Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика для 11 класса 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 11 класса
Задание 1-1-11. 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. В две сообщающиеся трубки разного сечения налита ртуть. Затем в более широкую трубку сечением 8 см2 налито 272 г воды. Насколько выше будет
стоять ртуть в узкой трубке?
02. В цилиндрический стакан с площадью сечения S = 20 см2, частично заполненный водой (ρ = 1 г/см3), положили шарик радиуса R = 1 см и плотностью
ρ1 = 0,4 г/см3. Определите, на сколько поднимется уровень воды в стакане.
03. Человек, стоящий на мосту, тянет с помощью каната находящуюся на
воде лодку. Скорость, с которой человек выбирает канат, постоянна и равна v =
0,2 м/с. Найдите скорость, которую будет иметь лодка в момент времени, когда
угол между канатом и поверхностью воды равен α = 300.
04. За пятую секунду равнозамедленного движения точка проходит 5 см и
останавливается. Какой путь пройдет точка за третью секунду этого движения?
05. Что произойдет с весами, находящимися в равновесии, если погрузить
палец в стакан с водой, стоящий на чашке весов, не прикасаясь пальцем ко дну
и стенок?
06. Две машины движутся по дороге с постоянными скоростями v1 =
36 км/ч и v2 = 54 км/ч. За какое время 2-ая машина догонит первую, если начальное расстояние между ними равно 1 км?
15
07. На некотором отрезке пути скорость тела увеличилась с 12 см/с до
13 см/с. Зная, что движение равноускоренное, определите, на сколько возрастёт
скорость тела после того, как будет пройден следующий участок такой же длины?
08. Автомобиль массой 1 т равномерно поднимается по наклонной плоскости с углом наклона α = 300. Сила тяги равна 6 730 Н. Определить коэффициент трения о дорогу.
09. Орудие, жёстко закреплённое на железнодорожной платформе, производит выстрел вдоль полотна железной дороги под углом α = 300 к линии горизонта. Определить скорость u2 отката платформы, если снаряд вылетает со ско-
ростью u1 = 480 м/с. Масса платформы с орудием и снарядами m2 = 18 т, масса
снаряда m1 = 60 кг.
10. Какую нужно совершить работу А, чтобы пружину жёсткостью
k = 800 Н/м, сжатую на х = 6 см, дополнительно сжать на ∆х = 8 см?
11. На границе раздела двух жидкостей плотности ρ1 и ρ2 плавает шайба
плотности ρ (ρ1 < ρ < ρ2). Высота шайбы Н. Определите глубину ее погружения
во вторую жидкость.
12. Каково должно быть отношение объёмов воды и спирта для того, чтобы их смесь имела плотность ρ0 = 0,9 г/см3? При смешивании спирта с водой
происходит уменьшение объёма смеси. Объём смеси составляет k = 0,97 от первоначального объёма воды и спирта. Плотности воды ρ1 = 1 г/см3, спирта − ρ2 =
0,8 г/см3.
13. Тело скользит по наклонной плоскости, которая заканчивается «мёрт-
вой петлёй». С какой высоты должно начаться скольжение, чтобы тело не свалилось в верхней точке петли? Начальная скорость тела равна нулю. Коэффициент трения при движении по наклонной плоскости 0,4. Угол наклона 600.
Трением в «мёртвой петле» пренебречь. Радиус петли 8 м.
14. Спортсмены бегут друг за другом с одинаковой скоростью v =
15 км/ч. Длина колонны ℓ = 15 м. Навстречу спортсменам бежит тренер со ско-
ростью u = 12 км/ч. Каждый спортсмен, поравнявшись с тренером, поворачива-
16
ет и бежит назад с той же скоростью v. Определите длину колонны после разворота всех бегунов.
15. Кубик стоит у стены так, что одна из его граней образует угол α с полом. При каком значении коэффициента трения кубика о пол это возможно, если трение о стенку пренебрежимо мало?
