кафедра физики-Методические указания к РГР

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

ЕН.Ф.03 ФИЗИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению расчетно-графических и контрольных работ Направление подготовки дипломированного специалиста 120300 Землеустройство и земельный кадастр Специальность 120301 Землеустройство

УФА 2006

2

УДК 53

ББК 22.03 М54

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета

Рецензент: доцент кафедры теоретической и общей электротехники Желтоухов А.И.

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой физики к.ф.-м.н, доцент Юмагужин Р.Ю.

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

4

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для оказания помощи студентам при выполнении РГР и контрольной работы.

Целью РГР и контрольной работы является приобретение и закрепление навыков решения задач по физике, усвоение методики анализа и решения, обучение единым требованиям оформления РГР и контрольной работы.

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ И КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ ПО ФИЗИКЕ

При самостоятельной работе и выполнении РГР и контрольной работы необходимо:

-составлять краткий конспект (1 стр.), записывая в нем законы и формулы, устанавливающие связи между величинами в рассматриваемой задаче и определения основных физических понятий; - -задачи переписывать полностью, а заданные физические величины

выписать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в систему СИ; -для пояснения решения задачи там, где это нужно, аккуратно сделать чертеж;

-решение задачи и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями; -при получении расчетной формулы для решения конкретной задачи

приводить ее вывод.

По учебному плану факультета ЗИЛ предусмотрено выполнение трех РГР: РГР №1«Физические основы механики. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика»- в первом, РГР №2«Электростатика. Постоянный электрический ток. Магнитное поле. Электромагнитная индукция» - во втором и РГР №3«Оптика. Атомная и ядерная физика» – в третьем семестре.

Номер варианта РГР(К) по каждому разделу физики студент получает в начале семестра у преподавателя, читающего лекции или ведущего практические занятия.

2МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Всвязи с большим разнообразием задач по физике невозможно дать единого алгоритма по решению задач. Поэтому мы рекомендуем придерживаться следующих общих правил.

5

1)При решении каждой задачи, прочитав условие надо проанализировать из какого раздела физики или по какой теме задача, найти теоретический материал который потребуется усвоить при решении данной задачи и составить краткий конспект, записать основные формулы и законы.

2)Там где есть необходимость, сделать чертёж или рисунок. В ряде случаев есть смысл сделать чертежи в динамике, например, в начале и в конце процесса.

3)В большинстве случаев задачу желательно решать в общем виде, вводя буквенные обозначения задействованных в условии физических величин. Умение свободно проводить необходимые математические операции – это один из признаков математической культуры студента и инженера. В некоторых случаях решение задачи в общем виде приводит к громоздким математическим преобразованиям и удобнее решать задачу, пользуясь промежуточными вычислениями.

4)Расчёты, за редким исключением (по согласованию с преподавателем), следует проводить в системе СИ. Полученные в ходе расчетов результаты округляются с учетом требований теории приближенных расчетов (учитывая точность используемых физических и математических постоянных).

5)Обязательно оценивается реальность полученного результата и его размерности. Например: масса тела и кинетическая энергия не могут быть отрицательными, скорость тела не может превышать скорость света и т.д.

3ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РГР

ИКОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1)РГР выполняется на форматах писчей бумаги А4.

2)Титульный лист РГР оформляется в соответствии с требованиями

²Стандарта предприятия (Башкирского государственного аграрного университета)².

3)Оформление новой задачи начинается с нового листа.

4)Оформление начинается с краткого конспекта (1 стр.) теоретического материала и текста условия задачи, после чего приводится краткая запись данных с переводом единиц измерения в систему СИ, как, например,

²Дано:...². Если в условии задачи нет численных значений, то приводятся буквенные обозначения величин и соотношений между ними.

5)Поясняющие рисунки, чертежи и электрические схемы выполняются с помощью чертежных инструментов с учетом требований ЕСКД, правил действия с векторами и по возможности с соблюдением масштаба.

6)Решения задач сопровождаются пояснениями к основным этапам.

7)В конце РГР приводится список литературы по физике использованной при решении задач.

6

4 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РГР №1

«Физические основы механики. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика»

Для иллюстрации методических приемов решения задач рассмотрим несколько примеров.

Задача 1. На однородной сплошной цилиндрический вал радиусом R=20 см намотана невесомая нить, к концу которой подвешен груз массой m=2 кг. Груз, разматывая нить, опускается с ускорением а=1 м/с2. Определите: 1) момент инерции J вала; 2) массу m1 вала.

Дано:

R =20 см = 0,20м m =2 кг

а =1 м/с2

J=?, m1=?

Решение: Согласно основному уравнению динамики вращательного движения, вращающий момент, приложенный к валу,

M= Jε, (1)

где J – момент инерции вала относительно оси, перпендикулярной плоскости чертежа; ε=а/R – угловое ускорение.

Рисунок 1 Движение вала под действием сил Р и Т

С другой стороны, вращающий момент, действующий на вал, равен произведению силы натяжения Т нити на радиус R вала:

8

При падении шарика выполняется закон сохранение энергии

mυ 2

= mgh ,

2

где скорость шарика перед ударом о чашку

При ударе выполняется закон сохранения импульса mυ= - mυ′+Mu,

где ν′ и u – соответственно скорости шарика и чашки после удара. Тогда

u=(mυ+mυ′)/M. (3)

При движении шарика вверх, согласно закону сохранения энергии,

m(υ′)2 =

2

mgh1 ,

откуда скорость шарика после удара

Подставляя (2) и (4) в выражение (3), находим

При движении чашки выполняется закон сохранение энергии

Mu 2 kx 2

= ,

2 2

тогда, с учетом (1), искомое максимальное показание весов

Ответ: х=1,8 см=0,018м.

Задача 3. Определить силу натяжения каната при подъеме груза массой m=1,5 т, если за время t=2 с от начала движения скорость возросла от

v0=0 до vt=3,6 м/с.

Дано:

m=1,5 т=1500 кг t=2 с

v0=0

vt=3,6 м/с. Т=?

9

Решение: При подъеме груза с ускорением на него действуют две силы: сила тяжести Р, направленная вниз, и сила натяжения каната Т – вверх (рисунок 2). Ускорение, получаемое грузом, вызывается равнодействующей этих сил.

Если принять направление вверх за положительное, то согласно второму закону Ньютона можно написать:

T − P = ma,

откуда

T = Р + ma.

Рисунок 2 Движение груза под действием сил Р и Т

Выразив силу тяжести груза через его массу, получим

Подставим числовые значения в (4) и вычислим: