Как решать задачи по физике? Приведу схему, которая поможет научиться решать не только задачи по физике, но и по другим дисциплинам естественно-научного цикла. Физика, химия, математика, информатика, астрономия, биология – решая задачи или готовясь к экзамену можно пользоваться этой схемой, применительно к любой задаче или вопросу.

1. Прочитать теорию (глава, параграф, справочный материал)
2. Разобраться в физическом явлении, о котором идет речь в задаче, вспомнить законы, которым оно подчиняется
3. Сделать схематический чертеж (если это возможно), поясняющий содержание задачи, или построить график
4. Продумать план решения и провести его в общем виде, в буквенных обозначениях
5. Все величины, данные в условии задачи и взятые из справочных таблиц, выразить в единицах одной и той же системы (в основном, это международная система единиц – СИ)
6. Подставить единицы измерения данных величин в окончательную формулу и проверить правильность единицы измерения результата
7. Убедившись в правильности рассуждений, подставить числовые значения и решить задачу
8. Оценить полученный ответ – имеет ли полученное значение смысл, насколько оно реально при условиях данной задачи

Любую задачу можно решить разными способами, причем лучшее решение – наиболее краткое.

Существует также последовательность методов исследования, которые применяются в физике. Частично мы используем эту последовательность при проведении лабораторных работ

1. Наблюдение явления в естественных условиях и выявление физических величин, характеризующих его.
2. Опыт, т.е. воспроизведение явления в лаборатории, тщательное измерение физических величин, которые характеризуют изучаемое явление, выявление взаимосвязей этих величин при изменении условий опыта.
3. Научное объяснение полученных результатов. Гипотеза – проверка гипотезы новыми опытами – анализ полученных результатов – закономерность или ее отсутствие.
4. Выражение закономерности в виде математической формулы, показывающей взаимную зависимость величин, характеризующих это явление.

При решении контрольной работы необходимо использовать справочные таблицы Учебника!!!

"Удельная теплоемкость"

"Удельная теплота сгорания"

Вариант 1

1. Почему батареи отопления ставят обычно внизу под окнами, а не вверху? (Батарея внизу нагревает воздух, он поднимается вверх, а холодный воздух занимает его место, снова нагревается. За счёт конвекции прогревается весь воздух в комнате.)
2. Продукты положили в холодильник. Как изменилась их внутренняя энергия? (Уменьшилась, так как скорость теплового движения молекул (температура) стала меньше.)
3. Сколько энергии выделилось при охлаждении куска меди массой 600 г на 250⁰С? (60 кДж.)
4. Какое количество теплоты выделиться при сжигании 3,5 кг торфа (49 МДж.)
5. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г. Вскипятить 2 кг. воды? Начальная температура воды 20 ⁰С. (723250 Дж.)
6. На сколько градусов нагреется 4 кг воды при сжигании 30 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдёт на нагревание воды? (48,2⁰С.)

Вариант 2

1. Почему кондиционеры обычно располагают под потолком, а не вблизи пола? (Кондиционер охлаждает теплый воздух, поднимающийся вверх, он опускается вниз, поднимается следующая порция теплого воздуха, за счёт конвекции весь воздух в комнате охлаждается.)
2. Как изменится внутренняя энергия чашки с горячим чаем с течением времени? (Уменьшается, так как скорость теплового движения молекул (температура) чая и чашки уменьшается.)
3. Сколько энергии выделится при охлаждении на 80⁰С свинцовой детали массой 400 г? (4,48 КДж.)
4. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 0,02 кг водорода? (2,4 МДж.)
5. Алюминиевая кастрюля массой 250 г вмещает 2 кг молока. Какое количество теплоты требуется для нагревания в этой кастрюле молока от 15⁰С до100⁰С? Удельная теплоёмкость молока 3900 Дж/кг⁰С. (682550 Дж.)
6. Рассчитайте массу керосина, который потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 10 кг воды от 10 до 80⁰С, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдёт на нагрев воды. (0,064 кг.)

Использованные материалы (в свободном доступе):

Как найти среднюю скорость автомобиля.

Задача.

Автомобиль первую половину пути двигался со скоростью 90 км/ч, а вторую – со скоростью 54 км/ч. Найти среднюю скорость движения автомобиля.

