Методические указания и перечень задач для подготовки к практическому занятию №1 по дисциплине БД.11 Физика

ГАПОУ

«Оренбургский областной медицинский колледж»

Методические указания и перечень задач

для подготовки к практическому занятию №1

по дисциплине БД.11 Физика

форма обучения: очная

срок обучения: 2023-2027 гг.

курс 1

Тема занятия:

«Применение законов кинематики при решении задач»

Цели: 

• сформированность умения решать физические задачи:

• определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле:

  • находить путь, перемещение, скорость для всех видов движения (аналитически и графически);

  • строить графики v(t); а(t) для видов прямолинейного движения;

  • делать выводы на основе экспериментальных данных, предоставленных таблицей, графиком или диаграммой;

  • вычислять ускорение тела по заданным силам, действующим на тело, и его массе;

  • решать задачи в общем виде, применяя изученные формулы;.
    
    
    

Рекомендации по подготовке к практическому занятию.

1. Выучи теоретический материал, опираясь на материалы лекций и учебника (гл.1)

2. Изучите предложенные задания.

3. Выясните, какие задания вызывают у вас затруднения.

4. Попытайтесь решить задачи самостоятельно, используя приложенные справочные материалы.

5. Если остались вопросы – сформулируй и запиши их, а затем получи разъяснения у преподавателя.

Вопросы для подготовки к практическому занятию:

1. Механическое движение, его относительность. Траектория движения. Путь и перемещение. Материальная точка. Система отсчета.

2. Характеристики механического движения: перемещение, скорость, ускорение. 3. Кинематические уравнения, связывающие перемещение и скорость в векторной форме.

4. Вектор перемещения. Проекция вектора перемещения на координатные оси.

5. Физический смысл скорости. Уравнение зависимости скорости от времени для равномерного прямолинейного движения.

6. Графическое представление равномерного прямолинейного движения.

7. Равнопеременное движение и его основные характеристики: мгновенная скорость, средняя скорость, ускорение, перемещение при равнопеременном движении.

8.Уравнения скорости и перемещения при равнопеременном движении.

9. Графическое представление равнопеременного движения.

10. Движение тела вдоль вертикальной оси. Уравнения, описывающие движение тела вдоль оси ОУ.

11. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Основные характеристики баллистического движения.

12. Движение точки по окружности и его основные характеристики: период, частота, угол поворота радиуса, угловая скорость, связь между линейной и угловой скоростями движения точки по окружности.

1. Основные понятия кинематики.

Основная задача кинематики – определение положения тела в любой момент времени (Уравнение, выражающее зависимость координаты тела от времени его движения, называется уравнением движения)

Материальной точкой называется тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

Линия, вдоль которой движется тело, называется траекторией. Длина траектории называется путем.

Путь – это длина участка траектории, пройденного материальной точкой за данный промежуток времени.

Для определения положения тела в пространстве через начало отсчета проводятся три взаимно перпендикулярные координатные оси, с одинаковыми масштабами по осям.

С истема отсчета – это тело отсчета, связанная с ней система координат и прибор для фиксации момента времени, в который мы рассматриваем положение тела – часы.

Тело, относительно которого рассматривается движение, называется телом отсчёта или началом отсчета. Покой и движение – понятия относительные.

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Перемещение – это вектор, проведенный из начального положения материальной точки в конечное.

О пределение модуля вектора по его проекциям:

Sx = x – x₀

Sy = y – y

1. Алгоритм решения задач по кинематике.

2.1. Равномерное прямолинейное движение.

Уравнение движения тела имеет вид: х=4+8t. Определите начальную координату, скорость тела и расстояние, которое пройдет тело за 2с.

Дано: Решение:

х=4+8t Т.к. уравнение зависимости координаты от времени представлено

t = 2с. линейной функцией, то данное уравнение описывает

Х₀ , V равномерное движения

Запишем уравнение зависимости координаты от времени:

V(t)-? Х=Х₀ +Vx∙t (Под этим уравнением записать то, которое дано

по условию)

Х= 4 + 8∙t (одинаковым цветом выделено соответствие между

физической величиной и ее численным значением)

Значит: Х₀ = 4м, V=8 м/с.

