через 20 с после начала движения приобретает скорость 0,6 м/с. Через сколько времени от начала движения скорость поезда станет равна 3 м/с?
Дано: | Решение: |
t1=20 с | Движение поезда носит равноускоренный характер, скорость |
=0 | Увеличивается, ускорение постоянно и положительно. |
=0,6 м/с | Найдём ускорение движения: , т. к. =0, то . |
=3 м/с | Пользуясь формулой ускорения, найдём второй промежуток времени: |
Найти: | |
t2 -? | t2= |
Ответ: | t2=100 с |
Задача 3. Скорость автомобиля за 10 с уменьшилась с 10 до 6 м/с. Написать формулу зависимости скорости от времени, построить график этой зависимости и по графику определить скорость через 20 с.
Дано: | Решение: | ||||||
t1=10 с | Скорость автомобиля уменьшается, следовательно, движение равнозамедленное, т.е. αx<0. Направление скорости движения | ||||||
=10 м/с | противоположно направлению ускорения. Уравнение проекции скорости | ||||||
= 6 м/с | примет вид: . | ||||||
t2=20 с | Ускорение автомобиля найдём по формуле: . | ||||||
Найти: | = 2 | ||||||
-? | Уравнение скорости движения: . | ||||||
-? | Построим график зависимости. Достаточно определить две точки, т.к. Графиком скорости является прямая линия. Можно составить таблицу:
| ||||||
Через 20 с скорость автомобиля будет равна 2 м/с. | |||||||
Ответ: | = 2 м/с, . |
Задача 4. Поезд движется со скоростью 20 м/с. При торможении до полной остановки он прошёл расстояние в 200 м. Определите время, в течение которого происходило торможение.
Дано: | Решение: |
=20 м/с | Движение поезда равнозамедленное, следовательно, в уравнениях для |
=0 | проекции скорости и проекции перемещения перед проекцией ускорения |
S=200 м | берётся знак "-". |
Найти: | Запишем систему из двух уравнений и решим её относительно промежутка |
t-? | времени t, учитывая, что =0: |
→ → | |
→ | |
Вычислим время торможения: | |
t =20 с | |
Ответ: | Время торможения поезда 20 секунд. |
Задача 5. Каков радиус кривизны закругления дороги, если по ней автомобиль движется с центростремительным ускорением 2 м/с2 при скорости 72 км/ч?
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 184; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!