Вопрос 4. Понятие о физической картине мира.

Основные черты современной картины мира. Представления о материи. С точки зрения современной физики существуют два вида материи: вещество и поле. Познание окружающего мира бесконечно. Единство мира не исчерпывается единством строения материи. Оно проявляется и в законах движения частиц, и в законах их взаимодействия. Корпускулярно-волновой дуализм присущ всем формам материи.

Вопрос 5. Значение физики при освоении профессий СПО. Рассматривается значение физики при изучении рабочих профессий. Применение физических явлений. Примеры привести из своей профессии.

Вопросы для самоконтроля

1. Что изучает физика? 

2. Что мы знаем о материи? 

3.  Какие виды движения вы знаете?

4. Что такое механическое движение?

5. Что такое физическая величина?

6. Привести примеры физических явлений, лежащих в основе рабочих профессий.

 

 

Тема 2: Механическое движение.

План

1. Механическое движение.

2. Система отсчета.

3. Траектория.

4. Путь.

5. Перемещение.

 

Вопрос 1. Механическое движение. Механическое движение – это изменение положение тела или частей тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Основная задача механики – определение положения тела в пространстве в любой момент времени. Примеры привести из профессии, повседневной жизни.

Вопрос 2. Система отсчета. Определение материальной точки. Материальная точка - это тело, размерами которого в данной ситуации можно пренебречь. Тело отсчета – тело, относительно которого рассматривается движение. Система отсчета – совокупность тел отсчета, связанной с ними систем координат и часов. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 3. Траектория- линия по которой движется тело. Рисунок. Единицы измерения. Примеры. След на снегу, песке

Вопрос 4. Путь - длина траектории. Рисунок, Единицы измерения, примеры из профессии.

Вопрос 5. Перемещение – направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела в пространстве. Рисунок, Единицы измерения, примеры. Метры.

Вопросы для самоконтроля

1. Механическое движение.

2. Система отсчета

3.  Материальная точка

4. Тело

5. Траектория

6. Путь

7. Перемещение.

8. Единицы измерения. Примеры

Тема 3: Равномерное прямолинейное движение.

План:

1. Равномерное прямолинейное движение.

2.Скорость.

3. Мгновенная и средняя скорости.

Вопрос 1.Равномерное прямолинейное движение. Прямолинейное движение- траектория представляет собой прямую линию. Прямолинейным равномерным движением называется механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времениt₁ = t₂ = t₃ =... совершает одинаковые перемещения (привести примеры из жизни, профессии)

Вопрос 2. Скорость. Определение. Рисунок. Формула. Единица измерения. Примеры из жизни, профессии. Скорость прямолинейного равномерного движения - это векторная физическая величина, численно равная отношению перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло. Скорость показывает, какое перемещение совершает тело за единицу времени, двигаясь прямолинейно и равномерно. Скорость измеряется в м/с. Например, если модуль скорости равна 5 м/с, это значит, что за каждую секунду своего движения тело, двигаясь прямолинейно и равномерно, перемещается на 5 м. Для описания прямолинейного равномерного одного тела достаточно одной оси координат. По правилам действия с векторами

,где - проекция вектора скорости на координатную ось x.

Вопрос 3. Мгновенная и средняя скорости. Среднюю скорость, измеренную за бесконечно малый промежуток времени, называют мгновенной скоростью тела (для примера, спидометр автомобиля показывает мгновенную скорость) Мгновенная скорость–скорость движения тела в данный момент времени, скорость тела в данной точке траектории. Скорость точки в данный момент времени называется мгновенной скоростью. Скорость, с которой должна равномерно и прямолинейно двигаться точка, чтобы попасть из начального положения в конечное,  за определённый промежуток времени, называется средней скоростью перемещения.

Вопросы для самоконтроля

1. Механическое движение.

2. Система отсчета,

3. Материальная точка

4. Траектория,

5. Путь

6. Перемещение.

7. Равномерное прямолинейное движение.

8. Скорость.

9. Мгновенная и средняя скорости. Единицы измерения. Примеры

 

Тема 4: Ускорение.

План:

1. Ускорение.

2.Движение с постоянным ускорением.