16. В однородном диске диаметром 60 см вырезано круглое отверстие
диаметром 20 см, центр которого находится на расстоянии 8 см от центра диска. Определите положение центра масс диска.
17. Человек раскручивает привязанный к верёвке камень в горизонтальной
плоскости, расположенной на высоте h = 1,8 м от поверхности Земли. Камень,
двигаясь по кругу радиуса R = 1 м с постоянным тангенциальным ускорением
а
, к концу пятого оборота срывается с верёвки и падает па Землю на расстоя-
τ
нии ℓ = 10 м от человека. Определить нормальное и тангенциальное ускорения
камня в момент срыва с верёвки.
18. В шайбу массы М = 490 г, лежащую на расстоянии S = 1,5 м от края
стола, попала горизонтально летящая со скоростью v0 = 400 м/с пуля массы m =
10 г. После этого шайба с застрявшей в ней пулей соскальзывает со стола и падает на расстоянии ℓ = 2,2 м от него. Высота стола h = 0,5 м. Каков коэф-
фициент трения µ между шайбой и поверхностью стола?
19. Определите траекторию тела, движущегося в плоскости (х0у), если
уравнение движения в проекциях на координатные оси имеет следующий вид:
x = x0 + asin(ωt), y = y0 + bcos(ωt).
20. Какой угол наклона должна иметь крыша, чтобы вода стекала за мини-
мальное время? Ширина крыши 2b. Трением и сопротивлением воздуха пренебречь.
А01. Мяч массой 100 г падает с высоты 45 м, а затем упруго отскакивает
от горизонтальной поверхности. Найти величину изменения импульса за время
удара.
А02. По наклонной плоскости длиной 10 м и высотой 5 м с вершины начинает двигаться тело. Сколько времени будет продолжаться движение, если сила
17
трения составляет 0,2 от силы нормального давления? Какую скорость будет
иметь тело у основания?
А03. Тело свободно падает из состояния покоя с высоты 1 000 м. Какой
путь оно пройдёт за последнюю секунду своего падения? За какое время тело
пройдёт последние 200 м своего пути? Какова скорость тела в момент удара о
Землю?
А04. В сосуд с ртутью и водой брошен стальной шарик. Какая часть объёма шарика будет находиться под водой?
А05. В сосуде с жидкостью, плотность которой ρ, плавает кусок льда. Как
изменится уровень смеси жидкости и воды после того, как лёд растает?
А06. При горизонтальном полёте со скоростью v = 250 м/с снаряд массой
m = 8 кг разорвался на две части. Большая часть массой m1 = 6 кг получила скорость u1 = 400 м/c в направлении полёта снаряда. Определить модуль и направление скорости u2 меньшей части снаряда.
А07. Рассчитать изменение потенциальной энергии тела, поднимаемого в
воде на высоту h. Изменится ли при подъёме тела потенциальная энергия воды,
находящейся в этом сосуде? Рассмотреть случаи, когда плотность тела больше
и когда меньше плотности воды. Плотность материала тела ρ, плотность воды
ρ0, объём тела V.
А08. Какая доля кинетической энергии перейдёт в теплоту при неупругом
столкновении двух одинаковых тел, движущихся до удара с равными по величине скоростями под прямым углом друг к другу?
А09. Вычислить максимальную высоту подъёма тела, брошенного под углом 300 к горизонту со скоростью v = 10 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.
А10. Из двух точек А и В, расположенных на расстоянии 90 м друг от друга, одновременно в одном направлении начали движение два тела. Тело, дви-
жущееся из точки А, имело скорость 5 м/с, а тело, движущееся из точки В, −
скорость 2 м/с. Через какое время первое тело нагонит второе? Какое перемещение совершит каждое тело? Задачу решить аналитически и графически.
18
А11. За 2 с прямолинейного равноускоренного движения тело прошло
20 м, увеличив свою скорость в 3 раза. Определите конечную скорость тела.