Чтобы найти путь, пройденный телом за 2 секунды, найдем координату тела через 2 секунды:

Х(2с) = 4+8∙ 2= 20 (м)

Путь, пройденный телом можно найти: S=X-X₀

S = 20-4=16 (м)

Ответ: 4м, 8 м/с, 16 м.

2.2. При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 , остановился через 5 . Найти тормозной путь.

2.3. Алгоритм решения задач, по условию которых происходит встреча тел.

В момент начала наблюдения расстояние между двумя телами равно 6, 9 . Первое тело движется из состояния покоя с ускорением 0,2 . Второе движется вслед за ним, имея начальную скорость 2 и ускорение 0,4 .Когда и где второе тело догонит первое?

3. Геометрический способ определения

1. Определить можно с помощью графика зависимости . Для этого надо вычислить площадь фигуры, ограниченной графиком, осями и абсциссой времени, для которого определяется скорость.

2. Определить можно аналогично с помощью графика зависимости .

3. Координата определяется после геометрического нахождения по формуле: .

4. Пройденный путь определяется с помощью графика , при этом значения берутся по модулю.

4. Средняя скорость движения тела.

При неравномерном движении тел иногда определяют среднюю скорость движения, которая равна отношению всего пути, пройденного телом ко всему промежутку времени, затраченному на прохождение этого пути.

4.1. Пример решения задачи на нахождение средней скорости движения тела.

Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью 10 , а вторую половину пути со скоростью 15 . Найти среднюю скорость на всем пути.

Ответ:

5. Движение тела вдоль вертикальной оси.

5.1. С балкона 8-го этажа здания вертикально вниз бросили тело, которое упало на землю через 2 с и при падении имело скорость 25 м/с. Какова была начальная скорость тела?

5.2. Мяч бросили вертикально вверх со скоростью 15 м/с. Через какое время он будет находиться на высоте 10 м?

Основание классической механики

Основные уравнения движения:

Основные графики движения:

1. Равномерное прямолинейное движение.

№1.

Определите скорости движения материальных точки, используя графики. Определите место и время встречи материальных точек. Запишите уравнения зависимости координаты от времени.

а) б) в)

г) д) е)

№ 2. Футболист пробежал по футбольному полю на север 40 м, затем 10 м на восток, потом 10 м на юг, затем 30 м на восток. Каков модуль полного перемещения футболиста?

№3. Турист обошел круглое озеро, радиус которого 240 м. Чему равен путь, пройденный туристом и модуль перемещения?

№ 4. Тело движется вдоль оси Х со скоростью 2 м/с противоположно положительному направлению оси Х. Найдите положение тела в момент времени 10 с после начала движения, если начальная координата 5 м. Чему равен путь, пройденный телом?

№ 5.Тело движется равномерно вдоль оси Х. Модуль скорости тела равен 28,8 км/ч. Найдите положение тела через 5 секунд после начала движения, если начальная координата тела равнялась – 40м. Чему равен путь, пройденный телом?

№6. Тело движется вдоль оси ОХ. Модуль скорости тела равен 36 км/ч. Начальная координата равна 20 м. Найдите положение тела через 4 секунды. Чему равен пройденный путь?

№7. При движении вдоль прямой координата тела изменилась от 10м до значения – 10 м. Найти модуль скорости и направление движения точки.

№8. Найдите место и время встречи двух велосипедистов, движущихся вдоль прямой дороги, если зависимость координаты Х от времени t для первого и второго велосипедистов выражается уравнениями:

Х₁=5t, X2= 150-10t

№9. Вдоль оси Х движутся две точки : первая по закону x1=10+2t., а вторая по закону – x2=4+5t. В какой момент времени они встретятся?

№10. Движение точки на плоскости описывается уравнениями x=6+2t , y=4t. Определить траекторию движения точки и построить ее на плоскости ХОУ.

№ 11. Уравнения движения точек имеют вид: x₁=63-6,2t, x₂= - 12+4,1t. Найдите время и координату места встречи тел.

