Тематические задания для практических занятий по физике. Ч. 1 (110

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

_________________________________________________

___

Кафедра прикладной механики, физики и инженерной графики

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ФИЗИКЕ

(часть 1)

Методические указания для обучающихся по направлению подготовки

35.03.06 “Агроинженерия”

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2 0 1 6

УДК 378 53.1

Глазова Л.П. Тематические задания для практических занятий по физике (часть 1) для обучающихся по направлению подготовки бакалавров 35.03.06 “Агроинженерия”– СПб.: СПбГАУ. – 2016. – 35с.

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры энергообеспечения предприятий и электротехнологий СПбГАУ Т.Ю.Салова,

кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой высшей математики СПбГАУ И.Н. Шоренко

Методические указания предназначены для практических занятий по физике в 1 семестре, составлены на основании требований ФГОС ВО по направлению подготовки 35.03.06 “Агроинженерия” (уровень бакалавриата) и других нормативных документов.

Рекомендованы к изданию и публикации на электронном носителе для последующего размещения в электронной сети ФГБОУ ВО СПбГАУ согласно соответствующему договору Учебно-методическим советом СПбГАУ протокол № 9 от 30 июня 2016 года.

©Глазова Л.П, 2016 ©ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2016

1

Введение

Тематические задания для практических занятий по физике (часть 1)для обучающихся по направлению подготовки бакалавров 35.03.06 “Агроинженерия”соответствуют рабочей программе по дисциплине “Физика”(Б1.Б.6.)базовой части блока 1и предназначены для проведения практических занятий по физике в первом семестре. Они направлены на формирование элементов следующих общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с ФГОС ВО и ООП ВО по направлению подготовки бакалавров 35.03.06 - «Агроинженерия»:

-способность к самоорганизации и самообразованию

(ОК-7);

-способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ОПК-2).

Впособии представлены варианты задач к каждому практическому занятию, предусмотренному в утвержденной рабочей программе по физике.

Сцелью углубления понимания физических процессов необходимо овладеть умением решать задачи по физике. Для решения задач недостаточно теоретических знаний по предмету, необходимы специальные знания по методике решения задач. Методика решения задач по физике рекомендует придерживаться следующего алгоритма действий:

1.представление физической модели задачи, т.е. понимание физической сути условий поставленной задачи;

2.поиск решения, т.е. исследование возможных вариантов решения данной задачи;

3.решение задачи, т.е. действия в соответствии с выбранным вариантом;

4.оценка полученных результатов, отказ от нефизических вариантов ответов.

Первый этап решения задачи является наиболее важным. Для адекватного представления физической модели необходимы знания по физике, если их нет, нужно сначала

2

обратиться к теоретическому материалу по соответствующему разделу физики. Поможет в представлении физической сути задачи следующая последовательность действий:

а) внимательно прочитайте условие задачи; б) запишите ее краткое условие, выполнив перевод

внесистемных единиц в систему СИ; в) при необходимости сделайте чертеж.

На втором этапе после получения физической модели следует применить известные алгоритмы решения аналогичных физических задач. При этом совсем необязательно, что первый же алгоритм приведет к правильному решению. Физические задачи очень разнообразны, для их решения могут использоваться разные алгоритмы. Второй этап называется этапом поиска решения, поэтому, столкнувшись с неудачей, надо искать другие варианты решений. Это нормальный процесс решения задач. При решении задачи необходимо проявить волю и усидчивость.

Успешное выполнение второго этапа предполагает следующую последовательность действий:

а) запишите физические формулы, отражающие законы, которые лежат в основе явлений, описанных в задаче;

б) установите зависимость между исходными данными задачи и искомыми величинами;

в) решите задачу в общем виде, получите буквенное выражение искомых величин;

г) проведите проверку размерности полученных выражений. На третьем этапе проведите вычисления по полученным формулам.

Четвертый этап заключается в проведении анализа полученного решения.

3

Тема занятия: Кинематика материальной точки Вариант 1

1. Прямолинейное движение точки описывается уравнением s(t) 4t4 2t2 7 м. Найти скорость и ускорение точки в

момент времени 2с, а также среднюю скорость и среднее ускорение за первые две секунды движения и за вторые две секунды движения.

