Разработка набора заданий по физике из тематического раздела «Механические явления»

Разработка набора заданий по физике различного уровня сложности из тематического раздела «Механические явления»

Класс: 9

Тема: Законы сохранения

Планируемые образовательные результаты:

– Личностные:

Ценности научного познания:

– осознание ценности физической науки как мощного инструмента познания мира, основы развития технологий, важнейшей составляющей культуры;

– развитие научной любознательности, интереса к исследовательской деятельности.

Трудовое воспитание:

– интерес к практическому изучению профессий, связанных с физикой».

Адаптация к изменяющимся условиям социальной и природной среды:

– потребность в формировании новых знаний, умений формулировать идеи, понятия, гипотезы о физических объектах и явлениях».

– Метапредметные:

Познавательные универсальные учебные действия

Базовые логические действия:

– выявлять закономерности и противоречия в рассматриваемых фактах, данных и наблюдениях, относящихся к физическим явлениям;

 – самостоятельно выбирать способ решения учебной физической задачи (сравнение нескольких вариантов решения, выбор наиболее подходящего с учетом самостоятельно выделенных критериев).

Базовые исследовательские действия:

– использовать вопросы как исследовательский инструмент познания;

– проводить по самостоятельно составленному плану небольшое исследование физического явления.

Работа с информацией:

– анализировать, систематизировать и интерпретировать информацию различных видов и форм представления;

– оценивать надежность информации по критериям, предложенным учителем или сформулированным самостоятельно.

Коммуникативные универсальные учебные действия

Общение:

– сопоставлять свои суждения с суждениями других участников диалога, обнаруживать различие и сходство позиций;

– выражать свою точку зрения в устных и письменных текстах.

Регулятивные универсальные учебные действия

Самоорганизация:

– самостоятельно составлять алгоритм решения физической задачи или план исследования с учетом имеющихся ресурсов и собственных возможностей.

Самоконтроль (рефлексия):

– оценивать соответствие результата цели и условиям».

– Предметные: характеризовать свойства тел, физические явления и процессы, используя закон сохранения энергии; решать расчётные задачи используя законы и формулы, связывающие физические величины. 

Основные виды деятельности обучающихся: определение средней скорости, мощности, самостоятельно выбирать способ решения учебной физической задачи выявлять причинно-следственные связи при изучении физических явлений и процессов, делать выводы с использованием дедуктивных и индуктивных умозаключений, выдвигать гипотезы о взаимосвязях физических величин.

ЗАДАНИЕ.

Прочитайте текст и выполните задания.

В XIX веке широко использовалась единица измерения мощности, называемая «лошадиной силой» – сокращенно «л. с.». Её ввёл в обращение шотландский инженер, изобретатель промышленной паровой машины Джеймс Уатт. Он сделал это, наблюдая за работой лошадей, которых использовали на шахтах для поднятия грузов, и измеряя, за какое время пара лошадей способна поднять из шахты груз массой около 180 кг. Установленное Дж. Уатом значение одной лошадиной силы, выраженное в единицах СИ, составляет примерно 735,5 Вт.

1.                 С какой средней скоростью двигались лошади, за которыми наблюдал Дж. Уатт?

2.                 Специалисты-коневоды установили, что лошадь-тяжеловес при работе шагом в течение дня развивает среднюю силу тяги, равную 13 % от своего веса. Какую мощность (в л.с.) развивает лошадь массой 800 кг при такой силе тяги, если средняя скорость ее движения равна 3 км/ч?

3.                 В таблице приведены значения средней мощности, которые развивает спортсмен массой 70 кг при различных видах физической нагрузки.

При каком виде физической нагрузи спортсмен развивает максимальную мощность? Чему она равна в «лошадиных силах»?

РЕШЕНИЕ.

1.                 Две лошади развивали суммарную силу тяги 1800 Н и мощность                           2 л.с. = 1471 Вт. Поэтому средняя скорость движения лошадей была равна (1471 Вт)/(1800 Н) » 0,8 м/с.

2.                 Вес лошади равен 8000 Н, поэтому сила тяги равна                                                             F = 8000 × 0,13 = 1040 Н. Скорость лошади равна                                                                              V = (3000 м)/(3600 с) » 0,83 м/с. Поэтому мощность, выраженная в лошадиных силах, равна P = FV/735,5 » 1,17 л.с.

3.                 Спортсмен развивает максимальную мощность при активной игре в футбол – она равна (930 Вт)/(735,5 Вт) » 1,25 л.с. Это больше, чем средняя мощность ломовой лошади.

