Самостоятельная работа по теме скорость путь инерция: Самостоятельная работа по физике на тему «Скорость,путь,инерция»

Содержание

Самостоятельная работа по теме «Путь, скорость и время» (7 класс)

Вариант 1

1. Мотоциклист движется равномерно и прямолинейно. Какова траектория движения точки обода колеса относительно рамы велосипеда?

А. Прямая линия.

Б. Дуга.

В. Окружность.

Г. Ничего определенного сказать нельзя.

2. Единицей времени является…

А. метр. Б. минута. В. секунда. Г. час.

3. Скорость 20 м/с соответствует…

А. 72 км/ч. Б. 144 км/ч. В. 40.км/ч Г. 120.км/ч

4. Путь равный 2018 м соответствует…

А. 20,18 км. Б. 20180 см. В. 0,2018 км. Г. 2, 018 км.

5.  Вычислите скорость танка Т-34, если за 4 ч он проходит 40 км по бездорожью.

6. В течение 30 с поезд двигался равномерно со скоростью 72 км/ч. Какой путь прошёл поезд за это время?

7. Африканские страусы нанду и эму — это крупные бескрылые птицы. Определите, за какое время африканский страус про­бежит стометровку, если его скорость 80 км/ч.

Вариант 2

1. Мальчик едет в поезде. Относительно какого тела он находится в покое?

А. Дерева у дороги.

Б. Девочки, проходящей мимо мальчика.

В. Поезда, который едет ему навстречу.

Г. Машины, едущей рядом с той же скоростью, что и поезд.

2. Единицей пути является…

А. метр. Б. километр. В. секунда.. Г. миллиметр.

3. Скорость 36 км/ч это …

А. 2 м/с. Б. 10 м/с. В. 100 м/с. Г. 15 м/с.

4. Путь равный 1,97 км это …

А. 197 м. Б. 1970 дм. В. 1970 м. Г. 197000 см.

5. Автомобиль за 6 минут преодолел путь 5,4 км. Найдите его скорость? 

6. Под водой пингвины развивают скорость 30 км/ч. Определите, какое расстояние проплывёт пингвин за 5 с.

7. Ураганы приносят тысячи тонн дождя и сильнейший ветер, скорость которого 320 км/ч.

За какое время пронесётся ураган от города Краснодара до города Ейска, если расстояние между этими городами 200 км?

Физика: уроки, тесты, задания.

Физика: уроки, тесты, задания.
    1. Введение. Макро- и микромир. Числа со степенью 10
    2. Наблюдения, опыты, измерения, гипотеза, эксперимент
    3. Физические величины. Международная система единиц
    1. Механическое движение. Траектория и путь
    2. Скорость.
      Неравномерное движение. Средняя скорость
    3. Что такое инерция
    4. Взаимодействие тел. Масса тела. Измерение массы тела на весах
    5. Плотность вещества. Связь массы, объёма тела с его плотностью
    6. Что такое сила. Сила гравитации. Сила тяжести
    7. Что такое вес тела. Свободное падение
    8. Измерение силы с помощью динамометра
    9. Деформации тел.
      Сила упругости. Закон Гука
    10. Взаимодействие тел. Сила трения
    1. Работа как физическая величина
    2. Мощность как характеристика работы
    3. Простые механизмы. Рычаг. Наклонная плоскость
    4. Подвижные и неподвижные блоки
    5. Полезная работа. Коэффициент полезного действия
    6. Энергия как физическая величина.
      Виды энергии
    1. Строение вещества. Молекулы и атомы
    2. Броуновское движение. Диффузия
    3. Притяжение и отталкивание молекул. Смачивание и капиллярность
    4. Изменение свойств веществ. Агрегатные состояния вещества
    1. Что такое давление и сила давления
    2. Давление твёрдых тел
    3. Давление газа.
      Применение сжатого воздуха
    4. Атмосферное давление и его измерение. Опыт Торричелли
    5. Давление в жидкости. Закон Паскаля
    6. Гидростатическое давление. Давление на дне морей и океанов
    7. Сообщающиеся сосуды. Водопровод. Шлюзы
    8. Гидравлический пресс. Насосы
    9. Закон Архимеда. Вес тела в жидкости
    10. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело.
      Плавание тел
    11. Выталкивающая сила в газах. Воздухоплавание

  6. Класс заполнен на 100 %

    1. Тепловое движение. Связь температуры тела со скоростью движения молекул
    2. Внутренняя энергия. Два способа изменения внутренней энергии
    3. Виды теплопередачи
    4. Количество теплоты как физическая величина
    5. Что такое удельная теплоёмкость вещества
    6. Что такое удельная теплота сгорания топлива
    7. Закон сохранения энергии в механических и тепловых процессах
    1. Плавление и отвердевание тел.
      Температура плавления
    2. Что такое удельная теплота плавления
    3. Парообразование и конденсация
    4. Относительная влажность воздуха и её измерение. Психрометр
    5. Кипение. Температура кипения. Удельная теплота парообразования
    6. Объяснение изменений агрегатных состояний вещества
    7. Преобразования энергии в тепловых машинах
    8. Экологические проблемы использования тепловых машин
    1. Проводники, диэлектрики и полупроводники
    2. Взаимодействие заряженных тел.
      Электрическое поле
    3. Закон сохранения электрического заряда
    4. Дискретность электрического заряда. Электрон. Строение атомов
    5. Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы
    6. Электрический ток в металлах. Полупроводниковые приборы
    7. Сила тока как физическая величина. Амперметр
    8. Электрическое напряжение как физическая величина. Вольтметр
    9. Электрическое сопротивление как физическая величина.
      Закон Ома
    10. Удельное сопротивление. Реостаты. Резисторы
    11. Последовательное и параллельное соединения проводников. Правила
    12. Понятия работы и мощности электрического тока
    13. Количество теплоты, выделяемое проводником с током
    14. Счётчик электрической энергии
    15. Виды ламп накаливания
    16. Расчёт электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами
    17. Короткое замыкание.
      Электробезопасность. Плавкие предохранители
    1. Магнитное поле. Направление магнитных линий
    2. Свойства электромагнитов
    3. Постоянные магниты. Магнитное поле Земли
    4. Движение проводника в магнитном поле. Электродвигатель. Динамик и микрофон
    1. Источники света. Прямолинейность распространения света
    2. Понятие отражения света. Закон отражения.
      Плоское зеркало
    3. Понятие преломления света. Закон преломления
    4. Линза. Фокусное расстояние линзы. Построение изображений
    5. Оптическая сила линзы. Глаз как оптическая система. Оптические приборы

  6. Класс заполнен на 100 %

    1. Понятие материальной точки. Системы отсчёта
    2. Перемещение. Скорость прямолинейного равномерного движения
    3. Прямолинейное равноускоренное движение: мгновенная скорость, ускорение
    4. Графики зависимости величин от времени при равномерном движении
    5. Графики зависимости величин от времени при равноускоренном движении
    6. Графики зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении
    1. Относительность механического движения
    2. Первый закон Ньютона.
      Инерция. Инерциальные системы отсчёта
    3. Второй закон Ньютона. Сила трения скольжения
    4. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона
    5. Ускорение свободного падения. Изменение веса при движении
    6. Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость
    7. Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная
    1. Понятие импульса тела
    2. Закон сохранения импульса.
      Виды взаимодействий
    3. Что такое реактивное движение
    1. Колебательное движение. Амплитуда, частота, период колебаний
    2. Колебательная система. Колебания груза на пружине. Математический маятник
    3. Превращение энергии при колебательном движении
    4. Вынужденные колебания. Резонанс
    5. Поперечные и продольные волны. Длина волны
    6. Звуковые волны.
      Скорость звука
    7. От чего зависят высота, тембр, громкость и резонанс звука
    1. Однородное и неоднородное магнитное поле
    2. Направление магнитных линий прямого проводника с током
    3. Как обнаружить магнитное поле. Правило левой руки
    4. Что такое индукция магнитного поля и магнитный поток
    5. Что такое электромагнитная индукция
    6. Направление индукционного тока.
      Правило Ленца. Явление самоиндукции
    7. Переменный ток. Генератор переменного тока
    8. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние
    9. Электромагнитное поле. Скорость распространения электромагнитных волн
    10. Конденсатор. Колебательный контур. Принципы радиосвязи и телевидения
    11. Электромагнитная теория света
    12. Закон преломления света. Показатель преломления
    13. Дисперсия.
      Спектр. Типы оптических спектров
    14. Постулаты Бора. Поглощение и испускание света атомами. Линейчатые спектры
    1. Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. Опыты Резерфорда
    2. Протонно-нейтронная модель ядра. Энергия связи частиц в ядре
    3. Альфа-, бета- и гамма-излучения. Радиоактивные превращения атомных ядер
    4. Методы наблюдения и регистрации частиц в ядерной физике
    5. Механизм деления ядер урана.
      Протекание цепной реакции

Электронная библиотека по физике

Электронная библиотека по физике
 
Задачники
А.П.Рымкевич, П.А.Рымкевич. Сборник задач по физике для 9-11 классов. (PDF). Скачать.
Гельфгат И.М., Ненашев И.Ю. Сборник задач по физике (10 кл.), изд. 2001 г. (PDF). Скачать.
И.В.Лукашик, Е.В.Иванова. Сборник задач по физике для 7-9 класов (2016). (PDF). Скачать.
Л.Э. Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат. ФИЗИКА-8, задачник. (PDF). Скачать.
Л.Э. Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат. ФИЗИКА-7, задачник. (PDF). Скачать.
Л.Э. Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат. ФИЗИКА-9, задачник. (PDF). Скачать.
Л.Э. Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат. ФИЗИКА-10, задачник. (PDF). Скачать.
Л.Э. Генденштейн, Л.А.Кирик, И.М.Гельфгат. ФИЗИКА-11, задачник. (PDF). Скачать.
Л.А.Кирик. ФИЗИКА-9. Самостоятельные и контрольные работы. (PDF). Скачать.
Л.А.Кирик. ФИЗИКА-8. Самостоятельные и контрольные работы. (PDF). Скачать. 
Л.А.Кирик. ФИЗИКА-7. Самостоятельные и контрольные работы. (PDF). Скачать. 
Л.А.Кирик. ФИЗИКА-10. Самостоятельные и контрольные работы. (PDF). Скачать. 
Л.А.Кирик. ФИЗИКА-11. Самостоятельные и контрольные работы. (PDF). Скачать. 