Решение:

Основная формула S=Vt

Средняя скорость – это отношение длины пути, пройденного телом, ко времени, за которое этот путь пройден. В условии задачи весь путь делится на две половины.

Обозначим весь путь, пройденный автомобилем через 2S, тогда

где t1 – время, в течение которого автомобиль прошел первую половину пути; t2 – время, в течение которого автомобиль прошел вторую половину пути.

Среднюю скорость движения автомобиля найдем из уравнения

 , подставим t1 и  t2 в уравнение

Подставим в полученное выражение числовые значения

  Ответ: 18,75 м/с

Задача.

Велосипедист едет по пересеченной местности 11 км. В гору – 6 км со скоростью 7,2 км/ч, остальной путь (5 км) с горы – со скоростью 36 км/ч. Какова его средняя скорость?

Решение:

Чтобы найти среднюю скорость надо весь путь разделить на время движения, т.е.

 ,

где S1+S2 – полный путь, пройденный велосипедистом,

t1 – время, затраченное велосипедистом на подъем в гору со скоростью V1,

t2 – время, затраченное велосипедистом на спуск с горы со скоростью V2.

Подставим выражения в формулу средней скорости

Подставим значения

Ответ: 3,1 м/с.  

Если средняя скорость известна за отдельные последовательные промежутки времени, то можно найти среднюю скорость и за суммарное время движения.

Как вычислять среднюю скорость и в общем случае, когда известны средние скорости движения v1 , v2 , v3 , ... , с которыми тело двигалось в течение последовательных промежутков времени t 1 , t 2 , t 3 , ...? Средняя скорость всего движения выразится формулой

Важно отметить, что в общем случае средняя скорость не равна среднему значению от средних скоростей на отдельных участках пути.

Пусть, например, поезд двигался в течение двух часов, причем его средняя скорость

за первые 10 мин равнялась 18 км/ч,

за следующие полтора часа — 50 км/ч

за остальное время — 30 км/ч.

Найдем пути, пройденные за отдельные промежутки времени.

Они будут равны

s1 = 18 · 1/6 = 3 км;

s2 = 50 · 1,5 = 75 км;

s3 = 30 · 1/3 = 10 км.

Значит, общий путь, пройденный поездом, есть s = 3 + 75 + 10 = 88 км. Поскольку весь этот путь был пройден за два часа, искомая средняя скорость Vср = 88/2 = 44 км/ч.

Поезд проходит первые 10 км со средней скоростью 30 км/ч,

вторые 10 км — со средней скоростью 40 км/ч,

третьи 10 км — со средней скоростью 60 км/ч.

Какова была средняя скорость поезда на всем 30-километровом отрезке пути?

Чтобы найти среднюю скорость поезда на всем 30-километровом отрезке пути нужно знать общее время, за которое этот путь был пройден

t1 = 10 км : 30 км/ч = 1/3 ч

t2 = 10 км : 40 км/ч = 1/4 ч

t3 = 10 км : 60 км/ч = 1/6 ч

Общее время t = t1+ t2+ t3 = 1/3  + ¼ + 1/6 = 9/12 ч, тогда

Vср = 30 км : 9/12ч = 40 км/ч

Мгновенная скорость. Для описания данного неравномерного движения можно определить среднюю скорость движения на нескольких участках пути. Однако это даст лишь грубое, приближенное понятие о характере движения. Дело в том, что, определяя средние скорости, мы как бы заменяем движение в течение каждого промежутка времени равномерным движением и считаем, что скорость меняется скачком от одного промежутка времени к другому. График пути такого движения, при котором в течение отдельных промежутков времени точка движется с постоянными, но разными скоростями, изобразится ломаной линией со звеньями разного наклона.

Например, на рис.

изображен график движения автомобиля, который

в течение первого часа ехал со средней скоростью 20 км/ч,

в течение второго часа — со средней скоростью 40 км/ч

в течение третьего — со средней скоростью 15 км/ч.

Для более точного описания движения потребуется определять средние скорости за меньшие промежутки времени. На графике пути мы будем получать ломаные линии со все большим числом звеньев, все точнее описывающие данное движение

По мере уменьшения промежутков времени фактическое движение в пределах каждого отдельного промежутка будет все менее отличаться от равномерного

Скорость любого переменного движения в данной точке пути называется мгновенной скоростью и определяется как предел, к которому стремится отношение малого перемещения малого перемещения ∆r к промежутку времени ∆t, за которое это перемещение произошло при условии, что ∆t стремится к нулю

  Мгновенная же скорость неравномерного движения есть переменная величина, принимающая различные значения в разные моменты времени. Из сказанного ясно, что мгновенную скорость можно считать изменяющейся во все время движения непрерывно, так что график пути можно изобразить плавной линией.