Класс: 9

Тема: Механические волны

Планируемые образовательные результаты:

– Личностные:

Ценности научного познания:

– осознание ценности физической науки как мощного инструмента познания мира, основы развития технологий, важнейшей составляющей культуры;

– развитие научной любознательности, интереса к исследовательской деятельности.

Трудовое воспитание:

– интерес к практическому изучению профессий, связанных с физикой.

Адаптация к изменяющимся условиям социальной и природной среды:

– стремление анализировать и выявлять взаимосвязи природы, общества и экономики, в том числе с использованием физических знаний.

– Метапредметные:

Познавательные универсальные учебные действия

Базовые логические действия:

– выявлять закономерности и противоречия в рассматриваемых фактах, данных и наблюдениях, относящихся к физическим явлениям;

– самостоятельно выбирать способ решения учебной физической задачи (сравнение нескольких вариантов решения, выбор наиболее подходящего с учетом самостоятельно выделенных критериев);

Работа с информацией:

– применять различные методы, инструменты и запросы при поиске и отборе информации или данных с учетом предложенной учебной физической задачи;

– анализировать, систематизировать и интерпретировать информацию различных видов и форм представления;

– оценивать надежность информации по критериям, предложенным учителем или сформулированным самостоятельно.

Коммуникативные универсальные учебные действия

Общение:

– сопоставлять свои суждения с суждениями других участников диалога, обнаруживать различие и сходство позиций;

– выражать свою точку зрения в устных и письменных текстах.

Регулятивные универсальные учебные действия

Самоорганизация:

– самостоятельно составлять алгоритм решения физической задачи или план исследования с учетом имеющихся ресурсов и собственных возможностей, аргументировать предлагаемые варианты решений.

Самоконтроль (рефлексия):

– оценивать соответствие результата цели и условиям.

– Предметные: описывать изученные свойства тел и физические явления, используя физические величины; решать расчётные задачи используя законы и формулы, связывающие физические величины период и частота колебаний, длина волны. 

Основные виды деятельности обучающихся: решение задач, связанных с распространением и отражением звука в различных средах, анализ оригинального текста, посвященного использованию звука (или ультразвука) в технике (эхолокация, ультразвук в медицине и др.); выполнение заданий по тексту (смысловое чтение), самостоятельно выбирать способ решения учебной физической задачи выявлять причинно-следственные связи при изучении физических явлений и процессов, делать выводы с использованием дедуктивных и индуктивных умозаключений, выдвигать гипотезы о взаимосвязях физических величин; решать расчётные задачи, используя законы и формулы.

ЗАДАНИЕ.

Прочитайте текст и выполните задания.

Слышимый          человеком звук представляет собой механические волны, распространяющиеся в твёрдой, жидкой или газообразной среде, частота которых лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц. Герц – это единица измерения частоты, которая определяется количеством колебаний за секунду (1 Гц = 1 сек^–1). Волны именно такой частоты воспринимаются ухом человека. Неслышимые механические волны с частотой ниже звукового диапазона называются инфразвуковыми, а с частотой выше звукового диапазона – ультразвуковыми. 

Ультразвук (УЗ) – компонент многих естественных шумов (шума ветра, водопада, дождя, шума гальки, перекатываемой морским прибоем, звуков грома во время грозы, и т. д.). Технические устройства, например некоторые двигатели и станки, при своей работе также способны издавать ультразвук. Многие животные, прежде всего, летучие мыши и дельфины, генерируют и воспринимают ультразвук при помощи специальных органов, что помогает им ориентироваться в пространстве, обнаруживать препятствия и охотиться в условиях абсолютной темноты: в глубинах океана, под землей, в пещерах. 

Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от упругих волн слышимого диапазона, их распространение подчиняется законам, общим для звуковых волн любого диапазона частот. Ультразвуковые волны способны к отражению и преломлению на границе различных сред, к дифракции и рассеянию при наличии препятствий неоднородностей и неровностей. Однако УЗ обладает рядом специфических особенностей, которые определяют его значимость в науке и технике. Эти особенности обусловлены его относительно высокими частотами и, значит, малой длиной волны.

УЗ широко применяется в различных областях науки, техники, медицины. 

1. В составе молока содержится 87,5 % воды, 12,5 % сухих веществ, в том числе 3,8 % молочного жира, 3,3 % белков, 4,7 % молочного сахара, 0,7 % минеральных веществ. В молоке жир распределен в виде жировых шариков, окруженных белковой оболочкой, т. е. молоко представляет собой эмульсию молочного жира в воде. Размер жировых шариков колеблется от 1 мкм до 5 мкм, из которых более 50 % имеют размер более 2 мкм.

