Варианты задач по курсу “Физика”. Часть 1. Механика, молекулярная физика: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий

УДК 536.7:519.2(07)

П39

Рецензент

Кандидат технических наук

доцент кафедры физики

металлов ГОУ ВПО СибГИУ

Н.Н.Кушнаренко

П39 Пособие для самостоятельной работы студентов

Варианты задач по курсу “Физика”. Часть 1: Механика, молекулярная физика. Часть 2:  Электростатика, магнетизм. Метод. указ. /Сост.:  Шарафутдинов Р.Ф., Ерилова Т.В.: ГОУ ВПО “СибГИУ”.- Новокузнецк, 2003. -45 с.

В пособии приводятся задачи, предназначенные студентам для самостоятельного решения в качестве семестровых контрольных заданий (индивидуальных расчетно-графических работ). Задачи  разделены по вариантам, снабжены необходимыми рисунками. Приведены указания к оформлению и решению задач. Подбор материала ориентирован на курс физики для высших технических учебных заведений.             

Работа предназначена для студентов всех специальностей.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Содержание

Введение ……………………………………………………………….…..3

Примеры решения задач кинематика………………………………………………………………...4

динамика…………………………………………………………………..7

законы сохранения ………………………………………………………..9

МКТ и термодинамика …………………………………………………..19

электростатика ……………………………………………………………22

Задание 1. Варианты 1-20…………………………………………………25

Задание 2. Варианты 1-20 ………………………………………………...40

ВВЕДЕНИЕ

По учебным планам для ряда специальностей  технических факультетов университетов изучение курса физики начинается со второго семестра. В этом есть положительный момент, который связан с тем, что к началу изучения физики студенты ознакомлены с необходимым математическим аппаратом и должны уметь его применять для решения задач. Хотя первая часть курса, которая включает в себя изучение механики, молекулярной физики, термодинамики, электродинамики и является, в некотором смысле, повторением школьного курса, тем не менее, требуется более глубокий подход к решению задач.

В настоящем пособии приводятся задачи, предназначенные студентам для самостоятельного решения в качестве семестровых контрольных заданий (в качестве расчетно-графических работ  - РГР). В нем нет задач с достаточно громоздкими вычислениями. Задачи сориентированы на главное: на формирование у обучающегося физического мышления, ясного и четкого понимания физических законов, понятий и представлений. Они разделены по вариантам, снабжены необходимыми рисунками. Приведены указания к оформлению и решению задач. Подбор материала ориентирован на курс физики для высших технических учебных заведений.  

Приступая к решению физических задач необходимо следовать некоторым общепринятым требованиям:

1. Начиная решение задачи необходимо внимательно изучить ее условие. Определиться с неизвестными величинами, которые требуется найти, и тем, какими известными величинами Вы располагаете. Обычно уже из условия задачи можно определить на какую тему  задача и выбрать версию будущего решения.

2. Привести краткую запись условия задачи. Перевести, если это необходимо, величины в систему СИ.

3. Воспроизвести  рисунок, либо схему предполагаемой версии решения. Это особенно необходимо делать, когда предполагается динамический подход к решению задачи, что требует выяснения сил, приложенных к телу, и направленности их действия. Задайте направление осей координат на которые будете делать проекции векторных величин.

4. Запишите законы и уравнения, которые предполагается использовать для решения. Среди них, если это возможно, выберите выражение, которое сразу может дать ответ на вопрос, поставленный в задаче.

5. Решение задачи попытайтесь выполнить в общем виде и когда его проведете проверьте размерность.

6. В конечную формулу подставьте данные задачи и вычислите искомую величину. Оцените ее разумность.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

КИНЕМАТИКИ

Задачи, решаемые в кинематике, обычно сводятся к двум типам:

Задача 1. Дан закон перемещения; нужно найти скорость и ускорение. Эта относительно простая задача решается при помощи операции дифференцирования.

Пусть радиус-вектор движущейся точки задан уравнением

R=R(t), что равносильно заданию трех скалярных уравнений:

x=x(t),  y=y(t), z=z(t).

Дифференцируя один раз по времени, находим проекции скорости на выбранные оси координат:

.

.

.

V_x=x,   V_y=y,   V_z=z.

При этом сама скорость будет равна    

.

.

.

V=xi+yj+zk

Повторное дифференцирование дает возможность определить ускорение.

..

..

..

а_x=x,  а_у=y,   а_z=z.

..

..

..

                   

а=xi+yj+zk.

Задача 2. Дано ускорение; нужно найти закон изменения скорости и перемещения.

Эта задача обратна первой; ее решают интегрированием. Из условия:

а=а(t);       dV= adt

находим путем интегрирования:

V= +C₁= + C₁, где С₁- постоянная интегрирования, для определения которой должна быть задана скорость в некоторый момент (начальное условие