Мгновенная скорость в каждый момент будет определяться наклоном касательной к кривой в соответственной точке. 

Мгновенная скорость - скорость, которую имеет тело в данный момент времени или в данной точке траектории. 

В физическом эксперименте любое измерение (прямое или косвенное) дает лишь приблизительное значение данной физической величины.

В прямых измерениях физическая величина измеряется непосредственно (например, измерение длины предмета линейкой, силы тока – амперметром).

При косвенных измерениях искомая величина не измеряется, а вычисляется по результатам прямых измерений других величин.

При измерении длины полученный результат будет зависеть, по крайней мере:

От точности выбранного прибора

От внешних условий: температуры, деформации, влажности и т.д.

Результаты косвенных измерений, вычисленные по приближенным результатам, полученным в прямых измерениях, также будут приближенными. Поэтому вместе с результатом всегда необходимо указывать его точность, называемую абсолютной погрешностью результата Δ.

Например,

Н = (427,1 ± 0,2) мм

погрешность этих измерений представлена одной значащей цифрой. Значит, абсолютная погрешность результата Δ должна после округления содержать лишь одну значащую цифру, если эта цифра не 1, если же 1, то следует оставить в погрешности две значащих цифры.

Значащими цифрами в десятичном изображении числа считаются все цифры, кроме нулей впереди числа:

900 – три значащие цифры,

0,09 – одна значащая цифра

0,5^.10² – одна значащая цифра.

Абсолютная погрешность Δ имеет ту же размерность, что и измеряемая величина. Измеряемая величина округляется таким образом, чтобы ее последняя значащая цифра (цифра наименьшего разряда) соответствовала по порядку величины последней значащей цифре погрешности.

Например,

L = 4,45 ± 0,4 (не верно) ⇒ 4,5 ± 0,4 (верно),

L = 5,71 ± 0,15 (верно),

L = 6,8 ± 0,03 (не верно) ⇒ 6,80 ± 0,03 (верно),

L = 705,8 ± 70 (не верно) ⇒ (71 ± 7)* 10 (верно).

Заметим, что при расчетах погрешностей вычисления производят, сохраняя не более 2-х значащих цифр. Более точные вычисления не имеют смысла, т.к. в окончательном результате в погрешности сохраняется только одна значащая цифра.

Отношение абсолютной погрешности измеряемой величины к самому значению этой величины называется относительной погрешностью:

Погрешности в прямых измерениях можно классифицировать следующим образом

Простейший способ определения (Δx)_р дает метод Корнфельда, который предписывает следующий образ действий, если физическая величина х измерена n раз:

 имея   – значений измеряемой величины х, выбираем из   максимальное x_max и минимальное x_min и находим среднее значение х:

 находим абсолютную погрешность  

записываем результат в виде  где α – доверительная вероятность.

Доверительная вероятность определяет собой долю средних значений х, полученных в аналогичных сериях измерений, попадающих на отрезок

Этот отрезок называется доверительным интервалом.

Недостатком метода Корнфельда является то обстоятельство, что доверительная вероятность приводимого результата определяется исключительно количеством n проведенных измерений и не может быть изменена посредством увеличения или уменьшения доверительного интервала ±Δх.

Такую возможность предусматривает несколько более сложный метод статистической обработки результатов с помощью коэффициентов Стьюдента. Последовательность расчета погрешностей этим методом такова.

Измерить и получить несколько i = 1,..., m значений случайной величины x_i. Сначала следует исключить промахи, т.е. заведомо неверные результаты.

По оставшимся n значениям необходимо определить среднее значение измеренной величины <x>:

Разброс средних значений в последующих аналогичных сериях измерений величины x определяется среднеквадратичной погрешностью σ_х среднего значения <x>:

Доверительный интервал  соответствует доверительной вероятности α = 0,7 (т.е. с вероятностью 70 % средние значения х, полученные в аналогичных сериях измерений, будут принадлежать отрезку значений

Если требуется знание результата измерений с другой доверительной вероятностью α ≠ 0,7 , то, используя таблицу коэффициентов Стьюдента, по известному значению числа измерений n и выбранной доверительной вероятности α следует определить коэффициент Стьюдента t_αn , находящийся на пересечении строки n и столбца α, например,

Определяется погрешность (доверительный интервал) Δ <x> среднего значения величины <x> , соответствующая выбранной доверительной вероятности α:  

Записывается результат x = <x> ± Δ <x> с указанием доверительной вероятности α.

