Физика. Механика
Обзор учебно-методического пособия "Физика. Механика" С.П. Злобиной
Данное учебно-методическое пособие, разработанное С.П. Злобиной, представляет собой структурированный материал по разделу "Механика" курса физики. Оно предназначено для студентов инженерных специальностей, в частности, направлений "Информатика и вычислительная техника" и "Прикладная информатика", а также может быть полезно преподавателям. Пособие включает в себя теоретический материал, примеры решения задач, методические рекомендации, лабораторные работы, тесты и самостоятельные работы, что обеспечивает комплексный подход к изучению механики.
Структура и содержание
Пособие состоит из шести основных тем, охватывающих ключевые разделы механики. Каждая тема начинается с изложения теоретического материала, необходимого для понимания рассматриваемых явлений и законов. Далее следуют методические рекомендации по решению задач, примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения. Такой подход позволяет студентам не только усвоить теоретические основы, но и развить практические навыки решения задач.
Основные разделы механики
В пособии рассматриваются следующие темы:
- Кинематика поступательного и вращательного движения: В этой теме изучаются основные понятия, такие как механическое движение, материальная точка, система отсчета, траектория, путь, перемещение, скорость и ускорение. Рассматриваются как прямолинейное, так и криволинейное движение, включая движение по окружности.
- Законы Ньютона: Рассматриваются законы Ньютона, понятия инерции, массы, силы, трения и упругости.
- Законы сохранения: Изучаются законы сохранения энергии и импульса, а также различные виды соударений.
- Динамика вращательного движения: Рассматриваются момент силы, момент инерции, момент импульса и условия равновесия твердого тела.
- Механика жидкостей и газов: Включает в себя изучение давления, закона Паскаля, архимедовой силы и плавания тел.
- Механические колебания и волны: Рассматриваются гармонические колебания, характеристики колебательного движения, маятники, механические волны, звуковые волны и их характеристики.
Практическая направленность
Помимо теоретического материала, пособие содержит практические задания, направленные на закрепление полученных знаний и развитие навыков решения задач. Включены лабораторные работы, тесты и самостоятельные работы, которые позволяют студентам проверить свои знания и умения. Примеры решения задач демонстрируют применение теоретических знаний на практике, а задачи для самостоятельного решения позволяют студентам самостоятельно решать задачи различной сложности.
Заключение
Учебно-методическое пособие "Физика. Механика" С.П. Злобиной представляет собой ценный ресурс для студентов инженерных специальностей, изучающих механику. Структурированный материал, наличие примеров решения задач, методических рекомендаций и практических заданий делают это пособие эффективным инструментом для изучения и усвоения материала.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
С.П. Злобина ФИЗИКА Механика Учебно-методическое пособие 2-е издание, стереотипное Москва Издательство «ФЛИНТА» 2024
УДК 531(075.8) ББК 22.2я73 З-68 Рецензенты: Устинова Н.Н. - канд. пед. наук, зав. кафедрой ФМиИТО, доцент ФГБОУ ВО «Шадринский государственный педагогический университет»; Сошникова Н.В. - учитель высшей категории машиностроительного отделения ГБОУ СПО «Шадринский политехнический колледж» З-68 Злобина С.П. Физика. Механика : учеб.-метод. пособие / С.П. Злобина. — 2-е изд., стер. — Москва : ФЛИНТА, 2024. — 66 с. — ISBN 978-5-9765-5574-7. — Текст : электронный. Учебно-методическое пособие, где сжато изложен раздел физики "Механика", соответствует программе курса и включает в себя 6 тем, 3 лабораторных работы, 3 теста, 2 самостоятельных работы и итоговая контрольная работа. После каждой темы приведены методические рекомендации для решения задач, примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения. Для студентов инженерных специальностей и преподавателей. УДК 531(075.8) ББК 22.2я73 ISBN 978-5-9765-5574-7 © Злобина С.П., 2024 © ШГПУ, 2024 2
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 5 1. КИНЕМАТИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ............................................................................................ 6 1.1. Теоретический материал ............................................................. 6 1.2. Методические рекомендации для решения задач на кинематику .......................................................................................... 10 1.3. Примеры решения задач ........................................................... 11 1.4. Задачи для самостоятельного решения ................................... 11 1.5. Самостоятельная работа по кинематике ................................. 13 2. ЗАКОНЫ НЬЮТОНА ..................................................................... 16 2.1. Теоретический материал ........................................................... 16 2.2. Методические рекомендации для решения задач на динамику ...................................................................................................... 19 2.3. Примеры решения задач ........................................................... 