Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика для 10-11 классов университетской физико-математической школы. Учебное пособие
.pdf
- использование приобретенных знаний и умений для решения практиче-
ских задач повседневной жизни, обеспечения безопасности собственной жизни,
рационального природопользования и охраны окружающей среды.
2.2 Обязательный минимум содержания основной образовательной
программы по физике
Физика и методы научного познания
Физика как наука. Научные методы познания окружающего мира и их отличия от других методов познания. Роль эксперимента и теории в процессе познания природы. Моделирование физических явлений и процессов. Научные
гипотезы. Физические законы. Физические теории. Границы применимости физических законов и теорий. Принцип соответствия. Основные элементы физической картины мира.
Механика
Механическое движение и его виды. Прямолинейное равноускоренное
движение. Принцип относительности Галилея. Законы динамики. Всемирное
тяготение. Законы сохранения в механике. Предсказательная сила законов
классической механики. Использование законов механики для объяснения движения небесных тел и для развития космических исследований. Границы применимости классической механики.
Проведение опытов, иллюстрирующих проявление принципа относительности, законов классической механики, сохранения импульса и механической
энергии.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для
использования простых механизмов, инструментов, транспортных средств.
Молекулярная физика
Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества. Модель идеального
11
газа. Давление газа. Уравнение состояния идеального газа. Строение и свойства
жидкостей и твердых тел.
Законы термодинамики. Порядок и хаос. Необратимость тепловых процессов. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.
Проведение опытов по изучению свойств газов, жидкостей и твердых тел,
тепловых процессов и агрегатных превращений вещества.
Практическое применение в повседневной жизни физических знаний о
свойствах газов, жидкостей и твердых тел; об охране окружающей среды.
Электродинамика
Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического
заряда. Электрическое поле. Электрический ток. Магнитное поле тока. Явление
электромагнитной индукции. Взаимосвязь электрического и магнитного полей.
Электромагнитное поле.
Электромагнитные волны. Волновые свойства света. Различные виды
электромагнитных излучений и их практическое применение.
Проведение опытов по исследованию явления электромагнитной индукции, электромагнитных волн, волновых свойств света.
Объяснение устройства и принципа действия технических объектов,
практическое применение физических знаний в повседневной жизни:
- при использовании микрофона, динамика, трансформатора, телефона,
магнитофона;
- для безопасного обращения с домашней электропроводкой, бытовой
электро- и радиоаппаратурой.
Квантовая физика и элементы астрофизики
Гипотеза Планка о квантах. Фотоэффект. Фотон. Гипотеза де Бройля о
волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение
неопределенностей Гейзенберга.
Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Лазеры.
Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Дефект массы и энергия
связи ядра. Ядерная энергетика. Влияние ионизирующей радиации на живые
12
организмы. Доза излучения. Закон радиоактивного распада и его статистический характер. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.
Солнечная система. Звезды и источники их энергии. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звезд. Галактика. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной. Применимость законов физики
для объяснения природы космических объектов.
Наблюдение и описание движения небесных тел.
Проведение исследований процессов излучения и поглощения света, явления фотоэффекта и устройств, работающих на его основе, радиоактивного
распада, работы лазера, дозиметров.
2.3 Требования к уровню подготовки выпускников
В результате изучения физики на базовом уровне ученик должен
знать/понимать:
- смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество,
взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, Солнечная система, галактика, Вселенная;
- смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс,
работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура,
средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;
- смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики,
электромагнитной индукции, фотоэффекта;
- вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние
на развитие физики;
уметь:
- описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение
небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и
твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных
13
волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект;
- отличать гипотезы от научных теорий; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и
эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют
проверить истинность теоретических выводов; что физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;
- приводить примеры практического использования физических знаний:
законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных
видов электромагнитных излучений для развития радио- и телекоммуникаций,
квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;
- воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научнопопулярных статьях;
использовать приобретенные знания и умения в практической деятельно-
сти и повседневной жизни для:
- обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования
транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи;
- оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения
окружающей среды;
- рационального природопользования и охраны окружающей среды.
