Олимпиада по физике для 1 курса СПО

1. Цели и задачи олимпиады.

Целью олимпиады является выявление и развитие у обучающихся творческих способностей и интереса к научно-исследовательской деятельности, углубление их знаний, создание необходимых условий для поддержки одаренных детей, пропаганда научных знаний, создание условий для профессиональной поддержки юных физиков, профессиональная ориентация учащихся.

1. Участники олимпиады.

В олимпиаде принимают участие учащиеся первого курса. Олимпиада является открытой. Олимпиада проводится на русском языке.

1. Организатор.

Преподаватель физики.

1. Порядок проведения олимпиады и отбора участников.

Олимпиада проводится в один тур. Для решения задач могут потребоваться углубленные по сравнению со стандартной программой знания по астрономии, физике и математике. На олимпиаде пользоваться любыми справочными материалами, электронной и вычислительной техникой, а также средствами связи запрещено. Победители будут определены по результатам набранных участниками баллов.

1. Регламент и сроки проведения олимпиады.

Олимпиада проводится одним туром продолжительностью 2 астрономических часа. Апелляция результатов проходит после окончания тура. Итогом апелляции могут быть любые изменения результата, вплоть до начисления максимального балла или дисквалификации участника.

1. Порядок проведения тура.

Участникам предлагается решить 4 задачи, 2 их которых относятся к теоретической части олимпиады, а 2 являются практическими.

Решение каждой задачи оценивается целым баллом или половиной балла от 0 до 8(с учетом максимального количества баллов на каждое задание).

Для выполнения заданий Олимпиады каждому участнику выдаются два двойных листа в клетку (один – для чистовика, другой – для черновика) и методическое пособие с заданиями. На доске выполняется запись для оформления работ и время проведения Олимпиады.

Участник олимпиады обязан до истечения отведенного на тур времени сдать свою работу. Также, работа может быть сдана досрочно, после чего, участник должен незамедлительно покинуть место проведения тура.

1. Процедура оценивания выполненных заданий.

Жюри олимпиады оценивает записи, приведенные в чистовике. Черновики не проверяются.
Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается. Если задача решена не полностью, то этапы ее решения оцениваются в соответствии с критериями оценок по данной задаче.

Проверка работ осуществляется Жюри олимпиады согласно стандартной методике оценивания решений:

Все пометки в работе участника члены жюри делают только красными чернилами. Баллы за промежуточные выкладки ставятся около соответствующих мест в работе (это исключает пропуск отдельных пунктов из критериев оценок). Итоговая оценка за задачу ставится в конце решения.

8. Награждение победителей.

Победители олимпиады награждаются дипломами I, II и III степени, а также похвальными отзывами (на усмотрение жюри). Количество дипломов определяется Жюри.

Задание

1. Объясни опыт.

Сжатая пружина удерживается нитью. На пути пружины располагается неподвижный шар. Нить пережигают с помощью свечи, при этом шар движется под действием пружины. Почему это происходит, и какой закон лежит в основе этого опыта.

1. Холодный кипяток.

Заставить воду «закипеть» одним прикосновением и объяснить, почему это произошло.

Оборудование: носовой платок, чистый стакан с прямыми гладкими стенками, вода.

1. Падение.

В каком случае выпавший из окна вагона предмет упадет на землю раньше: когда вагон стоит на месте, или когда он движется?

1. Сбежавший газ.

В

а

М = 20 кг. До какой температуры Т₂ надо нагреть газ в сосуде, чтобы он начал выходить, приоткрыв крышку? Атмосферное давление р₀ = 10⁵ Па.

Решения

1. Объясни опыт.

Внутренняя энергия сжатой пружины при обрыве нити переходит в потенциальную энергию, которая в свою очередь с помощью импульса передается шарику и шарик приобретает скорость, а значит, обладает кинетической энергией. На опыте мы наблюдаем закон сохранения энергии, т.е. энергия не возникает из ничего и не исчезает в никуда, а лишь переходит из одной формы в другую. Энергия замкнутой системы сохраняется.

1. Холодный кипяток.

Ход опыта: доверху наполняют стакан водой. Смачивают ткань водой и выжимают. Закрывают стакан мокрым платком и закрепляют его резинкой, обернув вокруг стакана. Пальцем продавливают платок так, чтобы его середина на 2-3 см окунулась в воду. Над тарелкой переворачивают стакан вверх дном. Другой рукой слегка стучат по дну стакана – вода не выливается, но появляются пузырьки воздуха, как при кипении.

Объяснение: вода заполняет маленькие пустоты между нитями и благодаря силам поверхностного натяжения образует тонкую пленку, которая не дает воде выливаться. Когда мы толкаем стакан вниз, ткань прогибается, в стакане образуется разрежение – воздух продавливается силой атмосферного давления сквозь платок в стан, образую пузырьки.

1. Падение.

В системе отсчета вагона оба случая совпадают. Действительно, предмет падает вертикально вниз с ускорением свободного падения g = 9,8 м/с² , а расстояние от точки бросания до земли h не меняется со временем. В обоих случаях время полета t найдется из уравнения .

Соответственно время падения предмета в обоих случаях одинаково.

1. Сбежавший газ.

Д ано: Решение:

а

Y

F_атм

N

а

Т

Mg

F

р₁ = 1,5· 10⁵ Па

М = 20 кг

р ₀ = 10⁵ Па.

Т₂ - ?

Рассмотрим равновесие крышки сосуда. На нее действуют четыре силы: тяжести (Mg), сила атмосферного давления ( F_атм = р₀ S), сила давления газа (F= р S), находящегося внутри сосуда и сила реакции со стороны стенок сосуда N.

Когда крышка поднимается, сила реакции стенок равна нулю N = 0, а давление газа в сосуде р = р₂.

Запишем для этого случая равенство сил в проекции на ось Y:

F – F_атм – Mg = 0 или р₂ S – р₀ S – Mg = 0, где S = a² – площадь крышки.

Отсюда выразим давление, которое необходимо для поднятия крышки сосуда:

Теперь применим уравнение Менделеева – Клапейрона для начального и конечного состояний газа в сосуде:

р₁ V = νRT₁

р₂ V = νRT₂

Разделив эти уравнения друг на друга, получаем:

Откуда:

5