2.С высоты 14 м начало свободно падать тело. Одновременно с поверхности Земли бросили вертикально вверх другое тело со скоростью 14 м/с. Через сколько времени и на какой высоте эти тела встретятся?

3.С башни брошено тело в горизонтальном направлении со скоростью 15м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить радиус кривизны траектории тела через 2 с после начала движения.

Вариант 2

1.Кинематические уравнения двух материальных точек имеют видх1=6t + 4t2-3t3 их2=8t + 5t2 + t3. Определить момент времени, для которого ускорения этих точек будут равны.

2.Зависимость пройденного телом пути от времени дается

уравнением S A Bt Ct2 , где A 3 м, B 2 м с иС = 1

м/с2. Найти среднюю скорость и среднее ускорение за первую, вторую и третью секунды его движения.

3.На некоторой высоте одновременно из одной точки

брошены два тела под углом 45° к вертикали со скоростью 20 м/с: одно вниз, другое — вверх. Определить разность высот Δh, на которых будут тела через 2 с. Как движутся эти тела друг относительно друга?

Вариант 3

1. Зависимость пройденного телом пути от времени задаётся

будет равно 1 м с2 , и чему равно среднее ускорение тела за этот промежуток времени?

2.Камень брошен горизонтально со скоростью 10 м/с. Найти радиус кривизны траектории камня через 3 с после начала

C2 0,5 м с2 . В какой момент времени скорости этих точек

будут одинаковы? Чему равны скорости и ускорения этих точек?

2.Автомобиль движется по прямолинейному участку дороги. От начала движения до рассматриваемого момента времени прошло 50 секунд. За это время он развил скорость 72 км/ч. Считая движение равноускоренным, определить пройденный за 50 секунд путь.

3.С аэростата, находящегося на высоте h=300м, упал камень. Через какое время камень достигнет земли, если аэростат поднимется со скоростью 5 м/с?

Вариант 5

1.Нормальное ускорение точки, движущейся по окружности радиусом 4 м, задаётся уравнением an At3 ( A 0, 5 м c4 ).

Определить: 1) тангенциальное ускорение точки в момент времени 5c; 2) путь, пройденный точкой за время 5 с после начала движения; 3) полное ускорение для момента времени

1 с.

5

2.Материальная точка двигается вдоль оси x. Ее координата меняется по закону: x t3 sin( t ). Найти мгновенные скорость и ускорение в момент времени t = 1.

3.Движение материальной точки задано уравнением х = At + Bt2, где A = 4 м/с; B = −0,05 м/с2. Определить момент времени, в который скорость точки равна нулю. Найти координату и ускорение в этот момент.

Вариант 6

1.Уравнение движения материальной точки вдоль оси имеет вид x A Bt Ct3 , где A 2 м, B 1 м с , C 0,5 м с3 . Найти координату x , скорость и ускорение точки в момент времени 2с.

2.Материальная точка движется вдоль оси x. Ее скорость

меняется по закону v t3 sin 2( t ). Найти путь, который пройдет материальная точка за первые две секунды.

3.Тело, которое бросили горизонтально на высоте h = 2 м над Землёй, упало на Землю на расстоянии S = 7 м от места бросания. Найти начальную и конечную скорости тела.

Вариант 7

1. Две материальные точки движутся согласно уравнениям

точек будут одинаковы? Найти ускорения точек в этот момент времени.

2.Тело, брошенное вертикально вниз, за последние 2 секунды прошло путь вдвое больший, чем за предыдущие 2 секунды. Определить время падения и высоту, с которой было брошено тело.

6

3.Под каким углом к горизонту нужно бросить тело, чтобы горизонтальная дальность полёта была бы равна максимальной высоте полета?

Вариант 8

1. Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение

B 0, 06 м с3 Найти скорость и ускорение точки в момент времени t1 0 и t2 3 с.

2.Точка движется со скоростью вектор V = at (2i + 3j + 4k), где a = 1 м/с2. Найти:модуль скорости иускорения точки в момент t = 1 c,путь S, пройденный точкой с момента времени t2 = 2c до момента t3 = 3 c.

3.Тело бросили вертикально вверх со скоростью 40 м/с. Через сколько времени оно будет на высоте 60 м и какая у него будет скорость на этой высоте?