В научных статьях обычно приводят доверительный интервал x Δ =σ_x , соответствующий доверительной вероятности α = 0,7.

Такой интервал называется стандартным, при его использовании часто значение доверительной вероятности не приводят.

Использование метода статистической обработки является необходимым, когда требуется знать значение физических параметров с заданной доверительной вероятностью (как в ряде лабораторных работ). На практике доверительная вероятность погрешности разброса выбирается в соответствии с доверительной вероятностью, соответствующей классу точности измерительного прибора.

При инженерных измерениях с повышенной точностью выбирается

t_α= 3,

так как на соответствующую доверительную вероятность воспроизведения результатов при повторных измерениях рассчитываются приборы, выпускаемые промышленностью.

Для большинства исследований, в которых не выдвигаются жесткие требования к доверительной вероятности полученных результатов, метод Корнфельда является вполне приемлемым.

Как показывается в теории ошибок, результирующая погрешность

 если все эти погрешности рассчитаны для одной и той же доверительной вероятности.

Так как суммарная погрешность округляется до одной значащей цифры, на практике достаточно выбрать максимальную из трех вычисленных погрешностей, и если она в 3 или более раз превосходит остальные, принять ее за погрешность измеренной величины. При этом фактор, с которым связана эта погрешность, и будет в данном случае определять собой точность (вернее – погрешность) эксперимента.

Использованная литература (в свободном доступе):

Аксенова Е.Н., Гасников Н.К., Калашников Н.П. Методы оценки погрешностей результатов прямых и косвенных измерений в лабораториях физического практикума: Учебно-методическое пособие. – М.: МИФИ, 2009. – 24 с.

Равномерное прямолинейное движение и его скорость.

Движение, при котором тело проходит за любые равные промежутки времени одинаковые пути, называется равномерным.

Например, на длинном ровном перегоне поезд движется равномерно; удары колес о стыки рельсов слышны через равные промежутки времени; километровые столбы (или телеграфные столбы, устанавливаемые примерно на равных расстояниях друг от друга) проходят мимо окна также через одинаковые промежутки времени. Равномерно движется автомобиль на прямом участке пути при неизменной работе мотора, конькобежец или бегун на середине дистанции. Другими примерами равномерного движения могут служить падение капель дождя, всплывание мелких пузырьков газа в стакане газированной воды, падение парашютиста с раскрытым парашютом и т. д.

Скоростью равномерного движения называют отношение пути, пройденного телом, к промежутку времени, за который этот путь пройден:

Таким образом, при равномерном движении тела скорость — постоянная величина, характеризующая данное движение на любом участке пути и за любой промежуток времени. Скорость будем обозначать буквой v.

За единицу скорости принимается такая скорость, при которой точка проходит при равномерном движении путь в 1 м за 1 секунду, обозначается м/с.

Скорость – векторная величина (имеет направление). Величины, которые характеризуются числовым значением и направлением в пространстве, называются векторами. Таким образом, перемещение, скорость и ускорение — векторы. Числовое значение вектора называется модулем. Модуль вектора всегда положительный. На чертежах вектор изображают в виде прямолинейного отрезка со стрелкой на конце. Длина отрезка определяет в заданном масштабе модуль вектора, а стрелка указывает направление вектора. Знак величины позволяет судить, в каком из двух направлений — «по x» или «против x» — движется тело. Это оказывается удобным (в случае прямолинейного движения можно условно говорить о положительных и отрицательных скоростях).

Как перевести км/ч в м/с и наоборот?