№12. Даны уравнения движения тел. Найдите время и место встречи их двумя способами ( графически и аналитически)

а) x1=4+0,5t x2=8-2t; б) x1=20-4t x2=10+t

в) x1=3+2t x2=6+t; г) x1=5t x2=2+t

№13.Автомобиль в течение 20 мин. Ехал со скоростью 72 км/ч, а затем 10 мин. – со скоростью 90 км/ч. Рассчитайте среднюю скорость автомобиля.

№14.Одну треть всего пути мотоциклист ехал со скоростью 50 км/ч, а оставшуюся часть пути- со скоростью 60 км/ч. Рассчитайте среднюю скорость мотоциклиста и пройденный им путь, если на поездку он затратил 4 часа.

№15. Велосипедист проехал 4 км со скоростью 12 км/ч, затем остановился на отдых на 40 мин., оставшиеся 8 км пути он проехал со скоростью 8 км/ч. Рассчитайте среднюю скорость велосипедиста на всем пути.

№16. Определите знаки проекции векторов на координатные оси.

а) б) в)

№17. Зная знаки проекции векторов на координатные оси, постройте векторы:

А) 1) ах =0, ау 0;           3) сх 0, су
2) bх =0, bу 0.

Б)1) ах 0;           3) сх = 0, су 0;
2) bх 0, bу 0;            4) dx 0, dy= 0.

2. Скорость и перемещение при неравномерном прямолинейном движении. Графическое представление движения.

№18. По графику зависимости скорости тела от времени определите путь, пройденный за 1с, за 3 с, путь пройденный телом с 3 по 4 с, определите ускорение тела в момент времени t₁=4с, t₂=5с, t₃ = 12с. Чему равен весь путь, пройденный телом?

а) б)

№19. На рисунке представлены графики зависимости скорости от времени для материальных точек. Какой из графиков соответствует движению с а=0? Как движутся материальные точки?

а) б) в)

№ 20. На рисунке представлены графики зависимости модулей скорости от времени движения для материальных точек. Какое из этих тел движется с наибольшей скоростью в момент времени t=3 с? Определите ускорения каждого из этих тел. Какой путь пройдет каждое тело за 2 секунды после начала движения?

а) б)

№21.Лыжник съезжает с горы за 30 с, в конце спуска его скорость достигает 15 м/с. Рассчитайте ускорение, с которым двигался лыжник и длину спуска. Начальную скорость принять за 0 м/с.

№22. За время спуска с горы скорость лыжника увеличилась на 7,5 м/с, ускорение составило 0,5 м/с², рассчитайте время спуска.

№ 23. Легковой и грузовой автомобили начинают движение из состояния покоя одновременно. Ускорение легкового автомобиля в 3 раза больше, чем у грузового. Во сколько раз меньшую скорость разовьет грузовой автомобиль?

№24.Автомобиль двигался со скоростью 10 м/с, затем выключил двигатель и начал торможение с ускорением 2 м/с². Какой путь пройден автомобилем за 7 с момента начала торможения?

№25.Два велосипедиста едут навстречу друг другу, первый, имея начальную скорость 9 км/ч, спускается с горы с ускорением 0,4 м/с², другой поднимается в гору с начальной скоростью 18 км/ч и ускорением 0,2 м/с². Через какое время встретятся велосипедисты, если начальное расстояние между ними 200м?

№ 26. За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0,2 м/с², увеличивает свою скорость с 36 км\ч до 54 км\ч?

№ 27. Какова взлетная скорость самолета, если он совершает разбег в течении 25 секунд с ускорением 3 м/с²?

№ 28.Тело движется с ускорением 0,05 м/с². Определите перемещение тела за 20 секунд, если его начальная скорость 20 см/с.

№ 29. Автомобиль, подъезжая к уклону, имел скорость 15 м/с и начал двигаться с ускорением 0,5 м/с². Какую скорость приобретет автомобиль через 0.5 мин?

№30. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 0,6 м/с², пройдет путь 30 м?

№ 31. Автобус, двигаясь равномерно со скоростью 20 м/с, начинает торможение. Чему равен тормозной путь автобуса, если он остановился через 5 секунд?

№ 32. Зависимость координаты от времени материальной точки задана уравнением: 1)Х(t) =20 +5t + 5t².

