01. Повторение. Решение ЕГЭ по физике за 2014 г. и КИМа за 2015 г.
1 ч 46 мин
02. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Элементы теории относительности. Квантовая физика.”
1 ч 12 мин
03. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Колебания и волны. Оптика.”
1 ч 20 мин
04. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Магнетизм”
49 мин
05. Промежуточный срез №7. Повторение
1 ч 5 мин
06. Строение ядра атома. Ядерные реакции (основной урок)
1 ч 29 мин
07. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Электростатика. Законы постоянного тока”
1 ч 21 мин
08. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Термодинамика”
1 ч 7 мин
09. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме “Молекулярно-кинетическая теория”
48 мин
10. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме "Механика. Часть II"
1 ч 1 мин
11. Повторение. Решение задач ЕГЭ предыдущих лет по теме "Механика. Часть I"
41 мин
12. Строение атома (основной урок)
1 ч 0 мин
13. Основы квантовой теории. Фотоэффект (основной урок)
1 ч 1 мин
14. Элементы теории относительности (основной урок)
58 мин
15. Промежуточный срез №6. Повторение (основной урок)
55 мин
16. Волновая оптика (основной урок)
50 мин
17. Линзы (основной урок)
47 мин
18. Геометрическая оптика. Распространение света (основной урок)
53 мин
19. Механические колебания (основной урок)
1 ч 0 мин
20. Переменный ток. Электромагнитные волны (основной урок)
1 ч 2 мин
21. Электромагнитные колебания. Графики колебаний в колебательном контуре (основной урок)
1 ч 8 мин
22. Механические волны (основной урок)
48 мин
23. Маятники (основной урок)
59 мин
24. Промежуточный срез №5. Повторение (основной урок)
53 мин
25. Электромагнитная индукция (основной урок)
1 ч 12 мин
26. Введение в магнетизм (основной урок)
1 ч 11 мин
27. Решение задач по теме "Законы постоянного тока" (основной урок)
52 мин
28. Электрический ток в вакууме. Электрический ток в полупроводниках. Вакуумный и полупроводниковый диод (основной урок)
1 ч 20 мин
29. Электрический ток в различных средах (основной урок)
54 мин
30. Закон Ома для полной цепи. Работа тока (основной урок)
55 мин
31. Расчет электрических цепей (основной урок)
57 мин
32. Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи (основной урок)
55 мин
33. Диэлектрики. Конденсаторы. Однородное электрическое поле (основной урок)
49 мин
34. Промежуточный срез №4 (основной урок)
50 мин
35. Работа электрического поля. Потенциал и напряжение (основной урок)
1 ч 4 мин
36. Влажность (основной урок)
1 ч 7 мин
37. Тепловой баланс (основной урок)
1 ч 7 мин
38. Расчет количества теплоты в различных случаях. Агрегатные состояния вещества (основной урок)
1 ч 6 мин
39. КПД тепловой машины. Графики процессов в термодинамике (основной урок)
1 ч 13 мин
40. Основы термодинамики. Законы термодинамики (основной урок)
1 ч 6 мин
41. Уравнение состояния идеального газа (основной урок)
59 мин
42. Введение в молекулярно-кинетическую теорию. Основное уравнение МКТ (основной урок)
1 ч 10 мин
43. Промежуточный срез №3. Повторение (основной урок)
41 мин
44. Решение задач по теме “Законы сохранения” (основной урок)
36 мин
45. Закон сохранения энергии (основной урок)
1 ч 7 мин
46. Работа. Мощность. КПД (основной урок)
53 мин
47. Основы электростатики (основной урок)
48 мин
48. Импульс. Закон сохранения импульса (основной урок)
52 мин
49. Сила Архимеда. Элементы механики жидкостей и газов (основной урок)
32 мин
50. Элементы статики. Простые механизмы (основной урок)
1 ч 3 мин
51. Промежуточный срез № 2. Повторение (основной урок)
37 мин
52. Алгоритм решения задач по динамике (основной урок)
42 мин
53. Силы трения. Наклонная плоскость (основной урок)
54 мин
54. Силы упругости (основной урок)
46 мин
55. Закон всемирного тяготения (основной урок)
45 мин
56. Основы динамики. Законы Ньютона (основной урок)
1 ч 3 мин
57. Повторение. Промежуточный срез № 1 (основной урок)
32 мин
58. Криволинейное движение. Движение по окружности (основной урок)
52 мин
59. Равноускоренное движение. Свободное падение (основной урок)
1 ч 15 мин
60. Введение. Основы кинематики. Равномерное прямолинейное движение (основной урок)
1 ч 3 мин
Видео доступно после авторизации
Мы изучили динамику – раздел механики, изучающий причины возникновения движения.