Лабораторные работы

  • Внимательно прослушайте инструкцию к лабораторной работе.
  • Оформите работу в соответствии с требованиями: название, цель, оборудование, таблица, расчёты, вывод.

8 класс

  • Лабораторная работа № 1 «Исследование изменения с течением времени температуры остывающей воды».
  • Лабораторная работа № 2 «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры».
  • Лабораторная работа № 3 «Измерение удельной теплоемкости твердого тела».

9 класс

Домашние задания
9 класс

Домашнее задание к теме «Колебательное движение. Амплитуда, период и частота колебаний. Маятники».

Тренировочные задания и подготовка к контрольным работам

Тренировочный вариант самостоятельной работы для 7 класса по теме «Скорость, путь, инерция». Скачать.

Силы в природе. Скачать.
Подготовка к олимпиаде
На сайте «Олимпиадные задания. Сборник заданий с ответами и решениями для олимпиад»
Олимпиадные задания. Сборник заданий с ответами и решениями для олимпиад. 7 класс — 1, 7 класс — 2
Олимпиадные задания. Сборник заданий с ответами и решениями для олимпиад. 8 класс — 1, 8 класс — 2
Олимпиадные задания. Сборник заданий с ответами и решениями для олимпиад. 7 — 11 классы, 2017-2018, 2018-2019
Материалы по астрономии
Подвижная карта звёздного неба. Скачать.

Урок 23 января 2021 года. Сделайте конспект двух видеоуроков и выполните тест.

  • Общие характеристики планет. Строение Солнечной системы.
  • Система Земля — Луна.
  • Тест. После прохождения теста обязательно введите своё ФИО на странице с результатами и отправьте скриншот результата в группу в течение 23 января 2021 года до 16. 00. Отметки за тест будут выставлены в журнал. Тест пройти всем обучающимся, так ка вопросы из него будут включены в тематическую контрольную работу, которая будет проходить в классе. Отправить результат только тем, чьи фамилии будут указаны в группе. 

Урок 30 января 2021 года. Сделайте конспект двух видеоуроков и выполните тест.

  • Планеты земной группы.
  • Планеты-гиганты.
  • Тест. После прохождения теста обязательно введите своё ФИО на странице с результатами и отправьте скриншот результата в группу в течение 6 февраля 2021 года до 16.00. Отметки за тест будут выставлены в журнал. Тест пройти всем обучающимся, так ка вопросы из него будут включены в тематическую контрольную работу, которая будет проходить в классе. Отправить результат только тем, чьи фамилии будут указаны в группе. 

Урок 6 февраля 2021 года. Сделайте конспект трёх видеоуроков и выполните тест.

  • Спутники планет.
  • Карликовые планеты.
  • Малые тела Солнечной системы.
  • Тест После прохождения теста обязательно введите своё ФИО на странице с результатами и отправьте скриншот результата в группу в течение 6 февраля 2021 года до 16.00. Отметки за тест будут выставлены в журнал. Тест пройти всем обучающимся, так ка вопросы из него будут включены в тематическую контрольную работу, которая будет проходить в классе. Отправить результат только тем, чьи фамилии будут указаны в группе. 

Урок 27 февраля 2021 года. Сделайте конспект видеоурока.

Урок 6 марта 2021 года. Сделайте конспект видеоурока.

Урок 13 марта 2021 года. Сделайте конспект видеоурока.

Урок 3 апреля 2021 года. Сделайте конспект видеоурока.

 

Карта сайта

  • Новости
  • Родителям
    • Горячая линия
    • Информация для родителей
    • Управляющий совет
    • Психологическая поддержка
    • Информационная безопасность
    • Памятка – антикоррупция
    • Расписание звонков и график питания обучающихся
    • Профилактика ОРВИ и коронавирусной инфекции
    • Анкета «Оценка качества образования»
  • Учащимся
    • Расписание учебной и внеурочной деятельности
    • Информация об актировках
    • Всероссийская олимпиада школьников
    • Математический марафон
    • XLVIII Уральский турнир юных математиков
    • Турнир юных математиков «Тюм_72»
    • Летние задания
    • ВООШ
    • Геометрическая олимпиада
    • Устная олимпиада
    • ЕГЭ/ОГЭ
    • Проектная неделя
    • Информационная безопасность
    • ВКоШП
    • ГТО
    • Здоровье
  • Поступающим
    • Решаем вместе
  • Галерея
  • Воспитательный уклад
    • Культурно-образовательное пространство — школе
    • Уклад
    • Профилактическая работа
    • Электронная библиотека
    • ФМШ о Победе
    • Школьный спортивный клуб
  • Здоровье
  • ГИА

Взаимодействие тел.

Масса – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Цели урока:

  • Показать на опытах, как изменяются скорости тел при их взаимодействии. Ввести понятие массы тела как физической величины, единицы измерения массы в системе СИ.
  • Развивать умение находить законы физики в окружающем мире, объяснять явления и процессы из повседневной жизни с точки зрения физики. Развивать внимание, логику.
  • Воспитывать аккуратность в записях, точность в изложении физического материала, в формулировках терминов.

Ход урока

I. Организационный момент

(приветствие – рефлексия: какое у вас сегодня настроение? С какими «смайликами» мы начинаем с вами урок?)

II. Повторение темы «Инерция» (15 минут).

На прошлом уроке мы с вами изучали тему «Инерция», давайте «пробежимся» по основным моментам

Фронтальный опрос:

  1. Приведите примеры, когда скорость тела меняется под действием на него других тел.
  2. Как двигалось бы тело, если бы на него не действовали другие тела? (равномерно или покоилось)
  3. Что называется инерцией? (явление сохранение скорости тела при отсутствии действия на него других тел)
  4. Какое движение называют движением по инерции? Привести примеры. (равномерным или движение с постоянной скоростью)
  5. Куда падает споткнувшийся человек? Почему? Какая часть тела человека сохраняет свою скорость, а какая изменяет ее? (вперед, голова-сохраняет, а ноги — остановились)
  6. Куда падает поскользнувшийся человек? Почему? Какая часть тела человека сохраняет свою скорость, а какая изменяет ее? (назад, голова – сохраняет, а ноги увеличили скорость)

Ситуативная игра: Ученики – пассажиры автобуса. Изобразите ситуацию:

  • автобус резко тронулся с места;
  • автобус едет равномерно и прямолинейно;
  • впереди неожиданное препятствие, автобус резко тормозит;
  • на большой скорости поворачивает направо; налево;
  • едет равномерно и прямолинейно;
  • резкая остановка.

Объясните с точки зрения физики ваше поведение.

МОЛОДЦЫ!

Вопросы из жизни:

  1. Объяснить вытряхивание пыли из половика с точки зрения физики. 
  2.  Почему перед крутым поворотом ставят знак ограничения скорости?
  3.  Объяснить способ насаживания молотка на рукоятку.
  4. Что такое тормозной путь автомобиля? Почему в гололед опасно переходить дорогу перед близко идущим транспортом?

Выполним небольшой тест.

Вариант 1

1. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют…

  • Т. механическим движением
  • У. инерцией
  • B. движением тела

2. Куда повернул трамвай, если пассажиры отклонились вправо?

  •  К. Прямо по ходу движения автобуса.
  • Б. Направо
  • С. Налево.  

3. Куда падает споткнувшийся человек?

  • П. Вперед по ходу движения.
  • М. Налево.
  • Ф. Назад.

4. Какая цистерна начинает движение?


5. Сколько времени летит гусь, если его скорость равна 120 км/ч, а путь 240 км?

  • К. 20ч
  • Л. 0,5ч.
  • Х. 2ч.
  • Э. 3ч
Вариант 2

1. Что такое инерция?

  • Г. Свойство тел сохранять свою скорость.
  • У. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.
  • В. Изменение скорости тела под действием других тел.