Питательная ценность молока в значительной степени определяется размерами частиц жира в молоке. Дробление жировых шариков до меньших, чем в исходном состоянии, размеров повышает питательную ценность молока.

С помощью ультразвуковой установки в течение 10 минут была проведена УЗ-обработка молока. Количество жировых шариков в молоке при различной температуре в результате УЗ-обработки приведено в таблице.

Какой из приведенных ниже выводов можно сделать на основании анализа данных, представленных в таблице?

1)                Ультразвуковая обработка молока практически не увеличивает в нём количество жировых шариков размером менее 2 мкм. 

2)                Повышение температуры способствует увеличению количества жировых шариков размером менее 2 мкм в молоке при его обработке ультразвуком.

3)                Повышение температуры в сочетании с ультразвуковой обработкой обеспечивает сохранение в молоке витамина С.

4)                Ультразвуковая обработка молока приводит к изменению процентного содержания жира в нём.

2. В соответствии с санитарными нормами, в 1 мл сырого молока высшего сорта должно содержаться не более 300 000 бактерий, первого                        сорта – не более 500 000, второго сорта – не более 4 000 000.

В процессе исследования влияния ультразвуковой обработки на качество молока изучалась зависимость содержания бактерий в нём от времени воздействия ультразвука при температуре 20 ^оС.

Результаты исследований представлены на диаграмме.

Какие из приведенных ниже выводов можно сделать на основании санитарных норм и анализа данных, представленных на диаграмме?

1)                Ультразвуковая обработка молока оказывает на него бактерицидное действие. 

2)                Ультразвуковая обработка молока в течение любого времени обеспечивает достижение в нём безопасного уровня содержания бактерий в соответствии с санитарными нормами.

3)                Чем дольше длится ультразвуковая обработка молока, тем меньше содержание бактерий в нём.

4)                Ультразвуковая обработка молока приводит к изменению соотношения содержания в нём жира, белков и молочного сахара. 

5)                Ультразвуковая обработка в течение 10 минут позволяет уничтожить все бактерии, содержащиеся в молоке.

3.                 Растворение – самый распространённый процесс при изготовлении лекарств. Он прост в случае приготовления растворов легкорастворимых веществ, но для веществ с пониженной растворимостью оказывается длительным и трудоёмким.

Учёные исследовали возможность применения ультразвука для приготовления растворов лекарств. С помощью ультразвука они готовили растворы лекарственных средств и вспомогательных веществ, используемых при производстве лекарств, и определяли время их растворения при простом перемешивании и при воздействии ультразвука.

Результаты исследований представлены в таблице.

На основании анализа данных, представленных в таблице, определите, верны ли утверждения о применении ультразвука для приготовления растворов лекарств. Для этого обведите в таблице «верно» или «неверно» для каждого утверждения.

4.                 На свойстве ультразвука отражаться от границы раздела сред основана эхолокация. Эхолокация (от греч. еcho – отголосок и от лат. locatio – положение, размещение) – способ, при помощи которого положение объекта определяется по времени задержки возвращения отражённой волны. Эхолокация помогает некоторым животным, например, летучим мышам и дельфинам, ориентироваться в пространстве, обнаруживать объекты и охотиться в условиях абсолютной темноты: в пещерах или в глубинах океана.

Эхолокация в воде называется гидролокацией. Гидролокация широко используется в навигации для обнаружения подводных препятствий, в рыболовстве для поиска косяков рыб, в океанологии для исследования морей и океанов, для картографирования морского дна, для поиска затонувших судов и т. п., а также в военных целях для поиска и определения местоположения подводных лодок, кораблей, мин и др.

На дне судна помещают эхолот – прибор, оснащённый       излучателем и          приемником ультразвука. Излучатель посылает ко дну короткие ультразвуковые          сигналы.     Время отправления каждого сигнала регистрируется прибором. Отражаясь от морского дна, сигнал через некоторое время достигает приемника, момент приёма сигнала также регистрируется. Зная время t между отправлением и приёмом отражённого сигнала и скорость звука c в изучаемой среде, можно найти расстояние до отразившего сигнал объекта.

При измерении глубины моря при помощи эхолота время между отправлением и приёмом отражённого сигнала составило 1,2 с. Определите глубину моря на исследуемом участке. Скорость распространения ультразвука в воде при 20 ^оС равна 1480 м/с.

РЕШЕНИЕ.

1.     2.

2.     1, 3.

   3. 

4. 888 м.

Решение

L = ct/2,

L = 1480∙1,2/2 = 888 м.