ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» СУДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ

 

Цикловая комиссия физико – математических дисциплин

Уколова Ю.В

 

 

 

 

ФИЗИКА

Практикум по самостоятельной работе 

студентов специальности:

26.02.04 Монтаж и техническое обслуживание судовых машин и механизмов

 

профиля технического

очной формы обучения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                               Керчь,2017                                       

 

Составители:  

Уколова Ю.В., преподаватель первой категории СМТ ФГБОУ ВО

«КГМТУ» ___________

 

 

Рецензент: Уколов А. И. канд. физ. – мат. наук, доцент кафедры математики, физики и информатики ФГБОУ ВО «КГМТУ» ___________

 

 

 

 

 

 

 

Практикум по самостоятельной работе рассмотрен и одобрен на заседании цикловой комиссии СМТ ФГБОУ ВО «КГМТУ»

Протокол № 3 от 15.11. 2017 г.

Председатель ЦК  _________________ Ю.В. Уколова

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания утверждены на заседании учебно-методического совета СМТ ФГБОУ ВО «КГМТУ»

Протокол №_____ от _____________ 2017 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 4

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА» .......................................... 5

2   ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К

ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ, КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ...................... 6

3   ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ .............................................. 12

Раздел 1. Физические основы механики ..................................................................... 12

3.1.Самостоятельная работа №1 .................................................................................. 12

3.2   Самостоятельная работа №2 .................................................................................. 14

3.3   Самостоятельная работа №3 .................................................................................. 24

РАЗДЕЛ 2 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ......................... 25

3.4   Самостоятельная работа №4 .................................................................................. 25

3.5   Самостоятельная работа №5 .................................................................................. 26

3.6   Самостоятельная работа №6 .................................................................................. 33

РАЗДЕЛ 3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ ...................................................... 34

3.7   Самостоятельная работа №7 .................................................................................. 34

3.8Самостоятельная работа №8 ................................................................................... 35

3.9       Самостоятельная работа №9 .................................................................................. 44

3.10  Самостоятельная работа №10 .............................................................................. 44

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................. 46

Приложение А Варианты индивидуальных работ ..................................................... 47

Приложение Б Справочные материалы. Табличные данные .................................... 51

ВВЕДЕНИЕ

 

Одной из важнейших стратегических задач современной профессиональной школы является формирование профессиональной компетентности будущих специалистов. Квалификационные характеристики по всем специальностям среднего профессионального образования новых образовательных стандартов содержат такие требования, как умение осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития; использовать информационнокоммуникативные технологии для совершенствования профессиональной деятельности; заниматься самообразованием. Обозначенные требования к подготовке курсантов делают их конкурентоспособными на современном рынке труда.

В этой связи, всё большее значение приобретает самостоятельная работа обучающихся, создающая условия для формирования умений и навыков в поиске информации.

Самостоятельная работа студентов по дисциплине «Физика» подразумевает изучение теоретического материала, не выносимого на лекции; написание рефератов, подготовка информационных сообщений, докладов, решение индивидуальных домашних контрольных работ. Практикум по самостоятельной работе должен помочь студентам организовать свою самостоятельную работу в соответствии с требованиями программы. Для рационального использования времени и лучшего усвоения материала указания сопровождаются тематическим планом дисциплины. В каждой теме есть план, перечень вопросов, на которые надо дать ответ или составить конспект этих вопросов. Предложенные вопросы для самоконтроля позволяют расширить и закрепить изученный материал. Для написания рефератов, докладов, информационных сообщений предложены несколько тем, по выбору курсантов, указаны правила оформления и требования по содержанию, критерии оценки. 

В соответствии с учебным планом на самостоятельную работу студентов отводится 18 часов. 

Самостоятельная работа студентов проводится с целью:

Ø систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

Ø углубления и расширения теоретических знаний;

Ø развития познавательных способностей и активности студентов: самостоятельности, ответственности и организованности, творческой инициативы;

Ø формирования самостоятельности мышления, способности к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Задачи самостоятельной работы студентов: 

Ø научить студентов самостоятельно работать с литературой;

Ø творчески воспринимать и осмысливать изучаемый материал;

Ø научить решать количественные и качественные физические задачи 

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА»

 

№	Название темы программы		Количество часов
1	Раздел 1 Физические основы механики Тема 1.2 Динамика материальной точки.Работа и энергия		1
2	Тема 1.3 Механика твердого тела		3
3	Тема 1.4 Механика жидкостей и газов		2
4	Раздел 2 Молекулярная физика и термодинамика  Тема 2.1 Молекулярно – кинетическая теория идеальных газов		2
5	Тема 2.2 Основы термодинамики		3
6	Тема 2.3 Основы статистической термодинамики молекулярной физики	и	1
	Раздел 3 Электричество и магнетизм Тема 3.1 Электростатика		1
7	Тема 3.2 Постоянный электрический ток		3
8	Тема3.3 Магнитное поле		1
9	Тема3.4 Электромагнитная индукция		1
	Всего		18

 

2 ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К

ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ, КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ

 

В учебном процессе выделяют два вида  самостоятельной работы: - аудиторная; - внеаудиторная.

Аудиторная самостоятельная работа по дисциплине выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданию.

Внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.

Содержание внеаудиторной самостоятельной определяется в соответствии с рекомендуемыми видами заданий согласно рабочей программ учебной дисциплины.

Видами заданий для внеаудиторной самостоятельной работы на занятиях по «Физике» являются:

-для овладения знаниями: чтение текста (учебника, первоисточника, дополнительной литературы), составление плана текста, графическое изображение структуры текста, конспектирование текста, выписки из текста, работа со словарями и справочниками, ознакомление с нормативными документами, учебно-исследовательская работа, использование аудио– и видеозаписей, компьютерной техники и Интернета и др.

-для закрепления и систематизации знаний: работа с конспектом лекции, обработка текста, повторная работа над учебным материалом (учебника, первоисточника, дополнительной литературы, аудио и видеозаписей, составление плана, составление таблиц для систематизации учебного материала, ответ на контрольные вопросы, аналитическая обработка текста (аннотирование, рецензирование, реферирование, конспект-анализ и  др), подготовка мультимедиа сообщений, докладов, презентаций к выступлению, на конференции, подготовка реферата и др.

-для формирования умений: решение задач и выполнение индивидуальных домашних заданий, выполнение расчетов, решение ситуационных (профессиональных) задач, подготовка к деловым играм, проектирование и моделирование разных видов и компонентов профессиональной деятельности, опытно экспериментальная работа, рефлексивный анализ профессиональных умений с использованием аудио- и видеотехники и др.

Самостоятельная работа  осуществляться индивидуально или группами студентов в зависимости от цели, объема, конкретной тематики самостоятельной работы, уровня сложности, уровня умений студентов(курсантов).

Контроль результатов внеаудиторной самостоятельной работы студентов осуществляться в пределах времени, отведенного на обязательные учебные занятия по дисциплине и внеаудиторную самостоятельную работу студентов по дисциплине, может проходить в письменной, устной или смешанной форме.

Реферат – краткое изложение в письменном виде или в форме публичного доклада содержания проведенной работы, литературы по теме.