2. Если на тело не действуют никакие другие тела, то оно…

  •  A. движется.
  • Ю. находится в покое.
  • С. находится в покое или движется равномерно и прямолинейно.

3. Куда наклоняются пассажиры относительно автобуса, когда он поворачивает налево?

  • М. Прямо по ходу движения автобуса.
  • Б. Налево.
  • П. Направо.

4. В каком случае наблюдается проявление инерции?

  • Ж. Камень падает на дно ущелья.
  • Е. Пыль выбивают из ковра.
  • Н. Мяч отскакивает от стенки.

5. Какой путь пройдет велосипедист, если он ехал 2 часа со скоростью 35 км/ч?

  • К. 17,5 км
  • Л. 33 км
  • Х. 70 км
  • Э. 37 км

Проверим результаты нашего тестирования (на экране появляется таблица со словом «УСПЕХ»). Надеюсь, нас с вами ждет успех в изучении новой темы.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА: встать возле стеночки, пяточки придвинуть, плечи расправить, затылок и выступающие части лопаток прижать к стене, ровно глубоко вдохнуть, еще раз вдохнуть, выдохнуть (дыхательное упражнение рекомендуется проделать 4-5 раз).

IV. Работа по теме: Взаимодействие тел. Масса.

(записать на доске и учащиеся – в тетрадях)

Посмотрим эксперимент: шарик катится и сталкивается с с таким же шариком(покоющимся). Вы уже знаете, что если на тело действует другое тело, то оно изменяет свою скорость. Говорят, что первое тело подействовало на второе.
А что же происходит с шариком, который катится? Оказывается, он тоже изменил свою скорость. Говорят, что второе тело действует на первое.

Определение: Действие тел друг на друга называют взаимодействием. При взаимодействии оба тела меняют свою скорость!

(Учащиеся записывают в тетрадях.)

А теперь, я предлагаю вам разделиться на группы и поэкспериментировать самим. Выполнять опыты, отвечать на вопросы и делать выводы вы будете всей группой, а отчет сделает капитан вашей группы (выберите его заранее).

1 группа. Необходимо исследовать: как поведут себя шарики при взаимодействии?

Ход эксперимента

Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне. Поднесите желоб снизу горизонтально под шарики так, чтобы они «улеглись» по краям желоба. Далее желоб опускают: шарики столкнуться. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.

Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?

2 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться шарик после того как скатиться с наклонного желоба?

Ход эксперимента

Внизу у наклонного желоба сначала поставим на стол доску, потом насыплем песка. Необходимо измерить путь, который проделает шарик.

Поменяйте шарик на более тяжелый. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (какова длина пути) после скатывания с желоба? Почему?

3 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться цилиндр после того как с наклонного желоба скатиться шарик?

Ход эксперимента

Внизу наклонного желоба сначала положим более легкий цилиндр. Необходимо измерить путь, который проделает цилиндр.

Поменяйте цилиндр на более тяжелый. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении цилиндров (какова длина пути) после скатывания с желоба шарика? Почему?

После выполнения мини-экспериментов капитаны групп делают отчет по схеме:

  1. Что делали.
  2. Что наблюдали
  3. Результаты измерений
  4. Вывод.

И так выслушав, все группы, можно сделать общий вывод: Шарики разные и скорости их при взаимодействии тоже разные, причем скорость металлического шарика меньше скорости пластмассового шарика. Говорят, что одно тело тяжелее другого, более инертно (т. е. дольше стремится сохранить свою скорость), одно тело массивнее другого, т. е. имеет большую массу.

В результате взаимодействия оба тела могут изменить скорость!

Изменение скорости тел при их взаимодействии зависит от массы!

(На слайде презентации, учащиеся записывают в тетрадях)

Определение: Масса – это физическая величина, характеризующая инертность тела.

А про эту физическую величину мы поговорим на следующем уроке.

Чем больше масса тела, тем оно более инертно. Каждое тело имеет массу – капля воды, человек, Солнце, пылинка и т. д. Обозначение массы – m.

Единицы измерения массы в системе СИ: [m] = 1 кг.

Другие единицы измерения массы: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0, 001 кг; 1 мг = 0,000001 кг (см. форзац учебника).

 (Эталон массы изготовлен из платиново-иридиевого сплава, имеет форму цилиндра высотой примерно 39 мм, и хранится в городе Севре во Франции. С эталона изготовлены копии: в России хранится копия №12, в США – № 20)

V. Домашнее задание

§18 (вопросы к параграфу). И нам хотелось послушать про эталон массы на следующем уроке из ваших сообщений.

Тест «Инерция»

Вариант 1

1. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют…

Т. механическим движением.

У. инерцией.

B. движением тела.

2. Куда повернул трамвай, если пассажиры отклонились вправо?

К. Прямо по ходу движения автобуса.

Б. Направо

С. Налево.  

3. Куда падает споткнувшийся человек?

П. Вперед по ходу движения.

М. Налево.

Ф. Назад.  

4. Какая цистерна начинает движение?

И. 1.

Е. 2.

Ч. 3


5. Сколько времени летит гусь, если его скорость равна 120 км/ч, а путь 240 км?

 К. 20 ч

Л. 0,5 ч.

Х. 2 ч.

Э. 3 ч

Заполните таблицу ответов

Тест «Инерция»

Вариант 2

1. Что такое инерция?

Г. Свойство тел сохранять свою скорость.

У. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

В. Изменение скорости тела под действием других тел.

2. Если на тело не действуют никакие другие тела, то оно…

A. движется.

Ю. находится в покое.

С. находится в покое или движется равномерно и прямолинейно.  

3. Куда наклоняются пассажиры относительно автобуса, когда он поворачивает налево?

М. Прямо по ходу движения автобуса.

Б. Налево.

П. Направо.

4. В каком случае наблюдается проявление инерции?

 Ж. Камень падает на дно ущелья.

 Е. Пыль выбивают из ковра.

 Н. Мяч отскакивает от стенки.

5. Какой путь пройдет велосипедист, если он ехал 2 часа со скоростью 35км/ч?

К. 17,5 км

Л. 33 км

Х. 70 км

Э. 37 км

Заполните таблицу ответов

1 группа. Необходимо исследовать: как поведут себя шарики при взаимодействии?

Ход эксперимента: Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне. Поднесите желоб снизу горизонтально под шарики так, чтобы они «улеглись» по краям желоба. Далее желоб опускают: шарики столкнуться. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.

Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?

Отчет по схеме:

  1. Что делали.
  2. Что наблюдали
  3. Результаты измерений
  4. Вывод.

2 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться шарик после того как скатиться с наклонного желоба?

Ход эксперимента: Внизу у наклонного желоба сначала поставим на стол доску, потом насыплем песка. Необходимо измерить путь, который проделает шарик.

Поменяйте шарик на более тяжелый. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (какова длина пути) после скатывания с желоба? Почему?

Отчет по схеме:

  1. Что делали.
  2. Что наблюдали
  3. Результаты измерений
  4. Вывод.

3 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться цилиндр после того как с наклонного желоба скатиться шарик?

Ход эксперимента: Внизу наклонного желоба сначала положим более легкий цилиндр. Необходимо измерить путь, который проделает цилиндр.

Поменяйте цилиндр на более тяжелый. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении цилиндров (какова длина пути) после скатывания с желоба шарика? Почему?

Отчет по схеме:

  1. Что делали.
  2. Что наблюдали
  3. Результаты измерений
  4. Вывод.

Тесты по физике Инерция. Взаимодействие тел (7 класс)

Сложность: знаток.Последний раз тест пройден более 24 часов назад.

  1. Вопрос 1 из 10

    Инерцией называют явление

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 85% ответили правильно
    • 85% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Следующий вопросОтветить

  2. Вопрос 2 из 10

    В каком из названных здесь случаев тело движется с постоянной скоростью?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 71% ответили правильно
    • 71% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  3. Вопрос 3 из 10

    Какое из указанных тел движется по инерции?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 67% ответили правильно
    • 67% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  4. Вопрос 4 из 10

    Есть ли среди названных тел движущиеся по инерции:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 51% ответили правильно
    • 51% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  5. Вопрос 5 из 10

    Тормозной путь автомобиля равен 30 м. Что это значит?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 53% ответили правильно
    • 53% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  6. Вопрос 6 из 10

    На рисунке показаны: 1) тележка с упругой пластинкой, которую согнутой удерживает нить; 2) две тележки, между которыми находится такая же пластинка; 3) парусная лодка, на корме которой стоит вентилятор, направляющий поток воздуха на парус. Какие из этих тел придут в движение, если пережечь нити и включить вентилятор?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 58% ответили правильно
    • 58% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  7. Вопрос 7 из 10

    Куда наклоняются пассажиры относительно автобуса, когда он поворачивает налево?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 67% ответили правильно
    • 67% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  8. Вопрос 8 из 10

    В каком направлении упадёт человек, выпрыгнув на ходу из трамвая?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 59% участников
    • 41% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  9. Вопрос 9 из 10

    Изменится ли скорость движения тела, если действие других тел на него прекратится?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 59% участников
    • 41% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  10. Вопрос 10 из 10

    Если на тело не действуют никакие другие тела, то оно…

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 66% ответили правильно
    • 66% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

ТОП-3 тестакоторые проходят вместе с этим

Тесты по физике «Инерция» рассчитаны на учеников средней школы, которые самостоятельно готовятся к проверочным работам или текущим урокам по теме. Вопросы охватывают важные аспекты раздела: понятие «инерции», ее роль во взаимодействии тел. Подобранные ситуации интересны для учеников, так как регулярно наблюдаются в повседневной жизни. В некоторых заданиях ситуации проиллюстрированы рисунками. Для прохождения теста достаточно 10-15 минут.

