Законы сохранения: подходы к решению задач.

«Энергия и ее виды» - Урок - смотр знаний в 7 классе. Группа «техников-экспериментаторов». Составь задачу по рисунку. Цель урока. Несколько опытов с превращениями энергии. . “Теоретики”. Центробежная дорога. Модель маятника Максвелла. Заполни таблицу. Задача. Скорости движения животных. План урока. "Знатоки истории науки".

«Законы сохранения в механике» - Работа постоянной силы. Тело массой т, находящееся на вершине наклонной плоскости высотой Н. Законы сохранения – фундаментальные законы природы. Работа переменной силы. Условия выполнения закона сохранения механической энергии. Импульс. Тело массой т падает свободно с высоты Н. Проверяемые элементы и их размещение.

«Сохранение энергии» - Результаты занесите в таблицу. Установить направляющую рейку под углом? =30° к поверхности стола. Рефлексия участников. Измерить силу тяжести каретки динамометром, найти массу груза. Мотивация проверки закона сохранения энергии (компьютерные задачи – идеальный процесс). Рассчитать значение конечной скорости и кинетическую энергию тела.

«Механическая энергия тела» - Полезная энергия. - энергия взаимодействия тела с Землей. Полезная работа какого - либо устройства всегда меньше затраченной работы. - энергия взаимодействия частей тела. - - жесткость тела; - удлинение. Механическая мощность Р. - Скалярная физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу.

«Энергия физика» - Вопрос 1 1 укажите единицы измерения энергии А) Дж Б) Н В) Вт 2 Укажите единицы измерения работы А) Дж Б)Н В) Вт. Тесты по физике

Задание 1

Дом стоит на краю поля. С балкона с высоты 25 м мальчик бросил камешек в горизонтальном направлении. Начальная скорость камешка 7 м/с, его масса 0,1 кг. Через 2 с после броска импульс камешка приблизительно равен:

Ответ округлить до десятых.

Задание 2

Мяч массой 0,1 кг падает с высоты 1,6 м из состояния покоя на горизонтальный пол. В результате удара об пол модуль импульса мяча уменьшается на 10%. При ударе выделилось количество теплоты, равное:

Задание 3

Два шарика, массы которых m = 0,5 кг и М = 0,2 кг, висят, соприкасаясь, на вертикальных нитях длиной l = 4 м (см. рисунок). Левый шарик отклоняют на угол 90° и отпускают без начальной скорости. Какое количество теплоты выделится в результате абсолютно неупругого удара шариков? Ответ округлить до десятых.

Ответ округлить до десятых.

Задание 4

Перед ударом два пластилиновых шарика движутся взаимно перпендикулярно с одинаковыми импульсами 2 кг⋅м/с. Массы шариков 100 г и 400 г. После столкновения слипшиеся шарики движутся поступательно. Их общая кинетическая энергия после соударения равна:

Задание 5

Летящая горизонтально пластилиновая пуля массой 9 г попадает в неподвижно висящий на нити длиной 40 см груз массой 81 г, в результате чего груз с прилипшей к нему пулей начинает совершать колебания. Максимальный угол отклонения нити от вертикали при этом α = 60°. Какова скорость пули перед попаданием в груз?

Задание 6

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 10 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рисунок). Чему равна полная механическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

Задание 7

Брусок массой m1 = 1кг соскальзывает по наклонной плоскости с высоты h = 0,8 м и, двигаясь по горизонтальной поверхности, сталкивается с неподвижным бруском массой m2 = 300 г. Считая столкновение абсолютно неупругим, определите общую кинетическую энергию брусков после столкновения. Трением при движении пренебречь. Считать, что наклонная плоскость плавно переходит в горизонтальную. Ответ округлить до десятых.

Задание 8

Доска массой 0,6 кг шарнирно подвешена к потолку на лёгком стержне. На доску налетает пластилиновый шарик и прилипает к ней. Скорость шарика перед ударом равна 10 м/с
и направлена под углом 60° к нормали к доске (см. рисунок). Импульс системы тел после соударения равен 1 кг · м/с. Определите массу шарика.

Задание 9

Два шарика, массы которых отличаются в 12 раз, висят, соприкасаясь, на вертикальных нитях (см. рисунок). Легкий шарик отклоняют на угол 90° и отпускают без начальной скорости. Каким будет отношение кинетических энергий тяжелого и легкого шариков тотчас после их абсолютно упругого центрального удара? Ответ округлить до десятых.