Вариант 9

1. Кинематические уравнения движения двух материальных

которого ускорения этих точек будут равны.

2.Из окна, расположенного на высоте 30 м, начинает падать без начальной скорости тяжелый цветочный горшок. В этот момент точно под окном проезжает велосипедист. При какой скорости велосипедиста расстояние между ним и горшком будет все время увеличиваться?

3.Тело движется равнозамедленно. Скорость его в конце пятой секунды была 1,5 м/с, а в конце шестой секунды тело остановилось. Определить начальную скорость тела и путь, пройденный телом.

7

Тема занятия: Динамика материальной точки Вариант 1

1. Материальная точка движется под действием силы согласно уравнению х = А + Вt+ Ct2 + Dt3, где С = 1 м/с2; D = - 0,2 м/с3. Определить, в какой момент времени сила равна нулю.

2.Железнодорожный вагон движется со скоростью v1 = 3 м/с,

сцепляется с неподвижным вагоном (v2 = 0) массой m2 = 6 103 кг. Скорость обоих вагонов после сцепки становится равной v = 1,6 м/с. Определить массу движущегося вагона m1.

3.Студент массой 80 кг стоит на весах в лифте. Что покажут весы, если лифт поднимается с ускорением 0,8 м с2 ?

Вариант 2

1.Автомобиль массой 1,5 т мчится по шоссе со скоростью 150 км/ч. Если отпустить педаль газа, то в течение 5 секунд его скорость снизится до 120 км/ч. Чему равна средняя сила сопротивления? Какую часть она составляет от веса автомобиля?

2.При горизонтальном полете со скоростью 300 м/с снаряд массой 9 кг разорвался на две части. Большая часть массой 7 кгполучила скорость 450 м/св направлении полёта снаряда. Определить величину и направление скорости меньшей части снаряда.

3.Грузы массами 0,5 кг и 0,3 кг соединены нитью и перекинуты через невесомый блок, укреплённый на конце стола. Коэффициент трения груза m2 о стол 0,15.

Пренебрегая трением в блоке, определить ускорение, с которым движутся грузы

Вариант 3

1.Какую силу надо приложить к вагону, чтобы он стал двигаться равноускоренно и за время 30 секунд прошел путь 11 м? Масса вагона равна 16 т. Во время движения на вагон действует сила трения, равная 0,05 от веса вагона.

8

2.С судна массой 750 т произведён выстрел из пушки в сторону, противоположную его движению, под углом 60º к горизонту. На сколько изменилась скорость судна, если снаряд массой 30 кг вылетел со скоростью 1 км/с относительно судна?

3.К концам шнура, перекинутого через неподвижный блок, подвешены грузы в 19,6 Н и 29,4 Н. Какова сила натяжения шнура? Массой блока пренебречь.

Вариант 4

1.Тело массой 0,5 кг движется прямолинейно согласно уравнению Х = А + Вt+ Ct2 + Dt3 , гдеС = 5 м/с2; D = 1 м/с3. Найти величину силы, действующей на тело в конце первой секунды движения.

2.Снаряд массой 20 кг, летящий горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в платформу с песком массой 10 т, движущуюся со скоростью 36 км/ч навстречу снаряду и застревает в песке. Определить скорость, которую получит платформа.

3.На дне лифта лежит груз массой 100 кг. Каков будет вес

этого груза, если лифт опускается с ускорением 0,4 см2 ?

Вариант 5

1.Масса поезда равна 3000 т. Коэффициент трения равен 0,02. Какова должна быть сила тяги локомотива, чтобы поезд набрал скорость 60 км/ч через 2 минуты после начала движения?

2.С тележки, свободно движущейся по горизонтальному пути со скоростью 3 м/с, в сторону, противоположную ее движению прыгает человек, после чего скорость тележки изменилась и стала равной 4 м/с. Определить горизонтальную составляющую скорости человека при прыжке относительно тележки. Масса тележки 210 кг, масса человека 70 кг.

3.На каком расстоянии от перекрестка начинает тормозить шофер при красном свете светофора, если автомобиль движется вверх по шоссе с углом наклона 30ºсо скоростью

9