Тест «Инерция. Взаимодействие тел» (7 класс) предполагает выполнение заданий разной сложности, что помогает объективно оценить знания.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.6. Всего получено оценок: 546.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Требование центростремительной силы

Как упоминалось ранее в этом уроке, объект, движущийся по кругу, испытывает ускорение. Даже если двигаться по периметру круга с постоянной скоростью, все равно происходит изменение скорости и, как следствие, ускорение. Это ускорение направлено к центру круга. И в соответствии со вторым законом движения Ньютона, объект, испытывающий ускорение, должен также испытывать чистую силу. Направление чистой силы совпадает с направлением ускорения.Итак, для объекта, движущегося по кругу, на него должна действовать внутренняя сила, вызывающая его внутреннее ускорение. Это иногда называют требованием центростремительной силы . Слово центробежный (не путать с F-словом центробежный ) означает поиск центра. Для кругового движения объекта существует результирующая сила, действующая к центру, которая заставляет объект искать центр.

Чтобы понять важность центростремительной силы, важно хорошо понимать первый закон движения Ньютона — закон инерции .Закон инерции гласит, что …

… движущиеся объекты имеют тенденцию оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на них не действует неуравновешенная сила.

Согласно первому закону движения Ньютона, это естественная тенденция всех движущихся объектов продолжать движение в том же направлении, в котором они движутся … если на объект не действует неуравновешенная сила, отклоняющая его движение от прямого. -строчный путь.Движущиеся объекты будут естественно двигаться по прямым линиям; неуравновешенная сила требуется только для того, чтобы заставить его повернуться. Таким образом, для движения объектов по кругу требуется наличие неуравновешенной силы.


Инерция, сила и ускорение для пассажира автомобиля

Идея, выраженная законом инерции Ньютона, не должна нас удивлять. Мы сталкиваемся с этим феноменом инерции почти каждый день, когда водим автомобиль.Например, представьте, что вы пассажир в машине на светофоре. Индикатор загорится зеленым, и водитель начнет ускоряться, не покидая места. Автомобиль начинает ускоряться вперед, но относительно сиденья, на котором вы находитесь, начинает наклоняться назад. Ваше тело в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в покое. Это один из аспектов закона инерции — «покоящиеся объекты стремятся оставаться в покое». Когда колеса автомобиля вращаются, создавая прямую силу на машине и вызывая ускорение вперед, ваше тело стремится оставаться на месте.Вам определенно может показаться, что ваше тело испытывает обратную силу, заставляющую его ускоряться в обратном направлении. Тем не менее, вам будет сложно определить такую ​​обратную силу на вашем теле. На самом деле нет ни одного. Ощущение отбрасывания назад — это просто тенденция вашего тела сопротивляться ускорению и оставаться в состоянии покоя. Автомобиль ускоряется из-под вашего тела, оставляя у вас ложное ощущение, что вас толкают назад.

А теперь представьте, что вы находитесь в той же машине, которая движется с постоянной скоростью, приближаясь к светофору.Водитель нажимает на тормоза, колеса машины блокируются, и машина начинает заносить до полной остановки. На движущийся вперед автомобиль действует сила, направленная назад, а затем на автомобиль происходит ускорение назад. Однако ваше тело, находясь в движении, имеет тенденцию продолжать движение, пока машина буксует до полной остановки. Вам наверняка может показаться, что ваше тело испытывает силу, направленную вперед, заставляя его ускоряться вперед. Тем не менее, вам снова будет трудно определить такую ​​прямую силу на вашем теле.На самом деле нет физического объекта, ускоряющего вас вперед. Ощущение того, что вас выбрасывает вперед, — это просто тенденция вашего тела сопротивляться замедлению и оставаться в состоянии поступательного движения. Это второй аспект закона инерции Ньютона — «движущийся объект стремится оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении …». Неуравновешенная сила, действующая на автомобиль, заставляет автомобиль замедляться, в то время как ваше тело продолжает движение вперед. Вы снова остаетесь с ложным ощущением, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

Эти два сценария вождения представлены на следующем рисунке.

В каждом случае — трогание автомобиля с места и торможение движущегося автомобиля до остановки — направление, на которое наклоняются пассажиры, противоположно направлению ускорения. Это просто результат инерции пассажира — тенденции сопротивляться ускорению. Наклон пассажира — это не ускорение само по себе, а, скорее, тенденция поддерживать состояние движения, пока автомобиль ускоряется.Тенденция тела пассажира поддерживать состояние покоя или движения, в то время как окружающая среда (автомобиль) ускоряется, часто неверно истолковывается как ускорение. Это становится особенно проблематичным, когда мы рассматриваем третий возможный опыт инерции пассажира в движущемся автомобиле — левый поворот.

Предположим, что на следующем этапе вашего пути водитель автомобиля делает резкий поворот налево с постоянной скоростью. Во время поворота машина движется по круговой траектории.То есть машина заметает четверть круга. Сила трения, действующая на повернутые колеса автомобиля, вызывает несбалансированную силу на автомобиль и последующее ускорение. Неуравновешенная сила и ускорение направлены к центру круга, вокруг которого поворачивается автомобиль. Однако ваше тело находится в движении и имеет тенденцию оставаться в движении. Именно инерция вашего тела — тенденция сопротивляться ускорению — заставляет его продолжать движение вперед. Пока машина ускоряется внутрь, вы продолжаете движение по прямой.Если вы сидите с пассажирской стороны автомобиля, то в конечном итоге внешняя дверь автомобиля ударит вас, когда машина повернет внутрь. Это явление может заставить вас думать, что вы ускоряетесь от центра круга. На самом деле вы продолжаете свой прямой инерционный путь, касающийся окружности, в то время как машина ускоряется из-под вас. Ощущение внешней силы и внешнего ускорения — ложное ощущение. Нет физического объекта, способного вытолкнуть вас наружу.Вы просто испытываете тенденцию вашего тела продолжать свой путь, касающийся круговой траектории, по которой поворачивает автомобиль. Вы снова остаетесь с ложным ощущением, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

Центростремительная сила и изменение направления

Любой объект, движущийся по кругу (или по круговой траектории), испытывает центростремительную силу .То есть существует некоторая физическая сила, толкающая или притягивающая объект к центру круга. Это требование центростремительной силы. Слово центростремительный — это просто прилагательное, используемое для описания направления силы. Мы не вводим новый тип силы , а скорее описываем направление результирующей силы, действующей на объект, который движется по кругу. Каким бы ни был объект, если он движется по кругу, на него действует некоторая сила, которая заставляет его отклоняться от своего прямолинейного пути, ускоряться внутрь и двигаться по круговой траектории.Ниже показаны три таких примера центростремительной силы.

Когда автомобиль совершает поворот, сила трения, действующая на повернутые колеса автомобиля, создает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

Когда ведро с водой привязано к веревке и вращается по кругу, сила натяжения, действующая на ведро, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

Когда Луна вращается вокруг Земли, сила тяжести, действующая на Луну, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

Центростремительная сила для равномерного кругового движения изменяет направление объекта без изменения его скорости. Идея о том, что неуравновешенная сила может изменить направление вектора скорости, но не его величину, может показаться немного странной.Как такое могло быть? Есть несколько способов подойти к этому вопросу. Один из подходов включает анализ движения с точки зрения работы-энергии. Вспомните из блока 5 Физического класса, что работает сила , действующая на объект, вызывая смещение . Объем работы, проделанной над объектом, находится с помощью уравнения

Работа = Сила * смещение * косинус (Тета)

, где Theta в уравнении представляет собой угол между силой и смещением.Поскольку центростремительная сила действует на объект, движущийся по кругу с постоянной скоростью, сила всегда действует внутрь, поскольку скорость объекта направлена ​​по касательной к окружности. Это означало бы, что сила всегда направлена ​​перпендикулярно направлению смещения объекта. Угол Theta в приведенном выше уравнении равен 90 градусам, а косинус 90 градусов равен 0. Таким образом, работа, совершаемая центростремительной силой в случае равномерного кругового движения, равна 0 Джоулей. Вспомните также из Раздела 5 Класса физики, что, когда над объектом не работают внешние силы, общая механическая энергия (потенциальная энергия плюс кинетическая энергия) объекта остается постоянной.Таким образом, если объект движется по горизонтальному кругу с постоянной скоростью, центростремительная сила не работает и не может изменить общую механическую энергию объекта. По этой причине кинетическая энергия и, следовательно, скорость объекта останутся постоянными. Сила действительно может ускорить объект, изменив его направление, но не может изменить его скорость. Фактически, всякий раз, когда неуравновешенная центростремительная сила действует перпендикулярно направлению движения, скорость объекта остается постоянной.Чтобы неуравновешенная сила изменила скорость объекта, должна быть составляющая силы в направлении (или противоположном) направлении движения объекта.