14
3.1 Задания для 10 класса
h
h
1
2
АДС
В
Задание 1-2-10. Механическое движение (повторение)
Кинематика и динамика материальной точки. Законы сохранения в меха-
нике.
Условие равновесия тела при отсутствии вращения. Момент силы. Центр
тяжести. Центр масс. Условие равновесия тела с неподвижной осью вращения.
Рычаг.
Давление жидкости. Принцип действия гидравлического пресса. Закон
Архимеда. Условие плавания тел. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли.
01. С крыши здания высотой h = 16 м через одинаковые промежутки времени падают капли воды, причём первая ударяется о землю в тот момент, когда
пятая отделяется от крыши. Найти расстояние между отдельными каплями в
воздухе в момент удара первой капли о землю.
02. Из точки А, лежащей на верхнем конце верти-
ℓ
кального диаметра АВ, одновременно начинают скатываться два тела по направлению разных хорд круга (ри-
ℓ
сунок 1). Доказать, что оба тела достигнут окружности
круга одновременно. Трением пренебречь.
03. Два рыбака тянут к берегу лодку, действуя на
Рисунок 1
нее с постоянными силами. Если бы ее тянул лишь первый рыбак, она подошла
бы к берегу со скоростью 0,3 м/с, а если бы тянул только второй – со скоростью
0,4 м/с. С какой скоростью подойдет лодка к берегу, когда ее тянут оба рыбака?
Сопротивление воды не учитывать.
04. Трёхлопастный вентилятор вращается со скоростью 2 000 оборотов в
минуту. Если комната, в которой он установлен, будет освещаться люминесцентной лампой дневного света, то скорость вращения этого вентилятора будет
казаться иной, какой? Частота переменного тока 50 Гц.
15
05. Лестница массой 10 кг и длиной 5 м прислонена к стене под углом 600.
t
t
1
t2
0
Человек тянет лестницу за ее середину в горизонтальном направлении. Минимальная величина силы, которую он должен приложить к лестнице, чтобы оторвать ее верхний конец от стены, равна 173 Н. На каком расстоянии от пола находится центр тяжести лестницы?
v
06. По графику скорости построить графики
перемещения и ускорения и объяснить характер
Рисунок 2
движения тела на различных участках (рисунок 2).
07. Тело плавает в керосине, погружаясь до 0,75 своего объёма. Чему равна
плотность тела? Какая часть его погружается в воде?
08. Медный стержень длиной ℓ = 1 м равномерно вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через его конец. При какой минимальной угловой
скорости вращения стержень разорвётся?
09. Снаряд, летящий горизонтально со скоростью v = 200 м/с, разрывается
на два одинаковых осколка, один из которых летит вертикально вниз с такой же
начальной скоростью. Определите начальную скорость второго осколка.
10. Первую половину пути автомобиль шёл со скоростью v1 = 40 км/ч. Затем, двигаясь под углом α = 600 к своему начальному направлению движения,
прошёл вторую половину пути со скоростью v2 = 60 км/ч. Во сколько раз путь
автомобиля больше модуля его перемещения?
11. Четыре однородных шара с массами 1 кг, 5 кг, 7 кг и 3 кг укреплены на
невесомом стержне так, что их центры находятся на равных расстояниях 0,2 м
друг от друга. Найти величину расстояния от центра второго шара до центра
масс системы.
12. Небольшой шарик находится на высоте h над поверхностью горизонтальной плиты. Шарик отпускают без начальной скорости, и одновременно
плита начинает двигаться вертикально вверх с постоянной скоростью v. Определите, на какую максимальную высоту относительно своего начального положения поднимется шарик после первого соударения с плитой. Удар о плиту является абсолютно упругим, масса плиты много больше массы шарика.
16
13. Ледяная горка составляет с горизонтом угол α = 300. По ней пускают
снизу вверх плоский камень, который, поднявшись на некоторую высоту, затем
соскальзывает по тому же пути вниз. Каков коэффициент трения µ, если время
спуска в n = 2 раза больше времени подъема?