Это самостоятельная работа студента, где выбор раскрывает суть исследуемой проблемы; приводит различные точки зрения, а также собственные взгляды на нее. Содержание реферата должно быть логичным; изложение материала носит проблемно-тематический характер. Тематика рефератов, обычно определяется преподавателем, но в определении темы инициативу может проявлять и сам студент.

Требования к выполнению рефератов

К выполнению рефератов предъявляются следующие требования:

Ø    индивидуальное задание должно быть выполнено самостоятельно, как собственное рассуждение автора на основе информации, полученной из различных источников;

Ø    содержание индивидуального задания должно быть изложено от имени автора;

Ø    цель и задачи реферата должны быть четкими и отображать суть исследуемой проблемы;

Ø    содержимое индивидуального задания должно соответствовать теме задания и отображать состояния проблемы, степень раскрытия сути проблемы в работе должна быть приемлемой;

Ø    при разработке индивидуального задания должны быть использованы не менее 7 различных источников;

Ø    работа должна содержать обобщенные выводы и рекомендации.

Требования к структуре рефератов  Структура рефератов должна содержать:

Ø    Титульный лист (титульный лист является первой страницей реферата);

Ø    Содержание (содержание включает: введение; наименования всех разделов, подразделов, пунктов и подпунктов основной части задания; выводы (заключение); список использованной литературы;

Ø    Введение (во введении кратко формулируется проблема, указывается цель и задачи реферата);

Ø    Основная часть (состоит из нескольких разделов, в которых излагается суть реферата );

Ø    Выводы или Заключение (в выводах приводят оценку полученных

результатов работы, предлагаются рекомендации);

Ø    Список использованной литературы (содержит перечень источников, на которые ссылаются в основной части реферата или контрольной работы). Требования к оформлению рефератов.

К оформлению рефератов  предъявляются следующие требования:

Ø    рефераты оформляют на листах формата А4 (210х297), текст печатается на одной стороне листа через полтора интервала;

Ø    параметры шрифта: гарнитура шрифта - Times New Roman, начертание - обычный, кегль шрифта - 14 пунктов, цвет текста – авто (черный);

Ø    параметры абзаца: выравнивание текста – по ширине страницы, отступ первой строки -12,5 мм, межстрочный интервал - Полуторный;

Ø    поля всех страниц: верхнее и нижнее поля – 20 мм, размер левого поля 20 мм, правого – 15 мм;

Ø    каждую структурную часть необходимо начинать с нового раздела со следующей страницы (Вставка/Разрыв/Новый раздел, со следующей страницы); Ø страницы нумеруют арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту. Порядковый номер ставят внизу страницы, посередине;

Ø    нумерация страниц начинается с титульного листа, но на титульном листе не указывается;

Ø    разделы, подразделы, пункты, подпункты нумеруют арабскими цифрами;

Ø    разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах излагаемого материала и обозначаться арабскими цифрами, в конце номера раздела точку не ставят (например, 1);

Ø    подразделы нумеруют в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и порядкового номера подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела точку не ставят, например: «1.1»;

Ø    пункты нумеруют в пределах каждого подраздела. Номер пункта состоит из порядкового номера раздела, подраздела, пункта, между цифрами и в конце номера точку не ставят, например: «1.1.2»;

Ø    подпункты нумеруют в пределах каждого пункта и в конце номера точку не ставят (например, 1.1.2.1);

Ø    заголовки (заголовки 1 уровня) каждой структурной части индивидуального задания (например, содержание, введение и т.д.) и заголовки разделов основной части следует располагать в середине строки и печатать прописными буквами без подчеркивания и без точки в конце;

Ø    заголовки подразделов, пунктов и подпунктов следует начинать с абзацного отступа и печатать строчными буквами, кроме первой. Точка в конце заголовка не ставится;

Ø    иллюстрации (рисунки, схемы, графики) и таблицы, которые размещаются на отдельных страницах, включают в общую нумерацию страниц;

Ø    иллюстрации необходимо помещать непосредственно после первого

упоминания о них в тексте или на следующей странице;

Ø    таблица располагается непосредственно после текста, в котором она упоминается в первый раз или на следующей странице;

Ø    таблицы нумеруют арабскими цифрами по порядку в пределах раздела; примечания помещают в тексте при необходимости пояснения содержания текста, таблицы или иллюстрации. Первая цифра номера таблицы, иллюстрации указывает на порядковый номер раздела, следующая на порядковый номер таблицы и в конце номера точку не ставят, например: Таблица 1.1– Данные расхода топлива;

Ø    пояснения к отдельным данным, приведенным в тексте или таблицах, допускается оформлять сносками;

Ø    формулы и уравнения располагают непосредственно после их упоминания в тексте, посередине страницы;

Ø    ссылки на источники следует указывать в квадратных скобках, например: [1 – 3], где 1 - 3 порядковый номер источников, указанных в  списке источников информации;

Ø    список использованной литературы следует размещать в алфавитном порядке фамилий авторов или заголовков.

 

Образец оформления титульного листа

 

 

Доклад – это устный текст, значительный по объему, представляющий собой развернутое, глубокое изложение определенной темы.  Требования к выполнению доклада

Ø    доклад не копируется дословно из первоисточника, а представляет собой новый вторичный текст, создаваемый в результате осмысленного обобщения материала первоисточника;

Ø    при написании доклада следует использовать только тот материал, который отражает сущность темы;

Ø    изложение должно быть последовательным и доступным для понимания  докладчика и слушателей;

Ø    доклад должен быть с иллюстрациями, таблицами, если это требуется для полноты раскрытия темы;

Ø    при подготовке доклада использовать не менее 3- х первоисточников. Требования к структуре доклада

Ø    Содержание. Последовательно приводят все заголовки разделов доклада  Ø Введение. Формулируется суть исследуемой проблемы, обосновывается выбор темы, определяется его значимость и актуальность, указывается цель и задачи доклада, дается характеристика исследуемой литературы.

Ø    Основная часть. Основной материал по теме; может быть поделена на разделы, каждый из которых, доказательно раскрывая отдельную проблему или одну из ее сторон, логически является продолжением предыдущего раздела. Ø Заключение.

Требования к оформлению доклада

Доклад оформляется либо отдельно на листах формата А4, либо в рабочей тетради. Доклад по длительности занимает 7-10 минут

Написание конспекта (работа со справочной литературой)– представляет собой вид внеаудиторной самостоятельной работы студента по созданию обзора информации, содержащейся в объекте конспектирования, в более краткой форме.

Требования к выполнению конспекта

Ø    конспект должен начинаться с указания реквизитов источника (фамилии автора, полного наименования работы, места и года издания);

Ø    особо значимые места, примеры выделяются цветным подчеркиванием, взятием в рамку, пометками на полях, чтобы акцентировать на них внимание и прочнее запомнить;

Ø    изложение должно быть последовательным и доступным для понимания

Требования к оформлению конспекта

Конспект оформляется в рабочей тетради

 

Критерии оценки самостоятельных работ

 

Критерии оценки за составленный конспект:

Ø    содержательность конспекта, соответствие плану, 3 балла;

Ø    отражение основных положений, результатов работы автора, выводов, 5 баллов;

Ø    ясность, лаконичность изложения мыслей студента, 3 балла;

Ø    наличие схем, графическое выделение особо значимой информации, 1 балл;

Ø    соответствие оформления требованиям, 1 балл; Ø     грамотность изложения, 1 балл; Ø      конспект сдан в срок, 1 балл.