Задание 10

На гладкой горизонтальной поверхности стола покоится горка с двумя вершинами, высоты которых h и 5h/2 (см. рисунок). На правой вершине горки находится шайба. От незначительного толчка шайба и горка приходят в движение, причём шайба движется влево, не отрываясь от гладкой поверхности горки, а поступательно движущаяся горка не отрывается от стола. Скорость шайбы на левой вершине горки оказалась равной v. Найдите отношение массы горки к массе шайбы.

Задание 11

На краю стола высотой h = 1,25 м лежит пластилиновый шарик массой m = 100 г. На него со стороны стола налетает по горизонтали другой пластилиновый шарик, имеющий скорость v = 2,7 м/с. Какой должна быть масса второго шарика, чтобы точка приземления шариков на пол была дальше от стола, чем заданное расстояние L = 0,9 м? (Удар считать центральным.). Ответ выразить в граммах.

Задание 12

Кусок пластилина сталкивается со скользящим навстречу по горизонтальной поверхности стола бруском и прилипает к нему. Скорости пластилина и бруска перед ударом направлены противоположно и равны vпл = 15 м/с и vбр = 5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом µ = 0,34. На какое расстояние переместятся слипшиеся брусок с пластилином к моменту, когда их скорость уменьшится на 30%? Ответ выразить в сантиметрах

Задание 13

Пуля летит горизонтально со скоростью v0 = 150 м/с, пробивает стоящий на горизонтальной поверхности льда брусок и продолжает движение в прежнем направлении со скоростью 1/3*v0. Масса бруска в 10 раз больше массы пули. Коэффициент трения скольжения между бруском и льдом m = 0,1. На какое расстояние S сместится брусок к моменту, когда его скорость уменьшится на 10%? Ответ выразить в сантиметрах.

Задание 14

Шар массой 2 кг, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60° и отпускают. В момент прохождения шаром положения равновесия в него попадает пуля массой 100 г, летящая навстречу шару. Она пробивает его и продолжает двигаться горизонтально. Определите изменение скорости пули в результате попадания в шар, если он, продолжая движение в прежнем направлении, отклоняется на угол 39°. (Массу шара считать неизменной, диаметр шара ― пренебрежимо малым по сравнению с длиной нити, cos39° =).

ЕГЭ 2008: физика. Часть 1Демонстрационный вариант ЕГЭ 2008 по физике. Часть 1 (А1-А30).

На рисунке представлен график движения автобуса из пункта А в пункт Б и обратно. Пункт А находится в точке х = 0, а пункт Б – в точке х = 30 км. Чему равна максимальная скорость автобуса на всем пути следования туда и обратно?

1) 40 км/ч 2) 50 км/ч 3) 60 км/ч 4) 75 км/ч

Льдинку, плавающую в стакане с пресной водой, перенесли в стакан с соленой водой. При этом архимедова сила, действующая на льдинку,

1) уменьшилась, так как плотность пресной воды меньше плотности соленой 2) уменьшилась, так как уменьшилась глубина погружения льдинки в воду 3) увеличилась, так как плотность соленой воды выше, чем плотность пресной воды 4) не изменилась, так как выталкивающая сила равна весу льдинки в воздухе

На рисунке приведены условные изображения Земли и Луны, а также вектор FΠ силы притяжения Луны Землей. Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны. Вдоль какой стрелки (1 или 2) направлена и чему равна по модулю сила, действующая на Землю со стороны Луны?

1) вдоль 1, равна FΠ 2) вдоль 2, равна FΠ 3) вдоль 1, равна 81FΠ 4) вдоль 2, равна FΠ/81

Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 20 Н, сила трения 5 Н. Коэффициент трения скольжения равен

1) 0,8 2) 0,25 3) 0,75 4) 0,2

При выполнении лабораторной работы ученик установил наклонную плоскость под углом 60° к поверхности стола. Длина плоскости равна 0,6 м. Чему равен момент силы тяжести бруска массой 0,1 кг относительно точки О при прохождении им середины наклонной плоскости?

1) 0,15 Н⋅м 2) 0,30 Н⋅м 3) 0,45 Н⋅м 4) 0,60 Н⋅м

Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?

Если и длину математического маятника, и массу его груза увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 4 раза 4) уменьшится в 2 раза

После толчка брусок скользит вверх по наклонной плоскости. В системе отсчета, связанной с плоскостью, направление оси 0x показано на левом рисунке. На каком из рисунков правильно показаны направления векторов скорости бруска, его ускорения a и равнодействующей силы F?

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рисунок). Чему равна полная механическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

1) 0,1 Дж 2) 0,5 Дж 3) 0,05 Дж 4) 0,025 Дж

Постоянная масса идеального газа участвует в процессе, показанном на рисунке. Наибольшее давление газа в процессе достигается

1) в точке 1 2) в точке 3 3) на всем отрезке 1–2 4) на всем отрезке 2–3

На фотографии представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха. Ниже приведена психометрическая таблица, в которой влажность указана в процентах.

Психометрическая таблица

1) 37% 2) 40% 3) 48% 4) 59%

При постоянной температуре объём данной массы идеального газа возрос в 4 раза. Давление газа при этом

1) увеличилось в 2 раза 2) увеличилось в 4 раза 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось в 4 раза

На рисунке представлен график зависимости абсолютной температуры T воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P. В момент времени t = 0 вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость льда по результатам этого опыта?

Одноатомный идеальный газ в количестве 4 молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна

1) 0,5 кДж 2) 1,0 кДж 3) 1,5 кДж 4) 2,0 кДж

Тепловая машина имеет КПД 25%. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику в ходе ее работы составляет 3 кВт. Какое количество теплоты получает рабочее тело машины от нагревателя за 10 с?

1) 0,4 Дж 2) 40 Дж 3) 400 Дж 4) 40 кДж

Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?

1) увеличится в 81 раз 2) уменьшится в 81 раз 3) увеличится в 9 раз 4) уменьшится в 9 раз

На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов +2q и -q.

Модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов имеет

1) максимальное значение в точке А 2) максимальное значение в точке В 3) одинаковые значения в точках А и С 4) одинаковые значения во всех трех точках

В участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 2 Ом. Полное сопротивление участка равно

1) 8 Ом 2) 6 Ом 3) 5 Ом 4) 4 Ом

На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на ее клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна

1) 135 Вт 2) 67,5 Вт 3) 45 Вт 4) 20 Вт

Сравните индуктивности L1 и L2 двух катушек, если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля, создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке.

1) L1 в 9 раз больше, чем L2 2) L1 в 9 раз меньше, чем L2 3) L1 в 3 раза больше, чем L2 4) L1 в 3 раза меньше, чем L2

Среди приведенных примеров электромагнитных волн максимальной длиной волны обладает

1) инфракрасное излучение Солнца 2) ультрафиолетовое излучение Солнца 3) излучение γ-радиоактивного препарата 4) излучение антенны радиопередатчика

Какой из образов 1 – 4 служит изображением предмета AB в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U, второй – 2U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно

1) 1/4 2) 1/21 3) √2/2 4) √2

Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло – воздух равен 8/13. Какова скорость света в стекле?

1) 4,88·10 8 м/с 2) 2,35·10 8 м/с 3)1,85·10 8 м/с 4) 3,82·10 8 м/с

Один ученый проверяет закономерности колебания пружинного маятника в лаборатории на Земле, а другой ученый – в лаборатории на космическом корабле, летящем вдали от звезд и планет с выключенным двигателем. Если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях эти закономерности будут

1) одинаковыми при любой скорости корабля 2) разными, так как на корабле время течет медленнее 3) одинаковыми только в том случае, если скорость корабля мала 4) одинаковыми или разными в зависимости от модуля и направления скорости корабля

На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому 13B?

Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

1) 25% 2) 50% 3)75% 4) 0%

В результате серии радиоактивных распадов уран 238/92U превращается в свинец 206/82Pb. Какое количество α- и β-распадов он испытывает при этом?

1) 8 α и 6 β 2) 6 α и 8 β 3)10 α и 5 β 4) 5 α и 10 β

В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4·10-19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6·1014 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,

1) увеличилось в 1,5 раза 2) стало равным нулю 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось более чем в 2 раза

На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов (рисунок справа).