19 2.4. Задачи для самостоятельного решения ................................... 20 2.5. Лабораторная работа №1 .......................................................... 21 2.6. Тест №1. «Динамика поступательного движения» ................ 24 3. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ .............................................................. 28 3.1. Теоретический материал ........................................................... 28 3.2. Методические рекомендации для решения задач на законы сохранения .......................................................................................... 30 3.3. Примеры решения задач ........................................................... 31 3.4. Задачи для самостоятельного решения ................................... 32 3.5. Лабораторная работа № 2 ......................................................... 33 3.6. Тест№2. «Импульс тела. Энергия» .......................................... 35 3.7. Самостоятельная работа на законы сохранения ..................... 38 3
4. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ....................... 40 4.1. Теоретический материал ........................................................... 40 4.2. Методические рекомендации для решения задач на равновесие ........................................................................................... 41 4.3. Примеры решения задач ........................................................... 42 4.4. Задачи для самостоятельного решения ................................... 43 5. МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ........................................ 44 6. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ ............................. 46 6.1. Теоретический материал ........................................................... 46 6.2. Методические рекомендации для решения задач на колебания и волны ............................................................................. 49 6.3. Примеры решения задач ........................................................... 49 6.4. Задачи для самостоятельного решения ................................... 50 6.5. Лабораторная работа 3 .............................................................. 51 6.6. Тест №3. «Механические колебания» ..................................... 53 7. ИТОГОВАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ...................................... 58 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................... 61 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................... 62 4
ВВЕДЕНИЕ Физика – одна из древнейших наук, возникшая из практических потребностей людей. На основе физики получили свое развитие огромное количество современных наук, таких как робототехника, информатика, космология и многие другие. Систематизация знаний по физике способствует формированию представлений об окружающем мире, помогает постигать новые технологические процессы. Цель учебно-методического пособия – систематизировать знания студентов по физике, на основе которых будет обеспечиваться глубокое проникновение в сущность технических процессов. Пособие разработано в соответствии с учебной программой, предназначенной для студентов направления 09.03.01. – Информатика и вычислительная техника (профиль «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем») и 09.03.03 – Прикладная информатика (профиль «Прикладная информатика в экономике»). Пособие включает в себя материал по первому разделу физики – Механике и состоит из шести тем, в которых представлен как теоретический материал, так и материал для проведения семинарских занятий и лабораторных работ. Данное пособие адресуется студентам, преподавателям институтов повышения квалификации работников образования, научным работникам и аспирантам, занимающимся исследованиями в данной области. 5
1. КИНЕМАТИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 1.1. Теоретический материал Механическое движение Механическое движение – изменение положения тела в пространстве с течением времени. Материальная точка – тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Относительность движения Рассмотрите движение плота, движущегося со скоростью относительно наблюдателей, находящихся в точках: О1, О2 и О3. Принцип относительности движения – движение тела можно описать точно, если указана система отсчета (движение и покой относительны). Рис. 1. Определение системы отсчета Система отсчета включает: точка отсчета, система координат, счетчик времени. Траектория – совокупность всех геометрических точек, в которых побывала материальная точка в процессе ее движения. 6
Виды траектории: 1) криволинейная; 2) прямолинейная. Кинематические величины Путь (l) – скалярная физическая величина, характеризующая положение тела на траектории с течением времени, равная длине отрезка траектории, которую описывает точка за данный промежуток времени. Перемещение (S) – векторная физическая величина (ВФВ), направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение точки с ее конечным положением. Средняя скорость – ВФВ, характеризующая быстроту изменения перемещения. t S Vср = Ускорение – ВФВ, характеризующая быстроту изменения скорости. a cр = t V 7