Максимальное количество баллов: 15.

14-15 баллов соответствует оценке «5»

11-13 баллов – «4» 8-10 баллов – «3» менее 8 баллов – «2»

Критерии оценки реферата

Ø    актуальность темы, 1 балл;

Ø    соответствие содержания теме, 3 балла;

Ø    глубина проработки материала, 3 балла;

Ø    грамотность и полнота использования источников, 1 балл;

Ø    соответствие оформления реферата требованиям, 2 балла;

Ø    доклад, 5 баллов;

Ø    умение вести дискуссию и ответы на вопросы, 5 баллов.

Максимальное количество баллов: 20.

19-20 баллов соответствует оценке «5»

15-18 баллов – «4» 10-14 баллов – «3» менее 10 баллов – «2».

Критерии оценки индивидуального домашнего задания 

Ø    записано условие задачи в кратком виде, 1 балл;

Ø    единицы измерения переведены в интернациональную систему.(СИ), 2 балла;

Ø    представлен        (в      случае        необходимости)   не      содержащий          ошибок схематический рисунок, схема или график, отражающий условия задачи, 3 балла; Ø        записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом, 7 баллов;

Ø    проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ, 7баллов. Максимальное количество баллов: 20.

19-20 баллов соответствует оценке «5»

15-18 баллов – «4»

10-14 баллов – «3»

менее 10 баллов – «2».                                        

3 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

Раздел 1. Физические основы механики

3.1.Самостоятельная работа №1

 

Тема 1.2. Динамика материальной точки. Работа и энергия.

 

Форма самостоятельной деятельности: работа со справочной литературой

Тема: «Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Силы в природе»

Основные термины и определения: кинетическая и потенциальная энергии; закон сохранения механической энергии; полная механическая энергия; абсолютно упругий и неупругий удар. Вопросы для самостоятельного изучения:

1. Кинетическая и потенциальная энергии  2. Закон сохранения механической энергии 

3.     Абсолютно упругий удар.

4.     Абсолютно неупругий удар.

5.     Деформация. Виды деформации.

6.     Сила трения.

7.     Сила упругости. Закон Гука Методические рекомендации:

На основе изученного материала составить конспект в следующей последовательности:

1)    Дайте определение: кинетической, потенциальной энергий.

2)    Укажите единицы измерения энергии.

3)    Сформулируйте закон сохранения энергии

4)    Рассмотрите и опишите особенности абсолютно упругого и неупругого ударов шаров.

5)    Дайте определение деформации. Назовите виды деформации и их примеры в быту, технике. 

6)    Сформулируйте       определение        силы упругости, запишите    условия      ее возникновения.

7)    Запишите закон Гука и условия его выполнения.

8)    Сформулируйте определение силы трения и условия ее возникновения

Форма и метод контроля: индивидуальный опрос, тестирование, решение задач.

Требования к оформлению: написание конспекта в рабочей тетради.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Сформулируйте определение энергии. В каких единицах измеряется энергия

2.     Какую энергия называют кинетической? потенциальной?

3.     При каких условиях полная механическая энергия системы сохраняется

4.     Какой удар называется абсолютно упругим? абсолютно неупругим?

5.     В чем отличие абсолютно упругого удара от абсолютно неупругого? 6. Что такое деформация тела? Ее примеры и  применение 7. Какую силу называют силой упругости? 

8.     При каких условиях выполняется закон Гука?

9.     От чего зависит модуль и направление силы трения покоя?

10. Может ли сила трения скольжения увеличить скорость тела?

11. Приведите примеры полезного и вредного действия силы трения.

 

Задачи для закрепления изученного материала

 

1.Футбольный мяч массой 4 кг летит в направлении ворот со скоростью 20 м/с. Навстречу ему бежит вратарь со скоростью 2 м/с. Определить кинетическую энергию мяча относительно ворот и относительно вратаря.

2.Пуля массой 20 г выпущена под углом 60⁰ к горизонту с начальной скоростью 600 м/с. Определите кинетическую энергию пули в момент наивысшего подъема.

3.Тело, падающее на поверхность Земли, на высоте 4,8 м имело скорость 10 м/с. С какой скоростью тело упало на Землю? Сопротивлением воздуха пренебречь.

4.Маленький шарик привязан к нити длиной 0,9 м. Нить с шариком отвели от вертикали на угол 60⁰ и отпустили без начальной скорости. Чему равна скорость шарика при прохождении им положения равновесия?

 

Тест для закрепления изученного материала

 

1.Энергия, которой обладает движущееся тело, называется:

1)    внутренней энергией;

2)    потенциальной энергией;

3)    кинетической энергией;

4)    полной механической энергией.

2.Автомобиль массой 10³ кг движется равномерно по мосту. Скорость автомобиля равна 10 м/с. Кинетическая энергия автомобиля равна:

     1) 10⁵ Дж;                 2) 10⁴ Дж;  3) 5·10⁴ Дж; 4) 5·10³ Дж. 3.Какой энергией обладает альпинист, стоящий на вершине горы?

1)    кинетической;

2)    потенциальной;

3)    кинетической и потенциальной; 4) не обладает энергией.

4.С балкона высотой h = 4 м упал камень массой m = 0.5 кг. Модуль изменения потенциальной энергии камня равен:

                    1) 20 Дж;                           2) 10 Дж;                    3) 2 Дж; 4) 1.25 Дж.

5.Мяч бросают под некоторым углом к горизонту. Как преобразуется его энергия в ходе полёта до точки максимального подъёма?

1)    потенциальная и кинетическая энергии возрастают;

2)    потенциальная и кинетическая энергии убывают;

3)    потенциальная и кинетическая энергия не меняются; 4) кинетическая убывает, потенциальная возрастает.

6.Шар массой 400 г движется со скоростью 4 м/с навстречу шару массой 600 г, движущемуся со скоростью 2 м/с. После абсолютно неупругого удара шары стали двигаться вместе как единое целое со скоростью:

                     1) 0,4 м/с              2) 1,2 м/с                   3) 1,6 м/с                   4) 2,8 м/с

 

Рекомендуемая литература

 

1.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева. – 5–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

2.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

 

3.2 Самостоятельная работа №2

 

Темы 1.1 – 1.4 Кинематика поступательного и вращательного движения материальной точки. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела. Работа и энергия. Механика твердого тела

 

Форма самостоятельной деятельности: индивидуальное домашнее задание 

Темы: «Кинематика и динамика поступательного движения твердого тела», «Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела. Законы сохранения»

Основные термины и определения: механическое движение, перемещение, путь, скорость, ускорение, свободное падение, центростремительное ускорение, законы Ньютона, сила, масса, импульс, закон всемирного тяготения, сила тяжести, вес, сила трения, сила упругости, гравитационные силы, угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение, момент сил, момент импульса, момент инерции, теорема Штейнера, основное уравнение динамики вращательного движения. Вопросы для самостоятельного изучения:

1.     Механика. Система отсчета. Материальная точка, абсолютно твердое тело. Основная задача механики. Виды движения. Траектория. Радиус-вектор. Вектор перемещения. Путь. Скорость. Ускорение. Виды движения.

2.     Кинематика вращательного движения.

3.     Основные понятия и законы динамики. Импульс. Закон сохранения импульса. Центр масс.

4.     Энергия. Работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергия.

5.     Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращения.

Момент силы и момент импульса.

Методические рекомендации:

На основе изученного теоретического материала решить задачи для самостоятельного индивидуального решения

Форма и метод контроля: проверка письменных работ

Требования к оформлению: решить задачи в тетради для индивидуальных контрольных работ и сдать на проверку преподавателю.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Дайте определения кинематических характеристик поступательного движения (перемещение, траектория, путь, скорость, ускорение).

2.     Чем отличаются понятия средних и мгновенных скоростей и ускорений?

3.     На какие составляющие можно разложить ускорение при криволинейном движении? В чем их смысл?

4.     Дайте определения динамических характеристик поступательного движения (сила, масса, импульс).

5.     Какова задача динамики? Сформулируйте три закона Ньютона. В каких системах отсчета они справедливы?

6.     Какова связь между тангенциальным, нормальным и полным ускорением?

7.     Сформулируйте понятия углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения.

8.     Запишите формулы, связывающие линейные и угловые величины.

9.     Какая физическая величина называется моментом силы? Назовите единицы измерения момента силы в Системе интернациональной измерения физических величин. 

10. Какая физическая величина называется моментом импульса? Назовите единицы измерения момента импульса в Системе интернациональной измерения физических величин. 

11. Сформулируйте правило правого винта для определения направления векторов момента силы и момента импульса.

12. Выведите основное уравнение динамики вращательного движения. При каких условиях это уравнение выполняется?

13. Выведите закон сохранения момента импульса. При каких условиях этот закон выполняется? 

14. Дайте определение момента инерции твердого тела.

15. Выведите самостоятельно формулы для определения момента инерции стержня, шара, кольца, обруча по аналогии с выводом момента инерции диска. 

16. Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера.

17. Чему равна кинетическая энергия вращательного движения?

Задачи для самостоятельного решения

 

1.1 Первую половину времени своего движения автомобиль двигался со скоростью υ₁, а r вторую половину времени - со скоростью υ2км/ч. Какова средняя скорость движения автомобиля в км/ч

 

1.2 Прямолинейное движение тела вдоль оси ОХ описывается уравнением x(t). Определите: 1) характер движения тела; 2) мгновенную скорость тела через время t от начала движения.

 

Вариант	а	б	в	г	д
x(t), м	x 24t t2	x 48t t2	x 4t 3t2	x 52t 2t2	x 24t t2
t, с	1	4	2	1	2
Вариант	е	ж	з	и	к
x(t), м	x  t t2	x 3t t2	x 105t 2t2	x 7t 2t2	x 5t t2
t, с	3	5	10	15	6

 

1.3По графику зависимости скорости движения тела от времени построить графики

зависимости а_х(t), S_x(t)υ_х, м/с

 

 

Рисунок 1.9

 

1.4 Прямолинейное движение тела вдоль оси ОХ описывается уравнением x(t). Определите: 1) характер движения тела; 2) мгновенную скорость тела через время t от начала движения.

Вариант	а	б	в	г	д
x(t), м	x 24t t2	x 48t t2	x 4t 3t2	x 52t 2t2	x 24t t2
t, с	1	4	2	1	2
Вариант	е	ж	з	и	к
x(t), м	x  t t2	x 3t t2	x 105t 2t2	x 7t 2t2	x 5t t2
t, с	3	5	10	15	6

 

1.5 Зависимость пройденного телом пути от времени задается уравнением S  A Bt  Ct²  Dt³. Определить ускорение тела в момент времени t. 

 

1.6 Автомобиль массой m движется с постоянной скоростью по прямой горизонтальной дороге. Коэффициент трения шин о дорогу равен μ. Определите силу тяги, развиваемую двигателем.

 

1.7 Тело скользит равномерно по наклонной плоскости с углом наклона α. Определить коэффициент трения тела о плоскость.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
α	30	20	25	35	40	30	45	35	25	40

 

1.8 По наклонной плоскости длиной L и высотой h находится  груз массой m. Коэффициент трения μ. Какую силу, направленную вдоль плоскости, надо приложить к грузу, чтобы втаскивать его с ускорением а?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
L, м	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
h, м	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
m,кг	50	60	70	80	90	100	10	15	20	25
μ	0,1	0,2	0,15	0,25	0,3	0,35	0,1	0,2	0,15	0,25
а, м/с2	0,5	0,7	1	1,2	1,4	1,6	1,5	1,7	1,9	2

1.9 С вершины наклонной плоскости высотой h и углом наклона к горизонту α начинает соскальзывать тело. Определите скорость тела в конце спуска, если коэффициент трения тела о плоскость равен μ.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
h, м	5	6	7	8	9	2	3	3.5	4	4,5
α0	25	30	35	40	45	50	55	15	20	25
μ	0,1	0,2	0,15	0,25	0,3	0,35	0,1	0,2	0,15	0,25

 

1.10 Через блок перекинута нить, на концах которой подвешены грузы общей массой m. После освобождения грузы приходят в движение с ускорением a. Найти массу каждого груза.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	7	8	15	20	30	35	45	50	55	100
а, м/с2	2	1	1,8	1,5	2,5	1,5	2	2,25	1,75	2,7

 

1.11 Человек массой m  поднимается в лифте равнозамедленно, вертикально вверх с ускорением а. Определите силу давления человека на пол кабины лифта.

             

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	60	50	65	70	80	75	90	85	55	95
а, м/с2	2	1	1,8	1,5	2,5	1,5	2	2,25	1,75	2,7

 

1.12 Как изменится сила всемирного тяготения между двумя телами, если при неизменной массе расстояние между ними  увеличить в n раз.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
n	5	10	20	2	4	3	6	7	8	9

 

1.13 Тело массой m падает в воздухе с ускорением а. Найти силу сопротивления воздуха.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	7	8	15	20	30	35	45	50	55	100
а, м/с2	2	1	1,8	1,5	2,5	1,5	2	2,25	1,75	2,7

 

1.14 Для растяжения пружины на n₁ необходимо приложить силу F₁. какую силу необходимо приложить, чтобы растянуть на n₂ две такие пружины, соединенные параллельно?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
n1, см	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5,5	6
n2, см	0,5	1	1,5	2	2,5	3	2	2,5	1,5	3
F1., Н	2	3	4	4.5	5	5,5	6	6,5	7	7,5

 