Например,

50 км/ч перевести в м/с

1 км = 1000 метров

1 час = 60 минут = 3600 секунд

Подставим эти данные:

Значит, 50 км/ч =13,(88) м/с

Обратная задача – выразить м/с в км/ч

14 м = 14/1000 км

1с = 1/3600 ч

Подставим эти данные:

Значит, 14 м/с = 50,4 км/ч

Запомните число 3,6 и в зависимости от условия используйте:

м/с * 3,6 = км/ч

км/ч : 3,6 = м/с

Задачи:

В подрывной технике для взрыва шпуров (скважин с заложенной в них взрывчаткой) употребляют особый, сгорающий с небольшой скоростью шнур — «бикфордов шнур». Какой длины шнур надо взять, чтобы успеть, после того как он зажжен, отбежать на расстояние 150 м? Скорость бега равна 5 м/с, а пламя по бикфордову шнуру проходит 1 м за 2 мин.

Решение:

S = 150 м

V = 5 м/с

t = S/v = 150 м : 5 м/с = 30 с

пламя проходит 1 м за 2 мин = 120 с, время в 4 раза больше, значит надо взять длину шнура, равную 1м/4=0,25 м

Ответ: 0,25 м.

   Мальчик ростом 1,5 м бежит со скоростью 3 м/с по прямой, проходящей под фонарем, висящим на высоте 3 м. Покажите, что тень его головы движется равномерно, и найдите скорость этого движения.

Решение:

По условию задачи, рост мальчика равен половине длины столба, т.е.

СН = ½ АС

Мальчик движется равномерно по прямой СВ и за промежуток времени t пробегает расстояние S со скоростью 3 м/с. Свет фонаря – отрезок АВ, тень мальчика находится в точке В.  Т.е. тень за это же время t пробегает расстояние 2S. Почему? Рассмотрим чертеж, треугольник АВС – прямоугольный.

НН₁ – путь, который пробегает мальчик за время t, является средней линией треугольника АВС, т.к. по условию задачи  СН = ½ АС.

СВ – путь, который пробегает тень мальчика за время t, этот путь равен 2НН₁ (средняя линия треугольника равна половине параллельной стороны).

V_м =S/t  = 3м/с

V_т =2S/t = 6 м/с

Ответ: 6 м/с.

Уравнение равномерного движения.

Зная скорость v равномерного движения, можно найти путь, пройденный за любой промежуток времени t, по формуле

S =Vt

Эта формула показывает, что при равномерном движении пройденный путь возрастает пропорционально времени.

Путь прямо пропорционален времени.

Из этой же формулы видно, что при равномерном движении скорость численно равна пути, пройденному за единицу времени.

Движение тел. Механическим движением тела называется изменение с течением времени его положения по отношению к другим телам. Движения совершают различные средства транспорта, всевозможные механизмы, станки, приборы, снаряды и т. д. В мировом пространстве движутся Земля и другие планеты, кометы, метеорные тела, Луна, искусственные спутники Земли и космические корабли, посланные к другим планетам Солнечной системы; движется Солнце относительно других звезд и звезды друг относительно друга. Движутся молекулы, атомы, электроны, протоны, альфа-частицы и другие элементарные частицы (мельчайшие частицы вещества).

Раздел физики, изучающий движение тел, называют механикой.

Слово «механика» произошло от греческого слова «механэ» — машина, приспособление. К механике относят и нахождение условий, при которых тела остаются в покое, — условий равновесия.

Для изучения движения тел научимся прежде всего описывать движения. При этом вначале не будем выяснять, как возникают эти движения. Раздел механики, в котором движения изучаются без исследования причин, их вызывающих, называют кинематикой.

Движение каждого тела можно рассматривать по отношению к любым другим телам. По отношению к разным телам данное тело будет совершать различные движения: чемодан, лежащий на полке в вагоне идущего поезда, относительно вагона покоится, но относительно Земли движется. Воздушный шар, уносимый ветром, относительно Земли движется, но относительно воздуха покоится. Самолет, летящий в строю эскадрильи, относительно других самолетов строя покоится, но относительно Земли он движется с большой скоростью, например 800 километров в час, а относительно такого же встречного самолета он движется со скоростью 1600 километров в час.

Всякое движение, а также покой тела (как частный случай движения) относительны. Отвечая на вопрос, покоится тело или движется и как именно движется, необходимо указать, относительно каких тел рассматривается движение данного тела. Иначе никакое высказывание о его движении не может иметь смысла.

Тела, относительно которых рассматривается данное движение, называют системой отсчета. Выбор системы отсчета при изучении данного движения делают в зависимости от условий задачи. Так, чтобы попасть во вражеский самолет с земной поверхности, нужно установить прицел, исходя из скорости самолета в системе отсчета «Земля» (в нашем примере — 800 км/ч), а чтобы попасть в этот же самолет со встречного самолета, надо исходить из скорости цели в системе отсчета «встречный самолет» (1600 км/ч).

При изучении движений на поверхности Земли обычно принимают за систему отсчета Землю (хотя, как сказано, можно выбрать за систему отсчета и поезд, и самолет, и любое другое тело). Изучая движение Земли в целом или движение планет, принимают за систему отсчета Солнце и звезды.

Траектория движения. Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение его точек с течением времени. При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию — траекторию движения. Проводя мелом по доске, мы оставляем на ней след — траекторию движения кончика мела. Рукопись — это траектория кончика пера. Светящийся след метеорного тела на ночном небе, туманные следы альфа-частиц — это траектории метеорного тела и альфа-частиц.

Так как движение относительно, то траектория может зависеть от выбора системы отсчета. Например,

Траектория центра лунной тени во время затмения, которое произойдет 16 октября 2126 г.

Точка P на ободе катящегося колеса описывает относительно земной поверхности траекторию, изображенную на рисунке (циклоиду)

Наиболее простое движение тела — такое, при котором все точки тела движутся одинаково, описывая одинаковые траектории. Такое движение называется поступательным. Можно доказать, что при поступательном движении любая прямая, проведенная в теле, остается параллельной самой себе. Этим характерным признаком удобно пользоваться, чтобы ответить на вопрос, является ли данное движение тела поступательным. Например, все точки кузова автомобиля движутся поступательно, когда автомобиль совершает прямолинейное движение. Диск, брошенный легкоатлетом – центр диска движется по кривой, а все точки плоскости диска – параллельно самим себе.

Если тело движется поступательно, то все его точки движутся одинаково. Поэтому для описания поступательного движения тела достаточно описать движение какой-либо одной его точки. Если разные точки тела движутся по-разному, то иногда все же можно ограничиться описанием движения только одной точки; это касается случаев, когда нас интересует только изменение положения тела как целого, например, при изучении полета пули, полета самолета, движения корабля в море, движения планеты вокруг Солнца и т. п. Так, изучая движение планеты вокруг Солнца, достаточно описать движение ее центра. Таким образом, в ряде случаев описание движения тела сводится к описанию движения точки.

Разные движения точки различаются между собой в первую очередь по виду траектории. Если траектория — прямая линия, то движение точки называют прямолинейным, если траектория — кривая линия, то движение называют криволинейным.

Траектория движения указывает все положения, которые занимала точка; но, зная траекторию, еще ничего нельзя сказать о том, быстро или медленно проходила точка отдельные участки траектории, с остановками или без остановок и т. д. Чтобы получить такое полное описание движения, нужно еще знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории. Для этого достаточно каким-либо способом разметить все точки траектории и «привязать» каждую из них к моменту прохождения через нее движущейся точки.

Пройденное точкой расстояние, отсчитанное вдоль траектории, называется путем. Путь, обозначаемый обычно буквой s, всегда выражается положительным числом. Путь - величина скалярная.

Начнем с рассмотрения движения точки по прямолинейной траектории. В этом случае прямую, вдоль которой происходит движение, можно принять за ось x, поместив начало координат O в произвольной точке.  Тогда положение точки на траектории будет определяться отрезком, отложенным от точки O до данной точки(см. отрезки OA и OB на рисунке) 

Разметка прямолинейной траектории

Чтобы различать точки, находящиеся по разные стороны от O, положение точек, для которых отрезок откладывается в направлении оси x, определяется длиной отрезка, взятой со знаком плюс (точка A на рис.), а положение точек, для которых отрезок откладывается в направлении, противоположном оси x, — длиной отрезка, взятой со знаком минус (точка B на рис.).

Длина отрезка, взятая с соответствующим знаком, называется координатой x точки. Так, например,

координата точки A есть x_А = 2,5,

координата точки B есть x_В = −3,5.

Пусть точка в своем движении перешла из точки A в точку B.

Направленный отрезок (вектор) AB, идущий от начальной точки к конечной, называется перемещением точки. Длина отрезка всегда выражается положительным числом. Мы будем называть это число модулем перемещения.

Сложение перемещений:

а) одинакового направления;

Если точка совершила последовательно два перемещения AB и BC, то ее результирующим перемещением будет AC. Из рис.  видно, что в случае, когда складываемые перемещения имеют одинаковое направление (рис. а), направление результирующего перемещения совпадает с направлением слагаемых, а модуль результирующего перемещения равен сумме модулей слагаемых.

|AC| = ||AB| + |BC||

б) и в) противоположных направлений

Если же складываемые перемещения направлены в противоположные стороны (рис. б и в), направление результирующего перемещения совпадает с направлением того из слагаемых, у которого модуль больше. Модуль же результирующего перемещения равен абсолютному значению разности модулей слагаемых:

|AC| = ||AB| − |BC||.

Чем отличается траектория, путь и перемещение

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССАХ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

ТИПИЧНЫЕ ЗАДАЧИ

Использованные материалы (в свободном доступе):

тест вариант 1

тест вариант 2

Урок 1.

Физические явления. Метод научного познания. Физические величины и их измерение. Приборы. Физические тела и их свойства.

Физическое явление — это любое изменение в неживой природе, происходящее без изменения состава вещества.

Гипотеза — предположение, выдвинутое для объяснения явления и требующее проверки на опыте.

Физический закон — устойчивая, повторяющаяся закономерность, существующая в природе.

Физическая теория — система основных идей, объясняющих широкий круг явлений.

Физическая величина — это характеристика тела или явления, которую можно измерить.

Физический прибор — это устройство для измерения физической величины.

Измерить физическую величину — это значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу, т. е. измерить длину — значит сравнить её с эталоном метра

(например, измерить линейкой длину, измерить температуру воды термометром)

У всех приборов есть шкала.

Свойства твердых тел, жидкостей и газов

Урок 2. Внутренняя энергия тела. Теплопроводность. Конвекция. Излучение. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость.

Кинетическая и потенциальная энергии всех молекул, из которых состоит тело, составляют внутреннюю энергию тела. Внутренняя энергия обозначается буквой U и выражается в джоулях (1 Дж).

Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы называют теплопередачей.

Энергию, которую тело получает или теряет при теплопередаче, называют количеством теплоты. Количество теплоты обозначают буквой Q и выражают в джоулях (1 Дж).

Теплопроводность — процесс передачи внутренней энергии от одного тела другому или от более нагретой части тела менее нагретой благодаря тепловому движению и взаимодействию частиц.

Конвекция — это процесс переноса энергии потоками жидкости или газа. Процесс нагрева жидкости сопровождается переносом вещества. Нижние нагретые слои поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз.

Теплота (энергия) может передаваться в результате теплопроводности или конвекции. В обоих случаях необходимо вещество: при теплопроводности теплота передаётся

в результате движения и взаимодействия молекул, а при конвекции переносится струями жидкости или газа.

Излучение — процесс переноса энергии невидимыми лучами

Чем больше разность между конечной и начальной температурой тела, тем большее количество теплоты надо затратить для его нагрева.

Количество теплоты, поглощаемое телом при нагревании, зависит от массы тела и разности между конечной и начальной температурой тела (прямо пропорционально, т.е. график зависимости Q от ∆t – прямая)

Q ~ m ∆t.

Выделившееся количество теплоты зависит от рода вещества.

Q = сm ∆t.

(1 калория ≈ 4,2 Дж)

1. Количество теплоты — это энергия, которую получает или отдаёт тело в результате теплопередачи.

2. При теплопередаче полученное телом количество теплоты идёт на изменение его внутренней энергии.

Q = ∆U.

3. Количество теплоты, поглощённое или выделенное телом, зависит от массы тела, разности между конечной и начальной температурой тела и рода вещества.

Q = сm ∆t.

4. Количество теплоты, поглощённое телом при нагревании, равно количеству теплоты, выделенному этим телом при охлаждении на столько же градусов.

Дополнительно

Расчет массы тела, если известен объем, производится через плотность вещества.

Плотность — это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму:  ρ = m/ V , единица плотности в СИ: кг/м3 .

Тогда масса тела:  m = ρ V

Тест

Тест 2 вариант

Удельная теплота сгорания топлива

Пример решения задач:

1. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 10 кг древесного угля?

2. Масса заряда пороха в патроне пулемета равна 3,2 г. Какое количество теплоты выделяется при каждом выстреле?

3. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 4 л?