Файл: Методичка по механике вся Печать новый вариант12г.doc

Министерство образования Российской Федерации

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Ваш репетитор: Филимонова л.В.

Методические указания

По изучению раздела физики

«Механика»

(для абитуриентов и студентов младших курсов

физическо-математического факультета)

Елец – 2012

Введение.

Совершенствование умений практического применения полученных теоретических знаний по физике, в частности при решении физических задач, - одна из важнейших целей изучения физики в вузе. В процессе подготовки будущих учителей физики необходимо сформировать у студентов знания о структуре учебной задачи, ее сущности и значении в изучении предмета, общих целях ее решения, и умения выделять соответствующий решаемой задаче теоретический материал и демонстрировать его по ходу ее решения.

В этой связи, главная цель, поставленная в данном пособии, состоит в обеспечении (с помощью системы методических указаний и рекомендаций частного характера) углубления и расширения опыта студентов физико-математического факультета по решению задач по физике как опыта научного объяснения единичных фактов (или конкретных физических ситуаций).

Предлагаемое пособие посвящено первому в последовательности изучения курса физики разделу «Механика», закладывающему фундамент дальнейшего понимания и ориентирования в предмете изучения, умения владеть любым (не только здесь представленным) учебным материалом и т.д. В нем представлены методические указания (выработанные автором в процессе собственной преподавательской практики) по изучению основ классической механики, призванные предупредить появление у студентов в дальнейшем типичных затруднений в применении выбранного материала на практике по решению физических задач.

Кроме того: 1) кратко излагается основное (базовое) содержание указанного раздела физики, 2) на основе тщательно отобранных задач демонстрируется применение изложенного материала на практике, т.е. при объяснении и разрешении конкретных ситуаций, 3) предлагается тематическая подборка задач, всесторонне охватывающая всевозможные способы применения и использования изложенных теоретических сведений в соответствии с предлагаемыми методическими указаниями.

Все приведенные в пособии задачи отобраны (и тематически сгруппированы) автором из указанных в конце пособия задачников с целью облегчить подготовку и проведение практических занятий по физике по данному разделу физики, а также ускорить и сделать наиболее насыщенным процесс выработки разнообразных навыков у студентов по решению физических задач без необходимости приобретения задачников-первоисточников.

Подборка задач допускает и обеспечивает дифференцированное по уровню сложности и обобщенности применение изложенного теоретического материала и может быть использована преподавателями для составления контрольных или семестровых заданий. К некоторым задачам даются ответы в виде значения искомой величины или в виде общей формулы. Задачи повышенной сложности отмечены звездочкой «*».

Содержание:

Введение ………………………………………………………………… 3

Содержание ……………………………………………………………....4

1. Часть первая:Кинематика

1.1 Основные термины и понятия …………………………………………… 6

1.2 Основные формулы кинематики ……………………………………….… 9

1.3. Общие методические рекомендации по решению задач …………….….16

1.4 Алгоритм решения задач по кинематике………………………………. 18

1.5 Примеры решения задач …………………………………………………. 19

1.6 Задачи к разделу «Кинематика»

1.6.1 Прямолинейное движение ………………………………….. 28

1.6.2 Движение под действием силы тяжести………………… 30

1.6.3 Движение под углом к горизонту …………………………....33

1.6.4 Средняя скорость ………………………………………….…36

1.6.6 Относительность движения ………………………………. 38

1.6.7 Движение по окружности ………………………………….. 42

2. Часть вторая:Динамика материальной точки

2.1 Основные понятия и законы ……………………………………………... 44

2.2 Алгоритм решения задач по динамике …………………………………...50

2.3 Примеры решения задач ………………………………………………….. 51

2.4 Задачи к разделу «Динамика»

2.4.1 Прямолинейное движение под действием нескольких сил ….. 61

2.4.2 Движение связанных тел с использованием блоков ……….….63

2.4.3 Движение по горизонтальной плоскости …………………. ...65

2.4.4 Движение по наклонной плоскости ………………………….. 68

2.4.5 Действие сил при вращательном движении …………………72

2.4.6 Комплексные задачи повышенной трудности ……………….75

3. Часть третья:Статика

3.1 Основные термины и уравнения ………………………………………... 77

3.2 Примеры решения задач ……………………………………………….... 78

3.3 Задачи к разделу «Статика» …………………………………………… 81

4.Часть четвертая:Работа силы. Механическая энергия и количество теплоты. Импульс. Законы изменения и сохранения импульса и полной механической энергии