В разделе «Кинематика» мы изучили два принципиально различающихся вида движения: без ускорения и с постоянным ускорением.
В первом случае применяем первый закон Ньютона: тело движется без ускорения или не движется вообще (тело имеет постоянную скорость ), если на него не действуют силы или векторная сумма сил равна нулю. Динамика описывает изменение скорости, а задачи, где тела движутся без ускорения или покоятся, называют также задачами на статику.
Мы изучили два вида движения с постоянным ускорением: равноускоренное прямолинейное движение и равномерное движение по окружности. Ускоренное движение подчиняется второму закону Ньютона, если векторная сумма сил не равна нулю, она сообщает телу ускорение, равное .
По третьему закону Ньютона, тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Обычно на тело действует несколько различных сил. Мы изучили:
- силу гравитационного взаимодействия,
- вес (сила, с которой тело действует на опору или подвес),
- силу реакции опоры (сила, с которой опора действует на тело),
- силу упругости (сила, возникающая при упругой деформации и противодействующая деформации),
- силу трения (сила, возникающая при движении или попытке движения и противодействующая движению).
И в дальнейшем, когда мы будем изучать другие силы – силу Архимеда, силы электромагнитного взаимодействия, все они также подчиняются законам Ньютона, складываются с другими силами и вызывают ускорение тел, на которые действуют.
Пример
Светофор весом висит на вертикальном тросе, привязанном двумя другими тросами к опоре. Верхние кабели образуют углы и с горизонтом. Найти натяжение всех трех кабелей.
Решение
Проанализируем условие. Задана неподвижная система тел, в которой действуют силы натяжения кабелей и сила тяжести светофора. Система неподвижна, значит, будем применять первый закон Ньютона.
Выберем удобную систему координат. В условии заданы углы наклона тросов к горизонту, поэтому удобно направить ось параллельно горизонту, а ось – перпендикулярно.
На светофор действует сила тяжести, заданная в условии задачи, и сила натяжения троса . По первому закону Ньютона, запишем: .
Мы можем выделить небольшую область вокруг точки соединения кабелей. Т.к. это участок кабеля, она имеет свою массу, на неё действуют силы натяжения трех кабелей (как показано на рисунке), и она находится в равновесии. В то же время ее масса достаточно мала, чтобы не учитывать силу тяжести.
По третьему закону Ньютона, трос действует с одинаковыми по модулю силами на светофор и выделенную область. Применим первый закон Ньютона: .
Записав полученные уравнения в проекциях на выбранные оси координат, получим систему уравнений с тремя неизвестными:
.
Остается только решить систему и получить ответ.
Математическая часть решения задачиНайдем из первого уравнения и подставим во второе: .
Используя формулу приведения , выразим из третьего уравнения : .
Подставим во второе уравнение и найдем :
Ранее было получено: .
Проведем расчеты:
Пример
Человек прыгает вертикально вверх с начальной скоростью . Какова будет высота его прыжка на Земле и на Луне?
Решение
Человек в прыжке движется под действием только силы притяжения планеты. Да, Луна – это не планета, но закон тяготения для нее действует так же, как и для планет. Эта сила, по второму закону Ньютона, вызывает его ускорение . На Земле и на Луне процесс протекает аналогично, отличаться будут лишь численные значения, т.к. у тел разные массы и радиусы. Решим задачу в общем виде для некой планеты, а потом найдем численные значения для Луны и Земли.