3. Свободное падение.

 

Вопрос 1. Ускорение. Определение, формула. Скорость изменения скорости. Метр/ секунда в квадрате. Примеры из жизни, профессии.При неравномерном движении мгновенная скорость тела непрерывно изменяется: от точки к точке, от одного момента времени к другому. Для вычисления скорости в любой момент времени нужно знать, как быстро изменяется скорость, или, другими словами, каково ее изменение в единицу времени. Движение, при котором скорость за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называют равноускоренным движением. Если в некоторый начальный момент времени скорость тела равна , а через промежуток времени t она оказывается равной , то за каждую единицу времени скорость изменяется на Величина характеризует быстроту изменения скорости. Ее называют ускорением и обозначают буквой : (1)

Ускорением движущегося тела называют величину, равную отношению изменения скорости тела к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.Если ускорение тела по абсолютному значению велико, то это значит, что оно быстро набирает скорость (когда тело разгоняется), или быстро теряет ее (при торможении).Если ускорение известно, то можно вычислить значение скорости тела в любой момент времени, если известно еще и значение начальной скорости .Действительно, из формулы (1) следует, что Ускорение и нужно знать для вычисления скорости .Так как ускорение равно произведению векторной величины на скаляр , оно само является векторной величиной. За единицу ускорения принимают ускорение такого движения, при котором за единицу времени скорость изменяется на единицу скорости. В системе единиц СИ ускорение измеряется в метрах на секунду в квадрате м/с².

Вопрос 2. Движение с постоянным ускорением. Описание (разобрать самостоятельно).Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 3. Свободное падение. Опыты Галилея (разобрать самостоятельно). Примеры из профессии. Свобо́дное падéние - равнопеременное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы. На поверхности Земли (на уровне моря)ускорение свободного падения меняется от 9,832 м/с² на полюсах, до 9,78 м/с² на экваторе.

Вопросы для самоконтроля

1. Ускорение.

2. Единицы измерения ускорения.

3. Движение с постоянным ускорением.

4.  Свободное падение. Примеры

 

Тема 5: Криволинейное движение.

План занятия:

1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

2.Равномерное движение по окружности.

Вопрос 1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Движение под углом к горизонту –это движение под действием силы тяжести. Примеры из жизни, профессии.

Если тело бросить под углом к горизонту, то в полете на него действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Если силой сопротивления пренебречь, то остается единственная сила – сила тяжести. Поэтому вследствие 2-го закона Ньютона тело движется с ускорением, равным ускорению свободного падения ; проекции ускорения на координатные оси равны а_х = 0, а_у = -g.

Любое сложное движение материальной точки можно представить как наложение независимых движений вдоль координатных осей, причем в направлении разных осей вид движения может отличаться. В нашем случае движение летящего тела можно представить как наложение двух независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (оси Х) и равноускоренного движения вдоль вертикальной оси (оси Y) (рис. 1). Дальность полета – это значение координаты х в конце полета, т.е. в момент времени, равный t₀. Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.Наибольшую высоту подъема брошенного тела можно получить из второй формулы Для этого нужно подставить в эту формулу значение времени, равное половине времени полета т.к. именно в средней точке траектории высота полета максимальна. Проводя вычисления, получаем .

Это уравнение является уравнением траектории движения.

Вопрос 2. Равномерное движение по окружности. Рисунок зарисовать. Описание. Примеры из жизни, профессии (самостоятельно). Равномерное движение по окружности – это простейший пример криволинейного движения. Например, по окружности движется конец стрелки часов по циферблату. Скорость движения тела по окружности носит название линейная скорость.

При равномерном движении тела по окружности модуль скорости тела с течением времени не изменяется, то есть v = const, а изменяется только направление вектора скорости .Тангенциальное ускорение в этом случае отсутствует (a_r = 0), а изменение вектора скорости по направлению характеризуется величиной, которая называется центростремительное ускорение (нормальное ускорение)a_n или а_ЦС. В каждой точке траектории вектор центростремительного ускорения направлен к центру окружности по радиусу.

Модуль центростремительного ускорения равен
a_ЦС=v² / R Где v – линейная скорость, R – радиус окружности

Вопросы для самоконтроля.