1.15 Сани массой m буксируют с помощью троса с жесткостью k, причем его удлинение равно Δx. С каким ускорением движутся сани, если коэффициент трения равен μ?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	200	300	250	350	400	450	320	430	500	550
k,кН/м	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Δx,мм	15	17	18	19	20	21	22	23	24	25
μ	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,015	0,025	0,035	0,045	0,055

 

 

2.1 Точка движется по окружности радиусом R с постоянным тангенциальным ускорением а_τ . Найти тангенциальное ускорение точки, если известно, что к концу n –го оборота после начала движения линейная скорость точки υ

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R, см	10	12	14	15	17	19	20	22	24	25
n,об	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
υ, см/с	79,2	80	82,6	87,4	90,2	96,4	100,1	112,5	115,8	120,3

 

2.2 Колесо, вращаясь равноускоренно, через время t после начала вращения приобретает частоту ν. Найти угловое ускорение ε колесо и число оборотов N колеса за это время.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
t, мин	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ν,об/мин	500	600	550	650	700	800	900	1000	1100	1200

 

2.3 Точка движется по окружности радиусом R с постоянным тангенциальным ускорением а_τ. Через какое время t после начала движения нормальное ускорение аn точки будет: а) равно тангенциальному; б) вдвое больше тангенциального?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R,см	10	15	20	12	17	22	25	28	14	21
аτ., см/с2	0,4	0,3	0,2	0,5	0,6	0,45	0,35	0,7	0,55	0,65

2.4 Точка движется по окружности радиусом R. Зависимость пути от времени задается уравнением S  ACt³. Найти нормальное а_n и тангенциальное а_τ ускорения точки в момент, когда линейная скорость точки υ.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
С, см/с3	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
R,см	1	1,5	2	1,2	1,7	2,2	2,5	2,8	1,4	2,1
υ, м/с	40	46	22	50	52	53	30	28	38	48

 

2.5 На барабан массой m₀ намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m. Найти ускорение а груза. Барабан считать однородным цилиндром. Трением пренебречь.

             

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m0,кг	10	15	20	12	17	22	25	28	14	21
m, кг	2	4	4,5	3	3,5	5	4,7	5.7	3,8	2,9

 

2.6 Определите момент инерции J тонкого однородного стержня длиной l и массой m, относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через: 1) конец стержня; 2) точку, отстоящую от конца стержня на 1/3 его длины.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, г	200	300	250	350	400	450	150	100	270	330
l, см	40	46	22	50	52	53	30	28	38	48

2.7 Диск массой m катится без скольжения по горизонтальной плоскости со скоростью υ. Найти кинетическую энергию К диска.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m,кг	1	1,5	2	1,2	1,7	2,2	2,5	2,8	1,4	2,1
υ, м/с	4	4,6	2,2	5	5,2	5,3	3	2,8	3,8	4,8

 

2.8 Шар радиусом R и массой m вращается вокруг оси симметрии согласно уравнению

 A Bt² Ct³, А, В, С – постоянные. Определите момент сил М для момента времени t

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R, см	10	12	15	18	20	22	25	27	30	32
m,кг	5	7	9	10	11	12	15	17	19	20
В, рад/с2	2	2,2	2,4	2,5	2,7	3	3,2	3,5	3,7	4
С, рад/с3	-0,5	-0,7	-,08	-1	-04	-1,1	-1,2	-1,4	-1,5	-1,7
t, с	3	4	2	5	6	1	5	4	3	2

 

2.9 Маховик, момент инерции которого J вращается с угловой скоростью ω. Найти момент сил торможения М, под действием которого маховик останавливается через время t с. Маховик считать однородным диском.

             

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
J, кг·м2	63,6	55,4	48,2	61,7	59,3	71,2	58,4	49,5	64,9	53,1
ω, рад/с	31,4	29,4	38,5	41,6	34,6	44,7	23,9	34,5	41	39
t, с	20	10	15	30	25	16	24	26	18	19

 

2.10 Какова энергия упругой деформации пружины при ее сжатии на Δх₁, если для ее сжатия на Δх₂необходима сила F?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
Δх1, см	10	12	15	17	20	22	25	27	30	33
Δх2, см	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
F, Н	100	150	200	250	270	300	330	350	400	450

 

2.11 Шар массой m₁ движется со скоростью υ₁ и сталкивается с покоящимся шаром массой m₂. Какая работа будет совершена при деформации шаров? Удар считайте абсолютно неупругим, прямым, центральным.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m1, кг	1	1,2	1,5	1,7	2	2,2	2,5	2,7	3	3,3
m2, кг	3	3,2	2,7	2,5	3,5	4	4,2	4,5	5	5,5
υ1, м/с	1	1,5	2	2,5	2,7	3	3,3	3,5	4	4,5

 

2.12 Человек массой М кг и тележка массой m движутся навстречу друг другу. Скорость человека υ1ч, скорость тележки – υ2. Человек прыгает на тележку и останавливается. Найти скорость тележки вместе с человеком.

 

2.13 При горизонтальном полете со скоростью υ снаряд массой m разорвался на две части. Большая часть массой m₁ получила скорость u₁ в направлении полёта снаряда.

Определите модуль и направление скорости u₂ меньшей части снаряда.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	10	12	7	8	9	11	8,5	6	14	10
m1, кг	6	8	4	6	5	6	5	4	9	7
υ, м/с	130	140	150	180	200	220	250	270	300	320
u1, м/с	270	220	250	300	350	370	400	450	500	550

 

2.14.Из пружинного пистолета был произведен выстрел пулей массой m. Определить

скорость пули при вылете её из пистолета, если пружина была сжата на Δx, а её жесткость k

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, г	5	6	10	15	20	25	30	35	40	45
Δx, см	3	3,2	2,7	2,5	3,5	4	4,2	4,5	5	5,5
k, Н/м	100	150	200	250	270	300	330	350	400	450

 

2.15. Горизонтальная платформа массой m и радиусом R вращается с частотойν₁. В центре платформы стоит человек и держит в расставленных руках гири. С какой частотой ν2 будет вращаться платформа, если человек, опустив руки, уменьшит свой момент инерции от J₁ до J₂. Считать платформу однородным диском.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, кг	80	70	55	60	65	85	75	62	74	84
R, м	2	3	1	1,5	1,7	2	3,5	2,5	1,3	1,2
ν1, об/мин	10	20	15	25	30	35	17	24	31	25
J1, кг·м2	2,4	2,5	3	3,5	4	4,5	3,3	3,2	4,5	4
J2, кг·м2	1	0,98	1,72	1,4	1,98	2	1,3	1,6	2,3	2

Номера задач, для индивидуального решения, выбираются согласно таблице вариантов индивидуальных работ (Приложение А, таблица А.1).

 

Рекомендуемая литература

 

Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

 

3.3 Самостоятельная работа №3

 

Тема 1.4 Механика жидкостей и газов

 

Форма самостоятельной деятельности: работа со справочной литературой Тема: «Методы определения вязкости жидкости»

Основные термины и определения: вязкость, ламинарное и турбулентное течение, число Рейнольдса.