2) Х(t) =15 -3t + 0,5t².

3) Х(t) =24 +10t - t²

а) опишите характер движения точки.

б) найдите начальную координату, модуль и направление начальной скорости, модуль и направление ускорения.

в) напишите уравнение зависимости проекции скорости от времени движения.

г) напишите уравнение зависимости проекции ускорения от времени.

д) найдите координату тела через 3 с.

№ 33. Уравнения движения двух к тел имеют вид х₁ = 10t + + 0.4t² и х₂ = —6t + 2t². Опишите характер движения каждого тела. Найдите место и время их встречи. В какой момент времени тела будут иметь одинаковые по модулю скорости и совпадать по направлению? Будут ли тела находиться в какой-нибудь из этих моментов времени в одной точке пространства? Каким будет расстояние между ними через 5 с после начала движения?

35. Движение двух автомобилей описывается уравнениями х₁ = 2t + 0,2t² и

х₂ = 80— 4t. Величины измерены в единицах СИ.

Опишите характер движения каждого автомобиля. Когда и где произойдет встреча автомобилей? Найдите расстояние между ними через 10 с после начала движения. Какое перемещение совершит каждый автомобиль за это время?

№ 36. При равноускоренном движении с начальной скоростью 5 м/с тело за 3 с прошло путь 20 м. С каким ускорением двигалось тело? Какова его скорость в конце третьей секунды?

№ 37.Вагон съезжает с сортировочной горки длиной 72 м в течении 6 с. Определите его ускорение и скорость в конце участка.

№ 38. За 10 секунд скорость автомобиля на пути 400 м увеличилась в 3 раза. Считая движение автомобиля равноускоренным, определите его ускорение.

№ 39.На стартовом участке длиной 300 м спортсмен бежал с ускорение 2,5 м/с², а затем равномерно. Оцените с точностью до десятых долей секунды результат его на дистанции 100 м.

№ 40. Самолет касается посадочной полосы при скорости 60 м/с и останавливается, пробежав 1.8 км. Какова скорость самолета, если он пробежал по полосе 450 метров?

3. Движение вдоль вертикальной оси, баллистическое движение, движение по окружности. Принцип относительности Галилея.

№41.Рассмотрим два вида движения тел:

1) Автобус движется по прямолинейной улице. К каждой следующей остановке он прибывает через равные интервалы времени и через равные интервалы отбывает от них.

2) Легковой автомобиль движется по извилистой дороге и проходит за любые равные промежутки времени одинаковые расстояния.

В каком случае движение тела равномерное?

№42.Камень брошен вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с. Чему будет равен модуль скорости через 1,5 с после начала движения? На какую высоту поднимется камень за это время?

№ 43.Какой путь пройдет тело за 5 с при свободном падении?

№ 44.Рассчитайте скорость тела через 5с после начала свободного падения?

№ 45.Мяч бросают горизонтально с крыши, находящейся на высоте 20 м от поверхности земли, с начальной скоростью 25 м/с. Рассчитайте дальность полета камня.

№46.Камень брошен под углом 30⁰ к горизонту со скоростью 10 м/с. Определите время полета камня

№ 47.Пловец плывет против течения реки со скоростью относительно берега 2 м/с, определите скорость течения реки, если скорость пловца относительно воды

2,5 м/с.

№ 48.Спортсмен толкает ядро с начальной скоростью 15 м/с под углом 45⁰ к горизонту. Определите время полета ядра.

№49.Точка равномерно движется по окружности радиусом 1,5 метра с угловой скоростью 3 рад/с. Определите линейную скорость точки.

№ 50.Пловец плывет по течению реки. Определите скорость пловца относительно воды, если скорость пловца относительно берега 2 м/с, а скорость течения реки 0,5 м/с.

№ 51.Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью в направлении по часовой стрелке. Какое направление имеет вектор скорости и вектор ускорения в точке N?

№52.Частота обращения платформы карусельного станка 0,25 Гц, найдите скорость крайних точек платформы, удаленных от оси вращения на 2 м.

№53.При равномерном движении по окружности тело проходит 5 м за 2с. Какова величина центростремительного ускорения тела, если частота обращения 0,2 Гц?