Направим ось координат в сторону, куда действует сила – к центру планеты.
На человека действует сила притяжения, равная по закону всемирного тяготения: .
Здесь расстояние между центрами планеты и космонавта равно радиусу этой планеты. Космонавт движется равноускоренно с начальной скоростью , и в верхней точке его скорость будет равна нулю. Давайте считать момент, когда человек будет в верхней точке, началом отсчета, тогда мы изменим направление оси времени, как будто мы прокручиваем фильм назад. Тогда движение человека будет выглядеть как его падение с высоты без начальной скорости. Ускорение по определению равно: .
При этом человек переместится на расстояние , запишем в проекции на ось : .
Получили систему уравнений, из которой найдем высоту :
.
Получим .
Массы и радиусы Земли и Луны – известные величины. Подставив их, получим на Земле , на Луне – .
Математическая часть решения задачиПодставим второе уравнение в первое: .
Выразим из третьего уравнения время полета и подставим в четвертое уравнение: .
Подставим ускорение и получим: .
Вычислим высоту прыжка для Луны
И для Земли
Пример
Грузовик взял на буксир легковой автомобиль массой и, двигаясь равноускоренно с места, за проехал путь . На сколько удлинился во время буксировки трос, соединяющий автомобили, если его жесткость ?
Решение
Проанализируем условие: автомобиль и грузовик движутся равноускоренно, ускорение вызвано действующими на них силами, значит, будем применять второй закон Ньютона. На автомобиль действуют сила тяжести и сила реакции опоры, которые уравновешиваются, и сила упругости троса, равная по модулю , которая и вызывала ускорение. О трении ничего не сказано, будем считать, что оно достаточно мало по сравнению с силой, с которой грузовик тянет автомобиль. Достаточно будет рассмотреть движение автомобиля.
Направим ось координат по ходу движения.
По второму закону Ньютона запишем: .
Автомобиль проехал путь . Запишем путь при равноускоренном движении без начальной скорости: .
Получили систему уравнений: .
Решив систему, найдем удлинение троса .
Математическая часть решения задачиВыразим из второго уравнения ускорение: .
Подставим в первое и выразим :
Пример
Чтобы измерить трение покоя между кирпичом массой и вертикальной стеной, используется устройство, показанное на рисунке.
Пружина жесткостью прикреплена к кирпичу. Экспериментатор сжимает пружину в направлении, перпендикулярном стене, до тех пор пока кирпич не перестанет соскальзывать вниз. Пружина при этом оказалась сжатой на . Найти коэффициент трения покоя.
Решение
Проанализируем условие задачи. Кирпич только перестал соскальзывать, значит, будем применять первый закон Ньютона, и это тот момент, когда сила трения является максимальной силой трения покоя, и она же равна силе трения скольжения, можно считать по формуле .
Удобно направить ось вдоль воздействия пружины на кирпич, а ось – перпендикулярно оси .
На кирпич действует сила тяжести, сила трения, сила упругости пружины и сила реакции опоры. По первому закону Ньютона, запишем: .
С учетом того что , а , запишем в проекциях на выбранные оси координат: .
Получили систему уравнений, из которой найдем коэффициент трения.
Математическая часть решения задачиИз второго уравнения выразим и подставим в первое:
Пример
В системе, изображённой на рисунке, масса груза, лежащего на шероховатой горизонтальной плоскости, равна .
При подвешивании к оси подвижного блока груза массой он движется вниз с ускорением . Чему равен коэффициент трения между грузом массой и плоскостью? Нити невесомы и нерастяжимы, блоки невесомы, трение в осях блоков и о воздух отсутствует.
Решение
В условии дана масса, движущаяся с данным ускорением.