14. U-образная трубка заполнена ртутью, водой и керосином. Верхние
уровни воды и керосина лежат на одной горизонтали. Зная, что разность уровней ртути равна 25 мм, найдите высоту столба воды.
15. Тело свободно падает с высоты 270 м. Разделите эту высоту на такие
три части, чтобы на прохождение каждой из них потребовалось одно и то же
время.
16. Из двух металлов плотностью ρ1 и ρ2 изготовлен сплав массой m и объёмом V. Определите массы составляющих металлов m1 и m2.
17. Каков наименьший радиус круга, по которому может проехать конькобежец, двигаясь с постоянной скоростью 20 км/ч, если коэффициент трения µ =
0,2? Каков угол максимального наклона конькобежца, при котором он ещё не
будет падать на закруглении?
18. Цепь длиной ℓ = 2 м лежит на столе, одним концом свисая со стола.
Если длина свешивающейся части превышает ℓ/3, то цепь соскальзывает со стола. Определить скорость v цепи в момент ее отрыва от стола.
19. Динамометр, к которому подвешен кусок сплава, состоящего из меди и
серебра, показывает в воздухе 2,71 Н, в воде 2,41 Н. Определите массу меди и
серебра в этом куске. Выталкивающей силой воздуха пренебречь.
20. Какая сила давления может быть получена на гидравлическом прессе,
если к длинному плечу рычага, передающего давление на малый поршень, приложена сила 100 Н, отношение плеч рычага 1: 9, а площади поршней пресса соответственно равны 5 см2 и 500 см2? КПД пресса 0,8.
А01. В водоёме укреплена вертикальная труба с поршнем так, что нижний
конец ее погружен в воду. Поршень, лежавший вначале на поверхности воды,
медленно поднимается на высоту Н = 15 м. Какую работу пришлось при этом
совершить? Площадь поршня S = 1 дм2. Атмосферное давление Р0 = 105 Па.
17
А02. За какое время тело соскользнёт с наклонной плоскости высотой h,
наклонённой под углом α к горизонту, если по наклонной плоскости с углом
наклона β (β < α) оно движется равномерно?
А03. Двигатель ракеты, запущенной вертикально вверх с поверхности земли, работал в течение t = 10 с и сообщал ракете постоянное ускорение а = 2g.
Определите высоту максимального подъёма ракеты. Ускорение свободного падения предполагать не зависящим от высоты и равным g = 9,8 м/с2. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.
А04. В сосуде с водой плавает коробка, на дне которой лежит камень. Изменится ли уровень воды в сосуде, если камень вынуть из коробки и опустить
на дно?
А05. Из одной и той же точки с интервалом времени τ = 1,2 с брошены
вертикально вверх два шарика. Скорости шариков одинаковы и равны v =
20 м/с. Определите через какое время после вылета первого шарика они столкнулись. Размерами шариков можно пренебречь.
А06. С поверхности Земли брошено вертикально вверх тело со скоростью
v0 = 12 м/с. Определите зависимость пройденного телом пути от времени ℓ(t),
начиная с момента броска вплоть до падения на Землю.
А07. Два тела одновременно брошены с достаточно большой высоты: первое – горизонтально со скоростью v = 10 м/с, второе – без начальной скорости.
Определите время, когда модуль угла между векторами скорости двух тел со-
ставит ∆α= 600.
А08. Звук от выстрела и пуля достигают высоты 680 м одновременно. Какова начальная скорость пули, если скорость звука 340 м/с?
А09. Тело, имея начальную скорость v0 = 5 м/с, прошло за пятую секунду
путь S1 = 4,5 м. Определите ускорение a и путь S, пройденный телом за время
τ = 10 с.
А10. Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью v1, а вторую − со скоростью v2. Какова средняя скорость движения автомобиля?
А11. Зависимость скорости тела от времени выражается уравнением
18
v = 3 + 4⋅t (м/с).
Найдите начальную скорость тела и скорость его в конце четвёртой секунды.