1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

2.  Равномерное движение по окружности. Примеры

 

Тема 6: Сила. Масса.

План:

1. Сила.

2. Масса.

3. Единица измерения массы.

Вопрос 1. Сила. Определение, формула. Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел. Единицы измерения – Ньютон (Н). Сила является причиной изменения скорости тела. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую природу: сила трения, сила тяжести, упругая сила и др. Сила является векторной величиной. В СИ измеряется в Ньютонах: Н, причем Н кг м c 1 Н = 1 кг ⋅ м c 2.Рисунок. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 2. Масса. Описание. Масса – мера инертности тела, количество вещества в теле. Примеры из жизни, профессии. Масса тела - это физическая величина, которая характеризует его инертность. Следует знать, что любое тело: Земля, человек, книга и т.д. - обладает массой.

Вопрос 3. Единицы измерения массы. Масса обозначается буквой m. За единицу массы в СИ принят килограмм (1 кг). Примеры единиц измерения в разных странах. Фунт. Пуд. Унция. Карат.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое сила?

2. Единицы измерения силы.

3. Что такое масса?

4. Единицы измерения массы. Примеры

Тема 7: Законы Ньютона

План:

1. Первый закон Ньютона

2.Второй закон Ньютона.

3. Третий закон Ньютона

4. Силы в природе

Вопрос 1. Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действие тел скомпенсировано. Инерция – явление сохранение скорости тела или состояния покоя, при прекращении действия сил, Рисунок. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 2. Второй закон Ньютона. Ускорение приобретаемое телом прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе тела. Формула a= F/m. Рисунок. Описание. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 3. Третий закон Ньютона. Сила действия равно силе противодействия. В этом и состоит суть третьего закона Ньютона. Определение его таково: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению. Третий закон Ньютона можно записать в виде формулы: F_1 = - F_2, Где F1 и F2 силы действия друг на друга соответственно первого и второго тела.

Справедливость третьего закона Ньютона была подтверждена многочисленными экспериментами. Этот закон справедлив как для случая, когда одно тело тянет другое, так и для случая, когда тела отталкиваются. Все тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом, подчиняясь этому закону.

Формула. Рисунок. Описание. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 4. Силы в природе. Описание известных сил. Их действие. Примеры из жизни, профессии.

По своей природе силы бывают гравитационные, электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия на полевом уровне. К гравитационным силам относятся сила тяжести, вес тела, сила тяготения. К электромагнитным силам относятся сила упругости и сила трения.

Силой называется векторная величина, которая является причиной всякого движения как следствия взаимодействий тел. Взаимодействия бывают контактные, вызывающие деформации, и бесконтактные. Деформация это изменение формы тела или отдельных его частей в результате взаимодействия.

В Международной системе единиц (СИ) единица силы называется ньютон (Н). 1 Н равен силе, придающей эталонному телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² в направлении действия силы. Прибор для измерения силы – динамометр.

Действие силы на тело зависит от:

1. Величины прилагаемой силы;
2. Точки приложения силы;
3. Направления действия силы.

По своей природе силы бывают гравитационные, электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия на полевом уровне. К гравитационным силам относятся сила тяжести, вес тела, сила тяготения.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Законы Ньютона в природе.

2. Что такое сила?

3. Примеры силы.

 

 

Тема 8: Сила тяжести и Закон всемирного тяготения.

План:

1. Сила тяжести и Закон всемирного тяготения.

2.Вес.

3. Невесомость.

Вопрос 1. Сила тяжести и Закон всемирного тяготения. Определение:сила тяжести – сила, действующая на любой предмет со стороны земли. Закон всемирного тяготения: сила гравитационного взаимодействия между двумя телами прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Рисунок. Примеры из жизни, профессии. По определению, сила тяжести на поверхности планеты складывается из гравитационного притяжения планеты и центробежной силы инерции, вызванной суточным вращением планеты. Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести, называется ускорением свободного падения. Без потенциальной энергии силы тяжести, непрерывно переходящей в кинетическую, круговорот вещества и энергии на Земле был бы невозможен. Сила тяжести играет очень важную роль для жизни на Земле. Только благодаря ей у Земли есть атмосфера. У всех живых организмов с нервной системой есть рецепторы, определяющие величину и направление силы тяжести и служащие для ориентировки в пространстве. Наличие силы тяжести привело к возникновению у всех многоклеточных наземных организмов прочных скелетов, необходимых для её преодоления. У водных живых организмов силу тяжести уравновешивает гидростатическая сила. Сила тяжести широко используется в технике. Она вращает роторы турбин ГЭС и перемещает вниз по наклонным путям вагонетки с грузами на горных предприятиях.