Применение векторных компонентов и второго закона Ньютона

Второй подход к этому вопросу о том, почему центростремительная сила вызывает изменение направления, но не изменение скорости, включает компоненты вектора и второй закон Ньютона.Следующий воображаемый сценарий будет использован, чтобы проиллюстрировать эту мысль.

Предположим, что на местной ледяной фабрике кусок льда выскользнул из морозильной камеры, и механический рычаг приложил силу, чтобы ускорить его по ледяной поверхности, свободной от трения. На прошлой неделе механическая рука вышла из строя и произвольно давила на себя. Ниже показаны различные направления сил, действующих на движущуюся глыбу льда. В каждом случае наблюдайте за силой по сравнению с направлением движения ледяного блока и прогнозируйте, будет ли сила ускоряться, замедляться или не влиять на скорость блока.Используйте векторные компоненты, чтобы делать свои прогнозы. Затем проверьте свои ответы, нажав на кнопку.

Физическое положение Ускорить, замедлить или не повлиять на скорость? Пояснение

а.

г.

г.

г.

e.

Приведенные выше примеры показывают, что сила способна замедлять или ускорять объект, только когда есть компонент, направленный в том же или противоположном направлении, что и движение объекта. В случае е вертикальная сила не изменяет горизонтальное движение.Иногда говорят, что перпендикулярные компоненты движения не зависят друг от друга. Вертикальная сила не может повлиять на горизонтальное движение.


Подводя итог, объект при равномерном круговом движении испытывает внутреннюю чистую силу. Эту внутреннюю силу иногда называют центростремительной силой, где центростремительная сила описывает ее направление. Без этой центростремительной силы объект никогда не мог бы изменить свое направление. Тот факт, что центростремительная сила направлена ​​перпендикулярно касательной скорости, означает, что сила может изменять направление вектора скорости объекта без изменения его величины.

Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашей интерактивной программы «Равномерное круговое движение» и / или интерактивной программы «Гоночная трасса». Вы можете найти их в разделе Physics Interactives на нашем веб-сайте.Оба интерактивных модуля позволяют учащемуся интерактивно исследовать чистую силу для объекта, движущегося по кругу.


Проверьте свое понимание

Для вопросов # 1- # 5: Объект движется в направлении по часовой стрелке по кругу с постоянной скоростью. Используйте свое понимание концепций скорости, ускорения и силы, чтобы ответить на следующие пять вопросов.Используйте диаграмму, показанную справа. Нажмите кнопку, чтобы проверить свои ответы.

1. Какой вектор ниже представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке A на окружности?

2. Какой вектор ниже представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке C на окружности?

3. Какой вектор ниже представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке B на окружности?

4.Какой вектор ниже представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке C на окружности?

5. Какой вектор ниже представляет направление вектора ускорения, когда объект находится в точке B на окружности?


6. Рекс Вещи и Дорис заперта на свидание. Рекс быстро поворачивает направо.Дорис начинает скользить по виниловому сиденью (которое Рекс предварительно отполировал и отполировал) и сталкивается с Рексом. Чтобы преодолеть неловкость ситуации, Рекс и Дорис начинают обсуждать физику только что испытанного движения. Рекс предполагает, что объекты, движущиеся по кругу, испытывают внешнюю силу. Таким образом, когда поворот был сделан, Дорис испытала внешнюю силу, которая подтолкнула ее к Рексу. Дорис не соглашается, утверждая, что объекты, движущиеся по кругу, испытывают внутреннюю силу. В этом случае, по словам Дорис, Рекс двигался по кругу из-за того, что дверь толкала его внутрь.Дорис не двигалась по кругу, поскольку не было силы, толкающей ее внутрь; она просто продолжала двигаться по прямой, пока не столкнулась с Рексом. Кто прав? Аргументируйте одну из этих двух позиций.


7. Кара Лотт тренируется в зимнем вождении на стоянке GBS. Кара поворачивает руль, чтобы повернуть налево, но ее машина продолжает движение по льду по прямой. Учитель A и учитель B наблюдали за этим явлением.Учитель А утверждает, что отсутствие силы трения между шинами и льдом приводит к балансу сил, который заставляет автомобиль двигаться по прямой. Учитель Б утверждает, что лед оказывал внешнюю силу на шину, чтобы уравновесить поворотную силу и, таким образом, удерживать машину, движущуюся по прямой. Какой учитель (А или Б) учитель физики? ______ Объясните ошибочность аргумента другого учителя.


Характеристики движения снаряда

Как обсуждалось ранее в этом уроке, снаряд — это объект, на который действует единственная сила тяжести.Многие снаряды совершают не только вертикальное движение, но и горизонтальное движение. То есть, двигаясь вверх или вниз, они также перемещаются горизонтально. Есть две составляющие движения снаряда — горизонтальное и вертикальное движение. А поскольку перпендикулярные составляющие движения независимы друг от друга, эти две составляющие движения можно (и нужно) обсуждать отдельно. Цель этой части урока — обсудить горизонтальную и вертикальную составляющие движения снаряда; особое внимание будет уделено наличию / отсутствию сил, ускорений и скорости.


Снаряды горизонтального пуска

Давайте вернемся к нашему мысленному эксперименту , проведенному ранее в этом уроке. Представьте пушечное ядро, которое пушка проецирует горизонтально с вершины очень высокого утеса. В отсутствие гравитации ядро ​​продолжало бы горизонтальное движение с постоянной скоростью. Это соответствует закону инерции. Более того, если просто упасть из состояния покоя в присутствии силы тяжести, пушечное ядро ​​ускорится вниз, набрав скорость в 9 единиц.8 м / с каждую секунду. Это согласуется с нашей концепцией свободно падающих объектов, ускоряющихся со скоростью, известной как ускорение свободного падения .

Если наш мысленный эксперимент продолжается и мы проецируем пушечное ядро ​​горизонтально в присутствии силы тяжести, то пушечное ядро ​​будет поддерживать то же горизонтальное движение, что и раньше, — постоянную горизонтальную скорость. Кроме того, сила тяжести воздействует на пушечное ядро, вызывая такое же вертикальное движение, как и раньше — ускорение вниз.Пушечное ядро ​​падает на такое же расстояние, как и при падении из состояния покоя (см. Диаграмму ниже). Однако наличие силы тяжести не влияет на горизонтальное движение снаряда. Сила тяжести действует вниз и не может изменить горизонтальное движение. Чтобы вызвать горизонтальное ускорение, должна быть горизонтальная сила. (И мы знаем, что на снаряды действует только вертикальная сила.) Вертикальная сила действует перпендикулярно горизонтальному движению и не влияет на него, поскольку перпендикулярные компоненты движения независимы друг от друга.Таким образом, снаряд движется с постоянной горизонтальной скоростью и вертикальным ускорением вниз .

Приведенную выше информацию можно обобщить в следующей таблице.

горизонтальный Движение Вертикальный Движение
Силы (Присутствует? — Да или Нет)

(Если есть, то какой?)

 Нет да

Сила тяжести действует вниз

Разгон (Присутствует? — Да или Нет)

(Если есть, то какой?)

 Нет да

«g» меньше 9.8 м / с / с

Скорость (Постоянный или изменяющийся?) Постоянный Изменение

(на 9,8 м / с каждую секунду)


Негоризонтально запущенные снаряды

Теперь предположим, что наша пушка направлена ​​вверх и стреляет под углом к ​​горизонту с той же скалы.В отсутствие силы тяжести (т.е. если предположить, что переключатель силы тяжести может быть выключен ) снаряд снова будет двигаться по прямолинейному инерционному пути. Движущийся объект продолжил бы движение с постоянной скоростью в том же направлении, если бы не было неуравновешенной силы. Так обстоит дело с объектом, движущимся в пространстве в отсутствие силы тяжести. Однако, если переключатель силы тяжести можно было бы повернуть на так, чтобы пушечное ядро ​​действительно было снарядом, то объект снова на упал бы в свободном падении на ниже этого прямолинейного инерциального пути.Фактически, снаряд будет лететь по параболической траектории . Сила тяжести, направленная вниз, будет действовать на пушечное ядро, вызывая такое же вертикальное движение, как и раньше — ускорение вниз. Пушечное ядро ​​за каждую секунду падает на такое же расстояние, как и при падении из состояния покоя (см. Диаграмму ниже). Еще раз, наличие силы тяжести не влияет на горизонтальное движение снаряда. Снаряд по-прежнему перемещается на такое же горизонтальное расстояние за каждую секунду полета, как и при выключенном гравитационном переключателе .Сила тяжести является вертикальной и не влияет на горизонтальное движение; перпендикулярные составляющие движения не зависят друг от друга.