Принимая движение за прямолинейное, запишите уравнение пути и найдите
среднюю скорость пути тела за 4 с движения.
А12. Подводная лодка, опустившись на глинистое или песчаное дно, иногда не может подняться. Как объяснить это явление ″присасывания″ лодки?
А13. Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту, упал обратно на землю через 2 с в 20 м от
места броска. Чему равна минимальная скорость камня за время полёта?
А14. Тело, двигаясь равноускоренно, за время t1 = 10 с прошло путь ℓ1 =
20 м, а за время t2 = 20 с − ℓ2 = 60 м. Определите начальную скорость тела. Обе
величины t1 и t2 отсчитываются с начала движения.
А15. С какой скоростью и по какому курсу должен лететь самолёт, чтобы
за 2 часа пролететь на север 300 км, если во время полёта дует северо-западный
ветер под углом 300 к меридиану со скоростью 27 км/час?
А16. Нейтрон массы m, двигаясь со скоростью v, ударяется о неподвижное
ядро массой n⋅m. Считая удар центральным и упругим, найдите, во сколько раз
уменьшится кинетическая энергия нейтрона.
А17. Из пушки, не имеющей противооткатного устройства, производилась
стрельба в горизонтальном направлении. Когда пушка была неподвижно закреплена, снаряд вылетел со скоростью 500 м/с, а когда пушке дали возможность
свободно откатываться назад, снаряд вылетел со скоростью 499 м/с. С какой
скоростью откатилась при этом пушка?
Один из решавших эту задачу сказал: ″т.к. скорость снаряда относительно
пушки 500 м/с, то скорость отката равна 1 м/с″. Верно ли это?
А18. Тело массой 0,1 кг, брошенное вертикально вверх со скоростью
40 м/с, достигло высшей точки подъёма через 2,5 с. Определите среднее значение силы сопротивления воздуха.
А19. Определите полезную мощность водяного двигателя, КПД которого
80 %, если вода поступает в него со скоростью 3 м/с и вытекает со скоростью
19
1 м/с на уровне, находящемся на 1,5 м ниже уровня входа. Секундный расход
воды 0,3 м3/с.
А20. Какое количество теплоты выделится в водоёме при всплывании в
нём воздушного пузыря радиуса R = 10 см с глубины Н = 10 м?
А21. На верёвке подвешен груз. При подъёме, вызванном силой F = 100 Н,
груз движется с ускорением а = 2 м/с2. Под действием силы, сообщающей ускорение а1 = 10 м/с2, верёвка обрывается. Найти силу натяжения верёвки в момент
разрыва. Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с2.
А22. В сосуде с водой плавает льдинка, на которой лежит пробка. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лёд растает? Что произойдёт с уровнем
воды, если пробка перед таянием льда находилась внутри льдинки, под льдинкой?
А23. Малый поршень гидравлического пресса за один ход опускается на
25 см, а большой – поднимается на 5 мм. Определите силу давления, передаваемую на большой поршень, если на малый поршень действует сила, равная
200 Н?
А24. На горизонтальном валу, совершающем 200 об/с, на расстоянии 20 см
друг от друга закреплены два тонких диска. Для определения скорости пули
произведён выстрел так, что пуля пробила оба диска на одинаковом расстоянии
от оси вращения. Определите скорость пули, если угловое смещение пробоин
оказалось равным 180.
А25. Доска перемещается с помощью катков (рисунок 3).
Скорость верхней точки каждого катка равна 1 м/с. С какой
Рисунок 3
скоростью перемещаются точки касания доски с катками?
А26. С какой скоростью и по какому курсу должен лететь самолёт, чтобы
за 2 часа пролететь на север 300 км, если во время полёта дует северо-западный
ветер под углом 300 к меридиану со скоростью 27 км/час?
А27. Человек массой m1 = 70 кг, бегущий со скоростью v1 = 9 км/ч, догоняет тележку массой m2 = 190 кг, движущуюся со скоростью v2 = 3,6 км/ч, и вскакивает на нее. С какой скоростью станет двигаться тележка с человеком? С ка-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]