Используя второй закон Ньютона, можно найти равнодействующую силу (векторная сумма всех сил), приложенную к этой массе. Будем применять закон Ньютона к обоим телам.
Сила натяжения нити одинакова вдоль нити и потому на тело действует каждая нить с силой .
Ускорения обоих тел равны, поскольку нить нерастяжима.
Направим оси координат, как показано на рисунке: удобно, чтобы направление движения совпадало с ось координат.
Применим теперь закон Ньютона для обоих тел:
Учитывая, что , запишем в проекциях на выбранные оси координат: .
Остается решить полученную систему уравнений и получить коэффициент трения.
Математическая часть решения задачиИз первого уравнения получим и подставим во второе: .
Умножим обе части уравнения и сложим с третьим уравнением: .
Выразим коэффициент трения:
Пример
С наклонной плоскости длиной и углом наклона соскальзывает тело, после чего проходит некоторое расстояние по горизонтали. Коэффициент трения на всем пути . Найдите расстояние, пройденной телом по горизонтали.
Решение
Проанализируем условие. Тело соскальзывает с наклонной плоскости и еще какое-то расстояние проходит по горизонтальной поверхности, т.е. движение четко делится на два участка. Будем рассматривать каждый участок отдельно. На каждом участке на брусок действует сила тяжести, сила реакции опоры и сила трения. Последние две силы отличаются на разных участках из-за наклона. При этом силы сообщают телу ускорение, значит, будем применять второй закон Ньютона.
Отметим на рисунке силы, действующие на брусок на каждом участке.
Выберем систему координат. Мы рассматриваем движение тела на двух участках отдельно, и мы можем рассматривать его в разных системах координат (если нам это удобно). Система координат фиксирована при записи одного уравнения, полученного по первому или второму закону Ньютона. Так и сделаем, выберем две системы координат: удобно каждый раз одну ось направлять вдоль ускорения, а вторую – перпендикулярно ему.
Запишем второй закон Ньютона для каждого участка:
Учитывая, что сила трения равна , в проекциях на выбранные оси координат:
На обоих участках движение равноускоренное. Запишем формулы скорости и перемещения для равноускоренного движения для обоих участков.
На первом участке тело без начальной скорости переместится на длину склона и приобретает скорость .
На втором участке тело движется с начальной скоростью и до остановки переместится на (с учетом направлений):
Получили систему уравнений, решив которую получим расстояние :
Математическая часть решения задачиИз первых четырех уравнений, полученных с применением второго закона Ньютона, найдем ускорения. Из второго и четвертого уравнений найдем силы реакции опоры:
Подставим в первое и четвертое уравнения и получим ускорения:
Итак, решим систему из последних четырех уравнений с уже известными и :
.
Из первого уравнения выразим время : .
И подставим во второе уравнение: .
Выразим из четвертого уравнения время : . Подставим в третье уравнение: .
Теперь подставим найденные ускорения и вычислим:
Подведем итоги. Для решения задач по динамике необходимо следующее.
Знать
1) Законы Ньютона.
2) Формулы для вычисления сил гравитации, упругости, трения.
3) Формулы из кинематики, описывающие равноускоренное прямолинейное движение и движение по окружности.
Уметь
1) Определять все действующие на тело силы.
2) Выбирать оптимальную систему отсчета.
3) Применять законы Ньютона.
Понимать
Решение большинства задач по динамике заключается лишь в правильной записи первого или второго закона Ньютона для конкретной задачи.
На этом уроке мы повторили:
Законы Ньютона; Силы гравитации, упругости, трения.
На следующем уроке мы начнем раздел «Статика» и рассмотрим:
Условия равновесия тел;
Простейшие механизмы.
Ссылки на уроки Интернетурока по рассмотренным темам:
3) http://interneturok.ru/ru/school/physics/10-klass/bsily-v-mehanikeb/ves-tela-nevesomost?seconds=0
5) http://interneturok.ru/ru/school/physics/7-klass/vzaimodejstvie-tel/sila-uprugosti?seconds=0
"