Вопросы для самостоятельного изучения

1.     Метод Стокса

2.     Метод Пуазейля

 

Методические рекомендации

На основе изученного материала составить конспект в следующей последовательности:

1)    Опишите метод Стокса по определению вязкости жидкости

2)    Опишите метод Пуазейля по определению вязкости жидкости

Форма и метод контроля: индивидуальный опрос Требования к оформлению: написание конспекта в рабочей тетради.

 

Вопросы для самоконтроля

1.На чем основана методика определения вязкости жидкости по методу Стокса?

2. В чем суть метода Пуазейля по определения вязкости жидкости?

 

Рекомендуемая литература

 

Трофимова Т.И. Курс физики с примерами решения задач в 2 т. Т. 1:

учебник/ Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М: КНОРУС, 2015. – 592 с.§15.2, с.489 – 492.

Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. Учреждений нач. и сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева. – 5–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 448 с. Глава 15, с. 286 – 290.

           

РАЗДЕЛ 2 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

 

3.4 Самостоятельная работа №4

 

Тема 2.1 Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов

 

Форма самостоятельной деятельности: работа со справочной литературой

Тема: «Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов»

Основные термины и определения: реальный газ, уравнение Ван-дер-

Ваальса, поправки Ван-дер-Ваальса, изотермы реального газа Вопросы для самостоятельного изучения:

1.     Строение реальных веществ. 

2.     Уравнение Ван-дер-Ваальса. 

3.     Механика жидкостей Методические рекомендации:

На основе изученного материала составить конспект в следующей последовательности:

1)    Охарактеризуйте основные свойства реального газа.

2)    Запишите уравнение Ван-дер-Ваальса.

3)    Начертите изотермы реального газа.

4)    Охарактеризуйте свойства жидкости.

Форма и метод контроля: индивидуальный опрос, решение задач.  Требования к оформлению: написание конспекта в рабочей тетради.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Чем отличаются реальные газы от идеальных? 

2.     Что не учитывает уравнение Менделеева-Клапейрона? 

3.     Как зависит сила взаимодействия  между молекулами от расстояния?

4.     Как учесть собственный объем молекул газа в уравнении МенделееваКлапейрона?  

5.     Получите поправку Ван-дер-Ваальса, учитывающую собственный объем молекул. Как запишется уравнение Менделеева-Клапейрона с учетом этой поправки?

6.     Как учесть взаимодействие между молекулами газа в уравнении МенделееваКлапейрона?  

7.     Получите поправку Ван-дер-Ваальса, учитывающую взаимодействие молекул. Как запишется уравнение Менделеева-Клапейрона с учетом этой поправки?

8.     Запишите уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса. Чем оно отличается от уравнения Менделеева-Клапейрона?

9.     Как отличаются изотермы реального газа от изотерм идеального газа? Какая изотерма реального газа называется критической?

 

Задачи для закрепления изученного материала

 

1.     Углекислый газ массой 88 г находится в сосуде емкостью 10 л. Определить внутреннее давление газа и собственный объем молекул.

2.     Один моль газа находится в сосуде объемом V=25л. При температуре Т₁=300К давление газа Р₁=90атм, а при Т₂=350К  давление Р₂=110атм. Найти постоянные Ван-дер-Ваальса для этого газ.

3.     В сосуде вместимостью V=0,3 л находится углекислый газ, содержащий 1 моль вещества при температуре 300 К. Определите давление газа по уравнению Ван – дер – Вальса

 

Рекомендуемая литература

 

Трофимова Т.И. Курс физики с примерами решения задач в 2 т. Т. 1:

учебник/ Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М: КНОРУС, 2015. – 592 с.§3.4, с.54 – 59.

 

3.5 Самостоятельная работа №5

 

Темы 2.1 – 2.2. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов.

Основы термодинамики

 

                Форма    самостоятельной    деятельности:    индивидуальное    домашнее

задание 

Темы: «Идеальный газ. Термодинамические параметры газа. Обобщенный газовый закон. Изопроцессы. Газовые законы. Закон Дальтона. МКТ. Основное уравнение МКТ. Среднеквадратичная скорость. Явления переноса. Функция распределения молекул по скоростям и ее график. Наиболее вероятная и средняя арифметическая скорость. Барометрическая формула. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Теплопередача. Процессы теплопередачи. Количество теплоты. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам. Теплоемкость. Изохорная и изобарная теплоемкости. Соотношение Майера. Политропные процессы. Работа при различных изопроцессах. Энтропия.

Обратимые и необратимые процессы. Второй и третий законы термодинамики. Тепловые машины и их КПД. Цикл Карно»

Основные термины и определения: молекулярная масса, количество вещества, моль, молярная масса, основное уравнение МКТ, температура, газовые законы, закон Дальтона, туравнение Менделеева – Клапейрона, термодинамическая система, степени свободы, внутренняя энергия, работа, теплота, теплоемкость, первый и второй законы термодинамики, адиабатный и политропный процессы, цикл Карно, энтропия.

Вопросы для самостоятельного изучения:

1.     Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ) Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. 

2.     Уравнение Менделеева–Клапейрона. 

3.     Изопроцессы. Газовые законы. Закон Дальтона. 

4.     Распределения Максвелла и Больцмана  

5.     Элементы молекулярной кинетики. Явления переноса. Степени свободы. 

6.     Внутренняя энергия идеального газа (ИГ), работа, количество теплоты. Первое начало термодинамики. 

7.     Теплоемкость. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.  8. Адиабатический и политропный процессы   9. Круговой процесс. Цикл Карно. 

10. Энтропия. Второе начало термодинамики Методические рекомендации:

На основе изученного теоретического материала решить задачи для самостоятельного индивидуального решения

Форма и метод контроля: проверка письменных работ

Требования к оформлению: решить задачи в тетради для индивидуальных контрольных работ и сдать на проверку преподавателю.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Сформулируйте основные положения молекулярно – кинетической теории.

2.     Что такое относительная молекулярная масса?

3.     Что называют количеством вещества? Единица измерения.

4.     Каков физический смысл постоянной Авогадро?

5.     В чем измеряется молярная масса?

6.     Какой газ называется идеальным?

7.     Что такое давление? Чем оно обусловлено?

8.     Что называется термодинамическим процессом? изопроцессом?

9.     Сформулируйте законы Бойля – Мариотта, Гей – Люссака, Шарля.

10. Какая температура называется термодинамической?

11. Какой физический смысл имеет газовая постоянная и постоянная Больцмана?

12. Какова связь между кинетической энергией поступательного движения молекул газа  и его термодинамической температурой?

13. Сформулируйте первое начало термодинамики.

14. От чего зависит КПД тепловой машины?

15. Сформулируйте второе начало термодинамики.

16. Приведите примеры известных вам тепловых двигателей.

          

Задачи для самостоятельного решения

 

3.1.Вычислить массу m₀ одной молекулы газа.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
газ	О3	СН4.	О2	N2	CO2	He	Kr	Xe	Ar	Ne

 

3.2.Определить массу m газа, взятого в количестве ν(моль).