В заключение, снаряды движутся по параболической траектории из-за того факта, что направленная вниз сила тяжести ускоряет их вниз от их прямой, свободной от гравитации траектории. Эта направленная вниз сила и ускорение приводят к смещению вниз из положения, в котором объект находился бы, если бы не было силы тяжести.Сила тяжести не влияет на горизонтальную составляющую движения; Снаряд поддерживает постоянную горизонтальную скорость, поскольку на него не действуют горизонтальные силы.

Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom.Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего симулятора движения снаряда. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Симулятор позволяет в интерактивном режиме исследовать концепции движения снаряда. Измените высоту, измените угол, измените скорость и запустите снаряд.


Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание снарядов, чтобы ответить на следующие вопросы.Когда закончите, нажмите кнопку, чтобы просмотреть свои ответы.

1. Рассмотрите эти диаграммы, отвечая на следующие вопросы.

Какая диаграмма (если есть) может представлять …

а. … начальная горизонтальная скорость?

г. … начальная вертикальная скорость?

г. … горизонтальное ускорение?

г. … вертикальное ускорение?

e…. чистая сила?

2. Предположим, что снегоход оборудован ракетной установкой, которая может запускать сферу вертикально (относительно снегохода). Если снегоход находится в движении и запускает ракету и после запуска сохраняет постоянную горизонтальную скорость, то где же приземлится ракета (не считая сопротивления воздуха)?

а.перед снегоходом

г. за снегоходом

г. в снегоходе


3. Предположим, что спасательный самолет бросает пакет помощи, когда он движется с постоянной горизонтальной скоростью на большой высоте. Если предположить, что сопротивление воздуха незначительно, где приземлится пакет помощи по отношению к самолету?

а.под самолетом и за ним.

г. непосредственно под самолетом

г. под самолетом и впереди него


10,4 Момент инерции и вращательной кинетической энергии — University Physics Volume 1

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите разницу между вращательной и поступательной кинетической энергией
  • Определите физическую концепцию момента инерции в терминах распределения массы от оси вращения
  • Объясните, как момент инерции твердых тел влияет на их кинетическую энергию вращения
  • Использование сохранения механической энергии для анализа систем, подвергающихся как вращению, так и поступательному перемещению
  • Вычислить угловую скорость вращающейся системы при потерях энергии из-за неконсервативных сил

До сих пор в этой главе мы работали с кинематикой вращения: описанием движения вращающегося твердого тела с фиксированной осью вращения.В этом разделе мы определяем две новые величины, которые полезны для анализа свойств вращающихся объектов: момент инерции и кинетическая энергия вращения. Определив эти свойства, мы получим два важных инструмента, которые нам понадобятся для анализа динамики вращения.

Кинетическая энергия вращения

Любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Мы знаем, как рассчитать это для тела, совершающего поступательное движение, но как насчет твердого тела, совершающего вращение? Это может показаться сложным, потому что каждая точка твердого тела имеет разную скорость.Однако мы можем использовать угловую скорость — которая одинакова для всего твердого тела — для выражения кинетической энергии вращающегося объекта. (Рисунок) показывает пример очень энергичного вращающегося тела: электрический точильный камень, приводимый в движение двигателем. Когда точильный камень выполняет свою работу, летят искры, возникает шум и вибрация. Эта система обладает значительной энергией, в том числе в виде тепла, света, звука и вибрации. Однако большая часть этой энергии находится в форме кинетической энергии вращения .

Рисунок 10.17 Кинетическая энергия вращения точильного камня преобразуется в тепло, свет, звук и вибрацию. (Источник: Захари Дэвид Белл, ВМС США)

Энергия во вращательном движении — не новая форма энергии; скорее, это энергия, связанная с вращательным движением, такая же, как кинетическая энергия в поступательном движении. Однако, поскольку кинетическая энергия задается

, а скорость — это величина, которая различается для каждой точки вращающегося тела вокруг оси, имеет смысл найти способ записать кинетическую энергию через переменную

, который одинаков для всех точек твердого вращающегося тела.Для одиночной частицы, вращающейся вокруг фиксированной оси, это легко вычислить. Мы можем связать угловую скорость с величиной поступательной скорости, используя соотношение

, где r — расстояние частицы от оси вращения, а

— его тангенциальная скорость. Подставляя в уравнение для кинетической энергии, находим

В случае твердого вращающегося тела мы можем разделить любое тело на большое количество меньших масс, каждая из которых имеет массу

и расстояние до оси вращения

, так что общая масса тела равна сумме индивидуальных масс:

.Каждая меньшая масса имеет тангенциальную скорость

, где на данный момент мы опустили индекс t . Полная кинетическая энергия твердого вращающегося тела

и с

для всех масс,

Единицы измерения (Рисунок) — джоули (Дж). Уравнение в этой форме полное, но неудобное; нам нужно найти способ его обобщить.

Момент инерции

Если мы сравним (рисунок) с тем, как мы записали кинетическую энергию в работе и кинетической энергии, то

, это говорит о том, что у нас есть новая переменная вращения, которую нужно добавить к нашему списку наших отношений между переменными вращения и поступательными переменными.Количество

— аналог массы в уравнении кинетической энергии вращения. Это новый важный термин для обозначения вращательного движения. Эта величина называется моментом инерции I , с единицей измерения

:

А пока оставим выражение в форме суммирования, представляющее момент инерции системы точечных частиц, вращающихся вокруг фиксированной оси. Отметим, что момент инерции одиночной точечной частицы относительно фиксированной оси просто равен

, где r — расстояние от точечной частицы до оси вращения.В следующем разделе мы исследуем интегральную форму этого уравнения, которую можно использовать для вычисления момента инерции некоторых твердых тел правильной формы.

Момент инерции — это количественная мера инерции вращения, как и в поступательном движении, а масса — это количественная мера линейной инерции, то есть чем массивнее объект, тем больше у него инерции и тем больше у него сопротивление изменению линейной скорости. Точно так же, чем больше момент инерции твердого тела или системы частиц, тем больше его сопротивление изменению угловой скорости вокруг фиксированной оси вращения.Интересно посмотреть, как момент инерции изменяется с r, расстоянием до оси вращения массовых частиц (рисунок). Твердые тела и системы частиц с большей массой, сосредоточенные на большем расстоянии от оси вращения, имеют большие моменты инерции, чем тела и системы той же массы, но сосредоточенные около оси вращения. Таким образом, мы можем видеть, что полый цилиндр имеет большую инерцию вращения, чем твердый цилиндр той же массы при вращении вокруг оси, проходящей через центр.Подставляя (рисунок) в (рисунок), выражение для кинетической энергии вращающегося твердого тела принимает вид

Из этого уравнения видно, что кинетическая энергия вращающегося твердого тела прямо пропорциональна моменту инерции и квадрату угловой скорости. Это используется в устройствах накопления энергии маховик , которые предназначены для хранения большого количества кинетической энергии вращения. Многие автопроизводители сейчас тестируют в своих автомобилях маховик-накопители энергии, такие как маховик или система рекуперации кинетической энергии, показанные на (Рисунок).

Рисунок 10.18 Маховик KERS (система рекуперации кинетической энергии), используемый в автомобилях. (кредит: «cmonville» / Flickr)

Вращательные и поступательные величины кинетической энергии и инерции приведены на (Рисунок). Столбец отношений не включен, потому что не существует константы, на которую мы могли бы умножить вращательную величину, чтобы получить поступательную величину, как это можно сделать для переменных на (рисунок).

Вращательная и поступательная кинетическая энергия и инерция
ротационный Трансляционный

Пример

Момент инерции системы частиц

Шесть маленьких шайб расположены на расстоянии 10 см друг от друга на стержне незначительной массы и 0.Длина 5 м. Масса каждой шайбы — 20 г. Стержень вращается вокруг оси, расположенной на расстоянии 25 см, как показано на (Рисунок). а) Каков момент инерции системы? (b) Если снять две ближайшие к оси шайбы, каков момент инерции остальных четырех шайб? (c) Если система с шестью шайбами ​​вращается со скоростью 5 об / с, какова ее кинетическая энергия вращения?

Рисунок 10.19 Шесть шайб расположены на расстоянии 10 см друг от друга на стержне незначительной массы и вращаются вокруг вертикальной оси.
Стратегия
  1. Мы используем определение момента инерции для системы частиц и выполняем суммирование, чтобы оценить эту величину. Все массы одинаковы, поэтому мы можем поставить это количество перед символом суммирования.
  2. Делаем аналогичный расчет.
  3. Подставим результат из (а) в выражение для кинетической энергии вращения.
Решение

  1. .

  2. .

  3. .

Значение

Мы можем видеть индивидуальные вклады в момент инерции. Массы, близкие к оси вращения, вносят очень небольшой вклад. Когда мы их сняли, это очень мало повлияло на момент инерции.

В следующем разделе мы обобщаем уравнение суммирования для точечных частиц и разрабатываем метод вычисления моментов инерции для твердых тел. На данный момент, однако, (рисунок) дает значения инерции вращения для обычных форм объектов вокруг заданных осей.

Рисунок 10.20. Значения инерции вращения для обычных форм объектов.