Вопрос 2. Вес. Вес это способность тела растягивать подвес или пружину под действием силы тяжести. Масса это мера инертности тела, это то, каким образом тело реагирует на приложенное к нему воздействие, либо же само воздействует на другие тела. А вес тела это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес под влиянием притяжения Земли. Масса измеряется в килограммах, а вес тела, как и любая другая сила в ньютонах. Вес тела имеет направление, как и любая сила, и является величиной векторной. А масса не имеет никакого направления и является величиной скалярной. Стрелочка, которой обозначается вес тела на рисунках и графиках, всегда направлена вниз, так же, как и сила тяжести.Формула веса тела в физике записывается следующим образом: P=mg где m - масса тела

g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с^2 Есть серьезное различие между силой тяжести и весом тела. Сила тяжести приложена к телу, то есть, грубо говоря, это она давит на тело, а вес тела приложен к опоре или подвесу, то есть, здесь уже тело давит на подвес или опору. Природа существования силы тяжести и веса тела одинакова притяжение Земли. Собственно говоря, вес тела является следствием приложенной к телу силы тяжести. И, так же как и сила тяжести, вес тела уменьшается с увеличением высоты.

Вопрос 3. Невесомость. Невесомость это исчезновение веса тела. Формула. Р=0. В состоянии невесомости вес тела равен нулю. Тело не будет давить на опору или растягивать подвес и весить ничего не будет. Однако, будет по-прежнему обладать массой, так как, чтобы придать телу какую-либо скорость, надо будет приложить определенное усилие, тем большее, чем больше масса тела. В условиях же другой планеты масса также останется неизменной, а вес тела увеличится или уменьшится, в зависимости от силы притяжения планеты. Массу тела мы измеряем весами, в килограммах, а чтобы измерить вес тела, который измеряется в ньютонах, можно применить динамометр специальное устройство для измерения силы.

Вопросы для самоконтроля

1. Сила тяжести и Закон всемирного тяготения.

2. Вес.

3. Невесомость.

4.  Описание состояния невесомости и перегрузки.

 

 

Тема 9: Деформация тел

План:

1. Деформация и силы упругости.

2.Закон Гука.

3. Сила трения

Вопрос 1. Деформация и силы упругости. Деформация это изменение формы или размеров тела. Виды деформации. Изгиб, кручение, сжатие, сдвиг. Пластичность-свойство тел не восстанавливать размеры после деформации. Упругость – способность тела восстанавливать размеры и форму после деформации. Определение, Рисунок. Примеры из жизни, профессии.

2. Закон Гука. Закон Гука − основной закон теории упругости. Он был открыт английским ученым Робер­том Гуком в 1660 году, когда ему было 25 лет. Закон Гука гласит: Сила упругости, возникающая при упругой деформации растяжения или сжатия тела, про порциональна абсолютному значению изменения длины тела. Если удлинение тела обозначить через x, а силу упругости через Fупр, то закон Гука можно записать в виде следующей математической формулы:Fупр=−k⋅x,где k — коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Знак минус перед пра­вой частью уравнения указывает на противоположные направления силы упругости и удлинения x. Единицей жесткости в СИ является ньютон на метр (1 Н/м).Чем больше жесткость тела (пружины, проволоки, стержня и т. д.), тем меньше оно изменяет свою длину под действием данной силы.