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
газ	О3	СН4.	О2	N2	CO2	He	Kr	Xe	Ar	Ne
ν, моль	100	50	20	35	40	55	75	120	110	90

 

3.3.Какое давление создает m газа, занимающая объем V при температуре Т

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, г	5	4	3	2	6	2,5	3,5	4,5	5,5	6,5
V, см3	765	786	790	779	755	756	800	732	880	765
Т, 0С	8	5	7	6	4	9	10	2	3	11
газ

 

3.4.Сосуд откачен до давления Р, температура воздуха t. Найти плотность воздуха в

сосуде.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
Р, нПа	1,33	2	2,4	2,7	1	1,5	3	3,2	3,7	4
t, 0С	10	12	15	17	20	9	8	7	6	5

 

3.5.Определить сколько киломолей и молекул газа содержится в объеме V под давлением Р при температуре Т. Какова плотность газа

             

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
V, л	50	40	30	20	60	25	35	45	55	65
Р, мм.рт.ст	765	786	790	779	755	756	800	732	880	765
Т, 0С	18	25	20	8	30	45	13	10	12	15
газ

 

3.                  6.В сосуде находится газ. Какое давление Р он производит на стенки сосуда, если масса газа m, его объем V, средняя квадратичная скорость молекул _кв .

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, г	5	12	10	50	32	67	25	4	7	9
V, л	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	6
кв ,м/с	500	550	520	498	480	510	525	530	517	523

 

3.7. Определите температуру Т газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул равна Е_к

 

Определить давление и молярную массу смеси газов.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
V, м3	2	3	4	5	6	7	8	9	1	10
m1,кг	4	5	6	7	8	9	10	12	10,5	9,5
m2, кг	2	2,5	1,5	2,2	1,7	1,8	2,6	3	3,2	1,9
T, 0С	27	22	24	23	19	28	29	21	20	18

3.9.            Найти плотность газа, если молекула за время 1 с испытывает z столкновений при температуре Т. Какова средняя длина свободного пробега молекул?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
d·10-10, м	2,3	2,9	3,1	1,9	3,5	4	3,1	1,9	3,5	4
z , с-1	2,05	2	2,1	2,5	2,6	3	5	7	8	9
Т1, 0С	12	15	7	28	25	10	35	50	40	55
газ

3.10.        Определить среднюю длину свободного пробега молекул и число соударений за время 1 с, происходящих между всеми молекулами газа, находящегося в сосуде емкостью V при температуре Т и давлении Р.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
V, л	2	3	4	5	6	7	4,5	2,5	3,5	4,5
Р, кПа	100	93	74	42	52	45	13	35	49	60
d·10-10, м	2,3	2,9	3,1	2,3	2,9	3,1	2,3	2,9	3,1	2,3
Т, 0С	27	35	42	40	50	60	65	35	75	48
газ

 

3.11.Какова внутренняя энергия газа, заполняющего аэростат объемом Vпри давлении Р?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
V, м3	10	20	30	15	35	40	50	25	60	55
Р, кПа	30	15	20	25	40	35	40	45	50	60

 

3.                  12.Какую работу совершает идеальный газ количеством вещества ν при его изобарном нагревании на ΔТ?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ν, кмоль	1	5	2	3,5	4	5,5	7,5	12	11	9
ΔТ, К	3	7	5	6	8	9	12	10	13	11

 

3.13.        Определите удельные теплоемкости c_v и с_р смеси газов, содержащей газ массой m₁ и газ массой m₂

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m1, г	1	2	3	1,5	3,5	4	5	2,5	6	5,5
m2, г	3	1,5	2	2,5	4	3,5	4	4,5	5	6

 

3.14.        В закрытом сосуде объемом V находится воздух при давлении P₁. Какое количество

тепла надо сообщить воздуху, чтобы повысит давление до P₂.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
V, м3	10	20	30	15	35	40	50	25	60	55
Р1, кПа	300	150	200	250	400	350	400	450	500	600
Р2, кПа	500	300	350	500	600	550	700	650	800	850

 

3.15.        Количество ν многоатомного газа нагревается на ΔТ в условиях свободного расширении. Найти количество теплоты, сообщаемое газу, изменение его внутренней энергии и работу А расширения газа

 

3.16.Под давлением р при температуре Т находятся V воздуха. Какая работа будет совершена при его изобарном нагревании на ΔT?

 

 

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
р, кПа	10	12	14	15	17	19	20	22	24	25
Т, К	273	300	280	290	310	320	295	305	296	312
V, м3	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
ΔТ, К	10	12	14	15	17	20	22	25	27	30

 

3.17.В цилиндре под поршнем находится азот массой m. Газ был нагрет от температуры t₁ до температуры t₂  при постоянном давлении. Определить теплоту Q, переданную газу, совершаемую работу А и приращение ΔU внутренней энергии.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m,г	10	12	14	15	17	19	20	22	24	25
t1,0С	20	30	40	50	60	70	15	25	35	45
t2, 0С	180	185	190	195	200	150	225	210	300	175

 

3.18.Найти изменение энтропии при изотермическом расширении массы m водорода от давления Р1 до давления Р2.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m,г	10	12	14	15	17	19	20	22	24	25
Р1, кПа	200	300	400	500	600	700	150	250	350	450
Р2, кПа	100	150	200	250	300	350	75	125	175	225

 

3.                  19.Совершая цикл Карно, газ отдал охладителю теплоту Q₁. Работа цикла А. Определить температуру нагревателя, если температура охладителя t.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
Q1, кДж	1	1,2	1,4	1,5	1,7	1,9	2	2,2	2,4	2,5
А, кДж	2	3	4	5	6	7	8	9	1,5	1,1
t,0С	27	27,5	28	28,5	29	29,5	30	30,5	31	31,5

 

3.20. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 65% теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить температуру T₂ теплоприемника, если температура теплоотдатчика T₁.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
Т1, К	400	420	430	450	500	520	540	550	570	600

 

Номера задач, для индивидуального решения, выбираются согласно таблице вариантов индивидуальных работ (Приложение А, таблица А.2).

 

Рекомендуемая литература

 

Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

 

3.6 Самостоятельная работа №6

 

Тема 2.3 Основы статистической термодинамики и молекулярной физики

 

Форма самостоятельной деятельности: доклад Темы: «Технический и физический вакуум».

Основные термины и определения: вакуум, технический и физический вакуум.

Вопросы для самостоятельного изучения 1) Вакуум. Общее представление. 2) Физический вакуум.

3) Технический вакуум

Методические рекомендации

Оформляется задание письменно, оно может включать элементы наглядности (иллюстрации, демонстрацию).

Регламент времени на озвучивание сообщения – до 5 мин.

Форма и метод контроля: устный доклад

Требования к оформлению: составление доклада и презентации.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Дайте определение вакуума.

2.     Вакуум с какими параметрами называется техническим, физическим?

3.     В каких отраслях применяется вакуум?

 

 

Рекомендуемая литература

 

Интернет - ресурсы

 

РАЗДЕЛ 3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

 

3.7 Самостоятельная работа №7

 

Тема  3.1. Электростатика

 

Форма самостоятельной деятельности: работа со справочной литературой

Тема: «Напряженность электрического поля. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского – Гаусса. Работа электрического поля по перемещению заряда. Явление поляризации. Типы диэлектриков.