С учетом погрешностей измерений (Δm = ±1 г, Δl = ± 0,2 см) жесткость пружины k приблизительно равна

1) 7 Н/м 2) 10 Н/м 3) 20 Н/м 4) 30 Н/м

Пример . Груз массой 1 кг под действием силы 30 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 2 м. Работа этой силы равна
1) 0 Дж 2) 20 Дж 3) 40 Дж 4) 60 Дж
Правильный ответ (4) можно было получить из определения работы силы: А = F/S, или, из учета того, что работа внешней силы (по отношению к системе тел: «груз-Земля») равна сумме изменений кинетической и потенциальной энергии груза. Масса груза в условии приведенной задачи - лишнее данное.

Пример . Шарик массой 100 г свободно скатывается с горки длиной 2 м, составляющей с горизонталью угол 300. Определите работу силы тяжести. Трением пренебрегите.
1) 1 Дж 2) √З Дж 3) 2 Дж 4) 2√З Дж
Наиболее простое решение получается, если помнить, что работа силы тяжести не зависит от формы пути. Значит, А = mgLsinα = 1 Дж.

Задания на расчет импульса тел не вызывают затруднений, но гораздо сложнее определить импульс тела, если одновременно требуется провести еще одну операцию (например, применить закон сложения скоростей).

Пример . Два автомобиля одинаковой массы т движутся со скоростями v и 2v относительно Земли в противоположных направлениях. Чему равен модуль импульса второго автомобиля в системе отсчета, связанной с первым автомобилем?
1)3mv 2)2mv 3) mv 4) 0

При выполнении заданий по этой теме нужно хорошо понимать векторный характер импульса и его изменения. Например, если требуется рассчитать «сумму импульсов шаров, если их модули равны 0,3 кг м/с и 0,4 кг м/с, а угол между их направлениями равен 900», то нужно сложить два взаимно перпендикулярных вектора и суммарный импульс находится по теореме Пифагора √0,3 2 +0,4 2 =0,5(кг м/с).

Пример . Материальная точка массой 1 кг движется по окружности с постоянной скоростыо 10 м/с. Определитe модуль изменения импульса материальной точки за одну четверть периода.
1) 0; 2) 10/√2 кг м/с; 3) 10√2 кг м/с; 4) 20 кг м/с.
Так как за четверть периода материальная точка поворачивается на 900, то модуль изменения импульса будет равен 10√2 кг м/с.

Практически в каждом варианте ЕГЭ встречаются задачи на применение закона сохранения импульса: для упругого и неупругого удара.

Пример . При произвольном делении покоившегося ядра химического элемента образовалось три осколка массами 3m; 4,5m; 5m. Скорости первых двух взаимно перпендикулярны, а их модули равны соответственно 4v и 2v. Определите модуль скорости третьего осколка.
1) v 2) 2v 3) Зv 4) 6v
Так как ядро элемента покоилось, то первоначальный импульс был равен О. Следовательно, и после деления суммарный импульс образовавшихся осколков будет равен нулю. Модуль импульса первых двух осколков равен: p =√(12mu) 2 +(9mv) 2 =15 mv.
Значит модуль импульса третьего осколка равен 15mv, а модуль скорости третьего осколка равен 3v.

При решении задач на неупругое столкновение нужно понимать, что в этом случае закон сохранения механической энергии не выполняется и следует сначала применить закон сохранения импульса.

Пример . Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, соединенную с неподвижной стенкой, и прилипает к ней. Чему равна полная энергия системы при ее дальнейших колебаниях. Трением пренебречь.
1) 0,025 Дж 2) 0,05 Дж 3) 0,5 Дж 4) 0,1 Дж
Применив закон сохранения импульса: mv = 2mu, находим скорость системы после удара и = u/2, а затем кинетическую энергию E=2mu 2 /2= mu 2 =0,025 Дж.

Сложными оказываются задания на применение закона сохранения энергии.

Пример . Камень бросили с балкона три раза с одинаковой по модулю начальной скоростью. Первый раз вектор скорости камня был направлен вертикально вверх, во второй раз - горизонтально, в третий раз - вертикально вниз. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, то модуль скорости камня при подлете к земле будет
1) больше в первом случае; 2) больше во втором случае; 3) больше в третьем случае; 4) во всех случаях одинаковым
Большая часть учеников выбирает неверный ответ (3) чисто интуитивно, не решая задачу. Этот ответ кажется очевидным, но оказывается неверным. Применение закона сохранения энергии: mgh+mv 2 /2=mu 2 /2 сразу дает ответ u=√v 2 +2gh из которого ясно, что искомая скорость не зависит от угла бросания камня, а полностью определяется начальной скоростью v и начальной высотой h.