Применение кинетической энергии вращения

Теперь давайте применим идеи вращательной кинетической энергии и таблицы моментов инерции, чтобы получить представление об энергии, связанной с несколькими вращающимися объектами. Следующие ниже примеры также помогут вам освоить эти уравнения. Во-первых, давайте рассмотрим общую стратегию решения проблем с вращательной энергией.

Стратегия решения проблем: энергия вращения

  1. Определите, какая энергия или работа задействованы во вращении.
  2. Определите интересующую систему. Обычно помогает набросок.
  3. Проанализируйте ситуацию, чтобы определить виды работы и задействованные энергии.
  4. Если нет потерь энергии из-за трения и других неконсервативных сил, механическая энергия сохраняется, то есть

    .

  5. Если присутствуют неконсервативные силы, механическая энергия не сохраняется, и другие формы энергии, такие как тепло и свет, могут входить в систему или выходить из нее.Определите, что они собой представляют, и при необходимости рассчитайте их.
  6. По возможности исключите термины, чтобы упростить алгебру.
  7. Оцените численное решение, чтобы увидеть, имеет ли оно смысл в физической ситуации, представленной в формулировке задачи.

Пример

Расчет энергии вертолета

Типичный небольшой спасательный вертолет имеет четыре лопасти: каждая длиной 4,00 м и массой 50,0 кг ((Рисунок)). Лопасти можно представить как тонкие стержни, которые вращаются вокруг одного конца оси, перпендикулярной их длине.Вертолет имеет полную массу в снаряженном состоянии 1000 кг. (а) Рассчитайте кинетическую энергию вращения лопастей, когда они вращаются со скоростью 300 об / мин. (b) Рассчитайте поступательную кинетическую энергию вертолета, когда он летит со скоростью 20,0 м / с, и сравните ее с энергией вращения лопастей.

Рис. 10.21 (a) Эскиз четырехлопастного вертолета. (b) Спасательная операция на воде с участием вертолета спасательной службы Окленда Вестпак. (кредит b: «111 Emergency» / Flickr)
Стратегия

Вращательная и поступательная кинетические энергии могут быть вычислены по их определениям.Формулировка задачи дает все необходимые константы для вычисления выражений для вращательной и поступательной кинетической энергии.

Решение
  1. Кинетическая энергия вращения равна

    Мы должны преобразовать угловую скорость в радианы в секунду и вычислить момент инерции, прежде чем мы сможем найти K . Угловая скорость

    это

    Момент инерции одной лопасти — это момент инерции тонкого стержня, вращающегося вокруг своего конца, указанного на (Рисунок).Полное значение I в четыре раза больше этого момента инерции, потому что имеется четыре лопасти. Таким образом,

    Вход

    и I в выражение для кинетической энергии вращения дает

  2. Вводя данные значения в уравнение для поступательной кинетической энергии, получаем

    Чтобы сравнить кинетические энергии, мы берем отношение поступательной кинетической энергии к вращательной кинетической энергии.Это соотношение составляет

Значение

Отношение поступательной энергии к вращательной кинетической энергии составляет всего 0,380. Это соотношение говорит нам о том, что большая часть кинетической энергии вертолета находится в его вращающихся лопастях.

Пример

Энергия в бумеранге

Человек бросает бумеранг в воздух со скоростью 30,0 м / с под углом

относительно горизонтали ((рисунок)).Он имеет массу 1,0 кг и вращается со скоростью 10,0 об / с. Момент инерции бумеранга равен

.

где

. а) Какова полная энергия бумеранга, когда он покидает руку? б) Насколько высоко бумеранг идет от высоты руки, если не учитывать сопротивление воздуха?

Рисунок 10.22 Бумеранг подбрасывается в воздух под начальным углом

.

Стратегия

Мы используем определения вращательной и линейной кинетической энергии, чтобы найти полную энергию системы.Задача состоит в том, чтобы пренебречь сопротивлением воздуха, поэтому нам не нужно беспокоиться о потере энергии. В части (b) мы используем закон сохранения механической энергии, чтобы найти максимальную высоту бумеранга.

Решение
  1. Момент инерции:

    . Угловая скорость:

    . Таким образом, кинетическая энергия вращения равна

    Поступательная кинетическая энергия

    Таким образом, полная энергия в бумеранге равна

  2. Мы используем консервацию механической энергии.Поскольку бумеранг запускается под углом, нам нужно записать полную энергию системы в терминах ее линейной кинетической энергии, используя скорость в направлениях x и y . Полная энергия, когда бумеранг покидает руку, составляет

    Полная энергия на максимальной высоте

    За счет сохранения механической энергии,

    , так что после отмены подобных условий мы имеем

    с

    , находим

Значение

В части (b) решение демонстрирует, что сохранение энергии является альтернативным методом решения проблемы, которая обычно решается с помощью кинематики.В отсутствие сопротивления воздуха кинетическая энергия вращения не учитывалась при расчете максимальной высоты.

Проверьте свое понимание

Винт атомной подводной лодки имеет момент инерции

. Если погружной гребной винт имеет скорость вращения 4,0 об / с при выключенном двигателе, какова скорость вращения гребного винта через 5,0 с, когда водонепроницаемость системы снизилась на 50 000 Дж?

[show-answer q = ”fs-id1167133407380 ″] Показать решение [/ show-answer]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167133407380 ″]

Начальная кинетическая энергия вращения гребного винта

.

При 5,0 с новая кинетическая энергия вращения гребного винта составляет

.

, а новая угловая скорость —

, что составляет 3,58 об / с.

[/ hidden-answer]

Сводка

  • Кинетическая энергия вращения — это кинетическая энергия вращения вращающегося твердого тела или системы частиц, которая определяется выражением

    , где I — момент инерции или «вращательная масса» твердого тела или системы частиц.

  • Момент инерции системы точечных частиц, вращающихся вокруг фиксированной оси, равен

    , где

    — масса точечной частицы, а

    — расстояние от точечной частицы до оси вращения. Из-за

    , момент инерции увеличивается как квадрат расстояния до фиксированной оси вращения. Момент инерции — это вращательный аналог массы при линейном движении.

  • В системах, которые одновременно вращаются и поступательно, можно использовать сохранение механической энергии, если нет действующих неконсервативных сил. Полная механическая энергия сохраняется и является суммой вращательной и поступательной кинетической энергии и гравитационной потенциальной энергии.

Концептуальные вопросы

Что, если бы другая планета того же размера, что и Земля, была выведена на орбиту вокруг Солнца вместе с Землей. Будет ли момент инерции системы увеличиваться, уменьшаться или оставаться прежним?

Твердая сфера вращается вокруг своей оси с постоянной скоростью.Другая полая сфера той же массы и радиуса вращается вокруг своей оси через центр с той же скоростью вращения. Какая сфера имеет большую кинетическую энергию вращения?

[показывать-ответ q = ”fs-id1167133686306 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167133686306 ″]

Полая сфера, поскольку масса распределена дальше от оси вращения.

[/ hidden-answer]

Проблемы

Система точечных частиц показана на следующем рисунке.Каждая частица имеет массу 0,3 кг, и все они лежат в одной плоскости. а) Каков момент инерции системы относительно данной оси? (b) Если система вращается со скоростью 5 об / с, какова ее кинетическая энергия вращения?

(a) Рассчитайте кинетическую энергию вращения Земли вокруг своей оси. б) Какова кинетическая энергия вращения Земли на ее орбите вокруг Солнца?

[show-answer q = ”fs-id1167133871955 ″] Показать решение [/ show-answer]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167133871955 ″]

а.

г.

[/ hidden-answer]

Рассчитайте кинетическую энергию вращения колеса мотоцикла весом 12 кг, если его угловая скорость составляет 120 рад / с, а его внутренний радиус равен 0,280 м, а внешний радиус — 0,330 м.

Бейсбольный питчер бросает мяч движением, при котором предплечье вращается вокруг локтевого сустава, а также другие движения. Если линейная скорость мяча относительно локтевого сустава составляет 20,0 м / с на расстоянии 0.480 м от сустава и момент инерции предплечья

, какова кинетическая энергия вращения предплечья?

[показывать-ответ q = ”fs-id1167133328943 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167133328943 ″]

[/ hidden-answer]

Дайвер делает сальто во время ныряния, подвернув конечности. Если ее кинетическая энергия вращения равна 100 Дж, а момент инерции в складке равен

, какова ее частота вращения во время сальто?

Самолет входит на посадку на высоте 300 метров, пропеллер падает.Самолет летит со скоростью 40,0 м / с по горизонтали. Пропеллер имеет скорость вращения 20 об / с, момент инерции

.

, а массой 200 кг. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. а) С какой поступательной скоростью пропеллер ударяется о землю? (б) Какова частота вращения гребного винта при ударе?

[показывать-ответ q = ”fs-id1167132287070 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167132287070 ″]

а.

;
г.Скорость вращения винта остается прежней — 20 об / с.

[/ hidden-answer]

Если сопротивление воздуха присутствует в предыдущей задаче и снижает кинетическую энергию вращения воздушного винта при ударе на 30%, какова скорость вращения воздушного винта при ударе?