3. Сила трения – сила возникающая между трущимися поверхностями.. Силой трения называют силу, которая возникает при движении одного тела по поверхности другого. Она всегда направлена противоположно направлению движения. Сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления на трущиеся поверхности и зависит от свойств этих поверхностей. Законы трения связаны с электромагнитным взаимодействием, которое существует между телами. Различают трение внешнее и внутреннее. Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух соприкасающихся твердых тел (трение скольжения или трение покоя). Внутреннее трение наблюдается при относительном перемещении частей одного и того же сплошного тела (например, жидкость или газ). Различают сухое и жидкое (или вязкое) трение.

Сухое трение возникает между поверхностями твердых тел в отсутствие смазки. Жидким (вязким) называется трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой или ее слоями. Сухое трение, в свою очередь, подразделяется на трение скольжения и трение качения.

Трение качения возникает между шарообразным телом и поверхностью, по которой оно катится. Сила трения качения подчиняется тем же законам, что и сила трения скольжения, но коэффициент трения μ; здесь значительно меньше.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое деформация?

2. Виды деформаций.

3.  Значение деформаций.

4. Закон Гука.

5. В чем важность силы трения?

 

 

Тема 10: Закон сохранения импульса.

План:

1. Импульс.

2. Закон сохранения импульса.

3. Реактивное движение.

4. Энергия.

5. Кинетическая энергия.  

Вопрос 1. Импульс. Импульс тела – произведение массы на скорость. Единица измерения кг*м/с. Импульс это векторная величина, которая определяется по формуле

Импульс служит мерой того, насколько велика должна быть сила, действующая в течение определенного времени, чтобы остановить или разогнать его с места до данной скорости. Направление вектора импульса всегда совпадает с направлением вектора скорости. Например, когда мяч покоится, его импульс равен нулю. После удара он приобретает  импульс. Импульс тела изменяется, так как изменяется скорость.

Вопрос 2. Закон сохранения импульса. Сумма импульсов до взаимодействия равна сумме импульсов после взаимодействия. Замкнутая (изолированная) система тел − система тел, на которую не действуют внешние силы или их действие скомпенсировано. В замкнутой системе тел векторная сумма импульсов всех тел (импульс p∑→ системы), входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой:.p∑→=p1→+p2→+p3→+…=const. Если импульс одного тела увеличился, то это означает, что у какого-то другого тела (или нескольких тел) в этот момент импульс уменьшился ровно на такую же величину. Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Вопрос 3. Реактивное движение. Реактивное движение – движение возникающее при отделении от тела некоторой его части. Рисунок. Описание. Примеры из жизни, профессии. Космические ракеты, полеты.

Вопрос 4. Энергия. Определение Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Единица измерения – Джоуль (Дж)

Вопрос 5. Кинетическая энергия. Кинетическая энергия — энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. – кинетическая энергия движущегося тела, – его масса, – скорость его движения. Кинетическая энергия характеризует движение тела. Это векторная физическая величина. Пример. Определение. Единицы измерения. Джоуль.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое импульс тела?

2. Дать определение закона сохранения импульса.

3. Описать реактивное движение.

4. Применение реактивного движения в космонавтике.

5. Что такое кинетическая энергия?

 

 

Тема 11: Закон сохранения энергии.

План:

1. Работа силы тяжести и силы упругости.

2. Потенциальная энергия.

3. Закон сохранения энергии в механике.

4. Применение законов сохранения.

Вопрос 1. Работа силы тяжести и силы упругости. Работа силы тяжести не зависит от формы траектории, а зависит только от положений начальной и конечной точек траектории. Если начальное и конечное состояния пружины совпадают, то суммарная работа силы упругости при деформации пружины равна нулю. Рисунок. Примеры из жизни, профессии.

Вопрос 2. Потенциальная энергия -это энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении. Примеры из жизни, значение в профессии.

Вопрос 3. Закон сохранения энергии в механике. Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной Закон сохранения механической энергии
В изолированной системе, в которой действуют консервативные силы, механическая энергия сохраняется. Закон сохранения механической энергии является частным случаем общего закона сохранения энергии. Общий закон сохранения энергии Энергия не создаётся и не уничтожается, а только превращается из одной формы в другую.

Учитывая, что в рассматриваемом конкретном случае Е_п = mgh и закон сохранения механической энергии можно записать так:

или

. Примеры из жизни, профессии.