Сегнетоэлектрики»

Основные термины и определения: напряженность, поток вектора напряженности, теорема Остроградского – Гаусса, работа электрического поля, поляризация, диэлектрик, сегнетоэлектрики.  

Вопросы для самостоятельного изучения:

1.     Напряженность электрического поля. 

2.     Поток вектора напряженности.

3.     Теорема Остроградского – Гаусса

4.     Работа электрического поля по перемещению заряда 5. Типы диэлектриков.

6.     Явление поляризации

7.     Сегнетоэлектрики Методические рекомендации:

На основе изученного материала составить конспект в следующей последовательности:

1)    Дайте определения напряженности и  потока электрического поля.

2)    Сформулируйте теорему Остроградского – Гаусса.

3)    Запишите        формулу    определяющую   работу        электрического    поля по перемещению заряда.

4)    Охарактеризуйте типы диэлектриков.

5)    Опишите явление поляризации.

6)    Охарактеризуйте основные свойства сегнетоэлектриков.

Форма и метод контроля: индивидуальный опрос.

Требования к оформлению: написание конспекта в рабочей тетради.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Какая физическая величина называется напряженностью электрического поля?

Как она определяется математически? В каких единицах измеряется?

2.     Чему равна напряженность поля точечного заряда?

3.     Какие линии называют силовыми линиями напряженности? Как располагаются силовые линии напряженности положительного заряда? Отрицательного заряда? Двух одноименных зарядов? Двух разноименных зарядов? Двух разноименно заряженных плоскостей?

4.     В чем заключается физический смысл принципа суперпозиции электрических полей? Чем отличаются уравнения, описывающие принцип суперпозиции электрических полей для напряженности и для потенциала?

5.     Что характеризует поток векторного поля? Как вычисляется поток векторного поля?

6.     Сформулируйте теорему Остроградского-Гаусса. Для каких действий и с какой целью используется теорема Остроградского-Гаусса?

7.     Сформулируйте теорему Остроградского-Гаусса для электростатического поля. Какую характеристику электростатического поля устанавливает теорема Остроградского-Гаусса?

8.     Какие вещества называются диэлектриками? Назовите виды диэлектриков. Какое явление называется поляризацией? При каких условиях оно наблюдается? Что описывает вектор поляризации? Как определяется вектор поляризации?

9.     Какие типы диэлектриков Вы знаете? Чем отличаются свойства диэлектриков различных типов?

10. Какие вещества называются сегнетоэлектриками? 

 

Рекомендуемая литература

 

Трофимова Т.И. Курс физики с примерами решения задач в 2 т. Т. 1:

учебник/ Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М: КНОРУС, 2015. – 592 с.§3.4, с.54 – 59.

 

 

 

3.8Самостоятельная работа №8

 

Темы 3.1- 3.2. Электростатика. Постоянный электрический ток

 

Форма самостоятельной деятельности: индивидуальное домашнее задание 

Темы: «Строение вещества. Электрические заряды. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Потенциал электрического поля. Взаимосвязь между напряженностью и напряжением электрического поля. Работа электрического поля по перемещению заряда. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского – Гаусса и ее применение к расчету электрических полей. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Законы последовательного и параллельного соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Закон Ома для участка цепи. ЭДС. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Законы последовательного и параллельного соединения проводников. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Работа и мощность тока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца. Электрический ток в металлах. Электрический ток в полупроводниках. Электрический ток в жидкостях. Химическое действие электрического тока. Электролиз. Законы Фарадея»

Основные термины и определения: электрический заряд, закон Кулона, электрическое поле, напряженность, принцип суперпозиции, потенциал, разность потенциалов, диполь, диэлектрик, поляризация, проводник, конденсатор, сила тока, плотность тока, закон Ома, ЭДС, электрическое сопротивление, напряжение, правила Кирхгофа.

Вопросы для самостоятельного изучения:

1.     Электрический заряд. Закон Кулона. 

2.     Напряженность и поток электростатического поля. Принцип суперпозиции  электростатических полей. 

3.     Потенциал. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом. Эквипотенциальные поверхности. 

4.     Диэлектрики и проводники в электрическом поле. 

5.     Конденсаторы. Устройство, назначение. Соединение конденсаторов в батарею. 

6.     Энергия электрического поля

7.     Постоянный электрический ток, сила и плотность тока. 

8.     Электронная теория проводимости металлов. Закон Ома. 

9.     Работа электрического тока. 

10. Сопротивление проводников. Сверхпроводимость. 

11. Электродвижущая сила. 

12. Разветвленные цепи; правила Кирхгофа Методические рекомендации:

На основе изученного теоретического материала решить задачи для самостоятельного индивидуального решения

Форма и метод контроля: проверка письменных работ

Требования к оформлению: решить задачи в тетради для индивидуальных контрольных работ и сдать на проверку преподавателю.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.     Что такое электрический заряд?

2.     Чему равен заряд электрона?

3.     Сформулируйте закон Кулона.

4.     Что представляет собой электрическое поле и какими свойствами оно обладает?

5.     Что называют напряженностью поля в данной его точке?

6.     Что называют электрической силовой линией?

7.     Какое поле называют однородным?

8.     Сформулируйте принцип суперпозиций полей.

9.     Зависит ли работа, совершаемая электрическим полем при перемещении заряда, от формы пути?

10. Что называют потенциалом поля в данной его точке?

11. Что называют эквипотенциальной поверхностью?

12. Как связаны напряженность и разность потенциалов электрического поля?

13. Что характеризует электрическая емкость проводника, от чего она зависит?

14. Какой конденсатор называют плоским? Чему равна его емкость?

15. Как рассчитать электрическую емкость батареи при параллельном и последовательном соединении конденсаторов?

16. Какое физическое явление называется электрическим током? Какими частицами в различных веществах создается электрический ток?

17. Какая физическая величина называется силой тока? В каких единицах измеряется сила тока? Какая физическая величина называется плотностью тока? В каких единицах измеряется плотность тока?

18. Какая физическая характеристика называется сопротивлением? В каких единицах измеряется? Чему равно сопротивление длинного проводника? Что характеризуется удельное сопротивление?

19. Как зависит сопротивление проводника от температуры? Какое физическое явление называется сверхпроводимостью?

20. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

21. Сформулируйте закон Ома в дифференциальной форме.

22. Какие силы называют сторонними? Приведите примеры сторонних сил. Что характеризует ЭДС? В каких единицах измеряется ЭДС?

23. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи.

24. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.

25. Сформулируйте законы последовательного и параллельного соединения проводников и правила Кирхгофа.

26. Как вычисляют работу и мощность тока? Сформулируйте закон Джоуля-Ленца

 

Задачи для самостоятельного решения

 

4.                  1.Два одинаковых маленьких металлических шарика, имеющих заряды q₁л и q₂ , сближают в воздухе до соприкосновения, после чего разъединяют. Найдите силу взаимодействия F между шариками после удаления их на расстояние r друг от друга.