А12. Две пружины жёсткостью k1 = 0,5 кН/м и k2 = 1 кН/м скреплены параллельно. Определить потенциальную энергию U данной системы при абсо-
лютной деформации ∆ℓ = 4 см.
А13. Шарик массой 100 г висит на невесомой пружине с коэффициентом
жёсткости, равным 1 Н/см. Определить величину удлинения пружины.
А14. Определить скорость встречного ветра, если пассажир автобуса,
движущегося со скоростью 15 м/с, заметил, что след дождевой капли на боковом стекле расположен под углом 450 к вертикали. Вертикальная составляющая
скорости дождя 23 м/с.
А15. На некоторой высоте планер имел скорость 10 м/с. Определить величину скорости планера при его снижении на 4 метра. Сопротивлением воздуха
пренебречь.
А16. С поверхности земли со скоростью 8 м/с брошено тело под углом 600
к горизонту. Найти величину его скорости на высоте 1,95 м.
А17. Два тела массой по 1/18 кг движутся навстречу друг другу. Скорость
первого 4 м/c, второго – 8 м/с. Какое количество тепла выделится при абсолютно неупругом ударе?
А18. Две пружины с коэффициентами жёсткости 100 000 и 200 000 Н/м соединены последовательно. Какую работу надо совершить, чтобы растянуть полученную пружину на 0,3 см?
А19. Тело массой 1 кг вращается в вертикальной плоскости на невесомом
нерастяжимом стержне длиной 1 м с угловой скоростью ω = 10 рад/с = const.
Найти максимальную силу натяжения стержня.
А20. Найдите массу Солнца, зная, что средняя скорость движения Земли
по орбите 30 км/с, а радиус орбиты Земли 150 млн. км.
А21. При вертикальном подъёме груза массой 2 кг на высоту 1 м с помощью постоянной силы F была совершена работа 80 Дж. С каким ускорением
поднимали груз?
19
А22. Гирька лежит на вращающейся горизонтальной плоскости. На каком
расстоянии от оси вращения она лежит, если при угловой скорости вращения
ω = 10 рад/с она начала скользить по поверхности диска? Коэффициент трения
µ = 0,1.
А23. Шар массой m1 = 200 г, движущийся со скоростью v
= 10 м/с, сталки-
1
вается с неподвижным шаром массой m2 = 800 г. Удар прямой, центральный,
абсолютно упругий. Определить скорости шаров после столкновения.
А24. В лодке массой М = 240 кг стоит человек массой m = 60 кг. Лодка
плывёт со скоростью v = 2 м/с. Человек прыгает с лодки в горизонтальном направлении со скоростью u = 4 м/с (относительно лодки). Найти скорость лодки
после прыжка человека: 1) вперёд по движению лодки; 2) в сторону, противоположную движению лодки.
А25. Диаметр одного из сообщающихся сосудов в два раза больше диаметра другого. В эти сосуды налили ртуть, затем в узкий сосуд налили столб
воды высотой h = 50 см. Определить изменения уровней ртути в обоих сосудах.
А26. Шар массой m1 = 1 г, движущийся по горизонтальной поверхности со
скоростью v = 6 м/с, упруго сталкивается с покоящимся шариком массой m2 =
2 г. Удар центральный. Определить модуль изменения скорости первого шарика.
А27. Груз массой 50 кг тянут за канат с силой 100 Н, направленной горизонтально. Определить коэффициент трения груза о горизонтальную поверхность, если груз движется равномерно.
А28. Пуля массой 15 г, летящая с некоторой скоростью, попадает в закреплённый ящик с песком и застревает в нём. При этом выделяется 75 Дж теплоты.
Считая, что вся энергия пули перешла в теплоту, найти скорость пули.
А29. Камень массой 50 г брошен под углом 600 к горизонту со скоростью
v = 25 м/с. Найти величину импульса камня в верхней точке его траектории.
Сопротивлением воздуха пренебречь.
А30. Камень массой 30 г брошен под углом 300 к горизонту со скоростью
20 м/с. Найти величину изменения импульса за время полёта.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]