4.1 Основные понятия и законы ……………………………………………..83

4.2 Примеры решения задач ………………………………………………… 92

4.3 Задачи к разделу «Энергия»

4.3.1 Работа и энергия. Работа внешних сил и ее связь с

изменением энергии. Мощность …………………………98

4.3.2 Кинетическая энергия при вращательном движении

материальной точки ……………………………………..103

4.3.3 Энергия упруго деформированного тела ………………...104

4.3.4 Механический импульс и закон сохранения импульса …...105

4.3.5 Взаимосвязь законов сохранения импульса и энергии …...107

Приложения ............................................................................................113

ПРЕДИСЛОВИЕ

Изучение любой науки может разворачиваться двумя путями: 1) калейдоскопично – одна картинка сменяется другой, все более похожей на реальность и 2) мозаично – постепенное открытие разных участков целостной картины.

Вы как изучаете физику?

В первом варианте надо быть готовым к тому, что имеющееся знание окажется неверным и его придется заменять на другое (возможно тоже не верное!). Во втором – мы не увидим полной картинки, пока не выучим очень многого, ибо каждый фрагмент – верен, но далеко не полон для получения представления о предмете.

Трудно сказать какой путь лучше. А потому приходится сочетать, трудиться и знать, что образование – путь длиною в жизнь. И путь этот у каждого свой.

Ищи свою траекторию, дорогой Друг!

Отмечу несколько важных моментов, которые помогут оптимиризовать путь к знанию.

Есть реальность, а есть наше о ней представление.

Мир не обязан быть таким, каким мы его представляем. Напротив, мы должны стремиться повышать конгруентность нашей картинки и оригинала.

Для обучения очень важно взаимное понимание Учителя (источника информации) и Ученика (приемника информации). Обмен информацией идет на основе языка как знаковой системы, единицей которой является слово.

Существуют Правилапользования языком с целью обмена информацией в процессе обучения:

1. каждое слово должно иметь всегда один и тот же смысл. Так если мы в одном рассказе понимаем под словом «ручка» то канцелярский товар, то дверную ручку, то часть тела, мы обеспечим путаницу… Смысл слова, термина в науке, должен быть однозначен и понятен обоим сторонам общения.

2. многозначные термины изучаются в рамках нижеизложенного требования

!!!! Различай:

1. Физический объект(реальная вещь, предмет, тело).

2. Физическое свойство(оно всегда принадлежит какому то объекту!)

3. Физическая величина(количественно характеризует свойство)

4. Физическое явление(постоянно во времени, время идет, а оно есть)

5. Физический процесс(меняется с течением времени)

Мы имеем две стороны медали: 1) мир реальных объектов, многосторонних, со множеством свойств и проявлений и 2) физическую теорию, которая объясняет этот мир. В теории реальный объект замещен его моделью. Отсюда многие недоразумения. Так как в рамках теории объект и его модель часто называют одним и тем же словом, нарушая Правила пользования языком!!!

Пример. Рассмотрим высказывание «Молекулы идеального газа не взаимодействуют». Верно ли оно? Ответ 1:Нет, если идеальный газ – это воздух в комнате при обычных условиях. Ответ 2:Да, если идеальный газ – это теоретическая модель для обозначения газов при обычных условиях. А как узнать каков смысл этого словосочетания в тексте задачника или учебника?!

Вот тут то и профессионалу не всегда удается разобраться)…

А потому всегда, когда есть возможность общения с автором-создателем текста, не упускайте возможности уточнить это из первоисточника.

Помни, что возможно для модели, может быть недопустимым для оригинала!

В классической механике мы рассматриваем 3 модели:

Зная, что теория строится на моделях, понимаем что значит механика материальной точки, механика АТТ, механика сплошной среды.

Не бывает теории для реального объекта. К реальным объектам теория применима всегда с той или иной долей ошибки, погрешности ее приложения. Если величина этой ошибки нас устраивает, то мы можем этой теорией пользоваться для объяснения наблюдаемых вещей. Если же мы ищем истину, то ни одна теория нам ее не даст. Истина едина и постигается по крупицам из разных источников!