Основные теоретические сведения по данной теме

Федеральное агентство по образованию

Вологодский государственный университет

ТИПОВЫЕ РАССЧЕТЫ В КУРСЕ ФИЗИКИ

МЕХАНИКА

Вологда

УДК

Типовые расчеты в курсе физики. Механика: методические указания к практическим занятиям / сост. П.Г.Филин. – Вологда: ВоГУ, 2014.- 53 с.

Методические указания к практическим занятиям по физике предназначены для студентов инженерно-технических специальностей всех форм обучения и содержат пояснения к изучению основных тем механики: «Кинематика и динамика материальной точки», «Механика твердого тела и законы сохранения», «Механические колебания и волны». Приведены теоретические сведения по каждой теме, вопросы для обсуждения на занятиях, примеры решения задач и варианты типовых расчетов.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГУ

Рецензент А.В.Максимов, докт. физ.-мат. наук, профессор ЧГУ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для совершенствования различных форм учебной работы студентов огромное значение имеет практическое применение теоретических знаний, в том числе и при решении задач. Целью проведения занятий по типовым расчетам является повторение и систематизация теоретического материала, развитие и закрепление умений и навыков по решению физических задач, подготовка к контрольной работе и экзамену.

Тематика типовых расчетов соответствует рабочим программам по дисциплине «Физика» для инженерно-технических специальностей, которые разработаны на основе ФГОСтов третьего поколения.

Каждый типовой расчет включает основные теоретические сведения по данной теме, контрольные вопросы для обсуждения на занятии, примеры решения физических задач и задачи для самостоятельного решения по вариантам.

Технология обучения по выполнению типовых расчетов представляет собой систему методов, форм и средств, с помощью которой формируются умения решать физические задачи. Рассматривая выполнение типовых расчетов как метод обучения, можно определить назначение этого процесса в формировании всех элементов знаний, а также видов деятельности, связанных с применением знаний в различных ситуациях. Поэтому выполнению типовых расчетов (как методу обучения) присущи следующие основные функции: образовательная, развивающая, воспитательная, контролирующая, диагностическая и др.

Проведение таких занятий планируется в начале учебного года, а проводятся занятия на завершающем этапе изучения темы, раздела. Выполняются типовые расчеты на практических занятиях по физике в течение двух часов, при этом студентам разрешается пользоваться конспектами лекций, учебниками, учебными пособиями, справочниками. При самостоятельном решении задач по вариантам, преподаватель выступает в качестве консультанта, помогая студентам найти ответы на вопросы: какое физическое явление рассматривается в данной задаче? Какими физическими величинами описывается это явление? Какие физические законы и закономерности лежат в основе этого явления? Как взаимосвязаны рассматриваемые физические величины? И т.п.

Получив, после проверки типовых расчетов, объективную картину качества усвоения студентами учебного материала преподаватель может целесообразно строить дальнейшее обучение и своевременно его корректировать.

1.ТИПОВОЙ РАСЧЕТ ПО ТЕМЕ «КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ»

Основные теоретические сведения по данной теме

Средняя скорость тела за промежуток времени Δ t определяется отношением перемещения тела Δ r к промежутку времени Δ t:

где – радиус–вектор начальной точки, – конечной.

Средний модуль скорости тела за промежуток времени Δ t есть отношение пути S, пройденного телом за это время, к Δ t:

.

Средним ускорением называется отношение изменения скорости ко времени, за которое оно произошло:

.

Мгновенная скорость равна производной радиус-вектора точки по времени

и направлена по касательной к траектории; для прямолинейного движения ,

для ускорения .

Кинематические соотношения для прямолинейного равнопеременного движения:

,

,

где υ ₀ - скорость тела в момент времени t = 0, a – ускорение тела.

При криволинейном движении полное ускорение тела раскладывается на нормальную и тангенциальную к траектории составляющие:

.

Тангенциальная составляющая ускорения определяет изменение модуля скорости: ,

нормальная – изменение направления скорости:

,

где R –радиус кривизны траектории, нормальное ускорение направлено к центру кривизны траектории.

Модуль полного ускорения:

.

При движении по окружности кинематическими характеристиками являются:

– угол поворота φ,

– угловая скорость ω = ,

– угловое ускорение ε= = .

Кинематические уравнения для вращательного равнопеременного движения:

ε t

φ = ω₀ t + ε ,

где ω₀ – угловая скорость в момент времени t =0, e – угловое ускорение.

Линейные и угловые параметры движения связаны соотношением:

υ = ω R, a _τ = ε R.

Уравнение динамики поступательного движения тела:

,

где m – масса тела, – его ускорение, – сумма всех действующих на тело сил.

Импульсом тела называется произведение массы тела на его скорость: .

Закон изменения импульса:

= .

Вопросы для обсуждения на занятии

1. Дайте определение, что такое траектория, путь, перемещение, скорость, ускорение?

2. Какую скорость показывает спидометр автомобиля?

3. В каком случае мгновенная и средняя скорости равны между собой?

4. Запишите кинематические уравнения механического движения в векторной и скалярной форме. Поясните физический смысл всех величин входящих в эти уравнения.

5. В чем заключается основная задача кинематики?

6. Приведите примеры когда тело можно считать материальной точкой, а когда нельзя.

7. Что такое система отсчета? Для чего она вводится?

8. Во сколько раз угловая скорость секундной стрелки больше угловой скорости минутной и часовой стрелок?

9. Как направлен вектор угловой скорости и вектор углового ускорения вращающегося равноускорено (равнозамедлено) колеса?

10. Что такое масса? Какими основными характеристиками описывается это понятие?

11. Сформулируйте законы Ньютона. Запишите их в математической форме.

Дата добавления: 2015-07-14