Нейтронная звезда массы

и радиусом 10 км вращается с периодом 0,02 секунды. Какова его кинетическая энергия вращения?

[показывать-ответ q = ”fs-id1167132279482 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1167132279482 ″]

[/ hidden-answer]

Электрическая шлифовальная машина, состоящая из вращающегося диска массой 0.7 кг и радиусом 10 см вращается со скоростью 15 об / сек. При нанесении на грубую деревянную стену скорость вращения уменьшается на 20%. а) Какова конечная кинетическая энергия вращения вращающегося диска? б) Насколько уменьшилась его кинетическая энергия вращения?

Система состоит из диска массой 2,0 кг и радиусом 50 см, на котором установлен кольцевой цилиндр массой 1,0 кг с внутренним радиусом 20 см и внешним радиусом 30 см (см. Ниже). Система вращается вокруг оси через центр диска и кольцевой цилиндр со скоростью 10 об / с.а) Каков момент инерции системы? б) Какова его кинетическая энергия вращения?

[показать-ответ q = ”535401 ″] Показать ответ [/ раскрыть-ответ]
[скрытый-ответ a =” 535401 ″] а.

; б.

[/ hidden-answer]

Глоссарий

момент инерции
вращательная масса твердого тела, которая относится к тому, насколько легко или сложно будет изменить угловую скорость вращающегося твердого тела
кинетическая энергия вращения
кинетическая энергия от вращения объекта; это часть его полной кинетической энергии

2.1 Относительное движение, расстояние и смещение — Физика

Наше изучение физики начинается с кинематики — изучения движения без учета его причин. Куда бы вы ни посмотрели, объекты движутся. Все, от игры в теннис до полета космического зонда над планетой Нептун, связано с движением. Когда вы отдыхаете, ваше сердце перемещает кровь по венам. Даже в неодушевленных предметах атомы всегда движутся.

Как узнать, что что-то движется? Местоположение объекта в любой момент времени — это его положение.Точнее, нужно указать его положение относительно удобной системы отсчета. Земля часто используется в качестве системы отсчета, и мы часто описываем положение объекта по отношению к неподвижным объектам в этой системе отсчета. Например, запуск ракеты можно описать с точки зрения положения ракеты по отношению к Земле в целом, а положение профессора можно описать с точки зрения ее положения по отношению к соседней белой доске. В других случаях мы используем системы отсчета, которые не являются стационарными, но движутся относительно Земли.Например, чтобы описать положение человека в самолете, мы используем самолет, а не Землю в качестве системы отсчета. (См. Рис. 2.2.) Таким образом, вы можете знать только, насколько быстро и в каком направлении изменяется положение объекта на фоне чего-то еще, что либо не движется, либо движется с известной скоростью и направлением. Система отсчета — это система координат, в которой описывается положение объектов.

Ваш класс можно использовать в качестве ориентира. В классе стены не двигаются.Ваше движение, когда вы идете к двери, можно измерить на неподвижном фоне стен классной комнаты. Вы также можете сказать, движутся ли другие предметы в классе, например, ваши одноклассники входят в класс или книга падает со стола. Вы также можете сказать, в каком направлении что-то движется в классе. Вы можете сказать: «Учитель идет к двери». Ваша система отсчета позволяет вам определять не только то, что что-то движется, но и направление движения.

Вы также можете служить ориентиром для движения других.Если вы остались сидеть, когда ваши одноклассники выходили из комнаты, вы бы измерили их перемещение от вашего постоянного местоположения. Если вы и ваши одноклассники выйдете из комнаты вместе, ваше видение их движения изменится. Вы, как система отсчета, двигались бы в том же направлении, что и другие движущиеся одноклассники. Как вы узнаете из Snap Lab, ваше описание движения может сильно отличаться при просмотре с разных опорных кадров.

Расстояние от смещения

Изучая движение объектов, мы сначала должны уметь описать положение объекта.Прежде чем родители отвезут вас в школу, машина стоит на подъездной дорожке. Ваша подъездная дорожка — это стартовая позиция для автомобиля. Когда вы добираетесь до старшей школы, машина меняет положение. Его новая позиция — ваша школа.

Рис. 2.4 Общее изменение вашего положения измеряется от вашего дома до школы.

Физики используют переменные для представления терминов. Мы будем использовать d для обозначения местоположения автомобиля. Мы будем использовать нижний индекс, чтобы различать начальную позицию, d 0 , и конечную позицию, d f .Кроме того, векторы, которые мы обсудим позже, будут выделены жирным шрифтом или будут иметь стрелку над переменной. Скаляры будут выделены курсивом.

Советы для успеха

В некоторых книгах x или s используется вместо d для описания положения. В d 0 , указано d n = , нижний индекс 0 означает начальный . Когда мы начинаем говорить о двухмерном движении, иногда для описания горизонтального положения будут использоваться другие индексы, d x , или вертикальное положение, d y .Итак, вы можете увидеть ссылки на d 0x и d fy .

А теперь представьте, что вы едете от своего дома к дому друга, который находится в нескольких километрах от вас. Как далеко вы бы проехали? Расстояние, на которое перемещается объект, — это длина пути между его начальным положением и его конечным положением. Расстояние, которое вы проедете до дома друга, зависит от вашего пути. Как показано на рисунке 2.5, расстояние отличается от длины прямой линии между двумя точками.Расстояние, которое вы проезжаете до дома друга, вероятно, больше, чем прямая линия между двумя домами.

Рис. 2.5 Начальная и конечная точки этого движения разделяются короткой линией, но расстояние по траектории движения значительно больше.

Мы часто хотим быть более точными, когда говорим о позиции. Описание движения объекта часто включает больше, чем просто расстояние, на которое он перемещается. Например, если до школы ехать пять километров, то пройденное расстояние составляет 5 километров.После того, как вы отвезли вас в школу и поехали домой, ваш родитель проехал в общей сложности 10 километров. Автомобиль и ваш родитель окажутся в одной исходной позиции в космосе. Чистое изменение положения объекта — это его смещение, или Δd.Δd. Греческая буква дельта, ΔΔ, означает изменение в .

Рис. 2.6 Общее расстояние, которое ваша машина преодолевает, составляет 10 км, но полное перемещение равно 0.

Поддержка учителей

Поддержка учителей
Демонстрация учителей

Помогите ученикам узнать разницу между расстоянием и смещением, демонстрируя примеры движения.

  1. Пока ученики смотрят, пройдите прямо через комнату и попросите учеников оценить длину вашего пути.
  2. Затем в той же начальной точке пройдите по извилистой дороге к той же конечной точке.
  3. Опять же, попросите учащихся оценить длину вашего пути.

Спросите: какое движение показало смещение? Какой показывал расстояние? Обратите внимание на то, что первое движение показывает смещение, а второе — расстояние вдоль пути.В обоих случаях начальная и конечная точки были одинаковыми.

[OL] Будьте осторожны, чтобы ученики не предполагали, что начальная позиция всегда равна нулю. Подчеркните, что, хотя исходное положение часто равно нулю, движение может начаться из любого положения относительно начальной точки.

[Визуальный] Продемонстрируйте положительное и отрицательное смещение, поместив двухметровые палки на землю так, чтобы их нулевые метки встали встык. Пока ученики смотрят, поместите небольшую машину у нулевой отметки. Медленно переместите машину направо от студентов на небольшое расстояние и спросите студентов, каково ее смещение.Затем переместите машину слева от нулевой отметки. Обратите внимание на то, что теперь у автомобиля отрицательный рабочий объем.

Студенты узнают больше о векторах и скалярах позже, когда будут изучать двумерное движение. На данный момент достаточно ввести термины и сообщить учащимся, что вектор включает в себя информацию о направлении.

[BL] Спросите студентов, является ли каждая из следующих величин векторной или скалярной величиной: температура (скаляр), сила (вектор), масса (скаляр).

[OL] Попросите учащихся привести примеры векторных и скалярных величин.

[Кинестетика] Раздайте учащимся большие стрелки, вырезанные из плотной бумаги. Попросите их использовать стрелки, чтобы определить величину (количество или длину стрелок) и направление смещения. Подчеркните, что расстояние не может быть представлено стрелками, потому что расстояние не включает направление.

Snap Lab

Расстояние и смещение

В этом упражнении вы сравните расстояние и смещение.Какой термин более полезен при проведении измерений?

  • 1 записанная песня доступна на портативном устройстве
  • 1 рулетка
  • 3 куска малярной ленты
  • Комната (похожая на спортзал) со стеной, достаточно большой и чистой, чтобы все пары учеников могли ходить взад и вперед, не сталкиваясь друг с другом.

Процедура

  1. Один ученик от каждой пары должен стоять спиной к самой длинной стене в классе.Студенты должны стоять на расстоянии не менее 0,5 метра друг от друга. Отметьте эту отправную точку куском малярной ленты.
  2. Второй ученик из каждой пары должен стоять лицом к партнеру на расстоянии примерно двух-трех метров. Отметьте эту точку вторым куском малярной ленты.
  3. Студенты пары выстраиваются в линию у отправной точки вдоль стены.
  4. Учитель включает музыку. Каждая пара ходит взад и вперед от стены до второй отмеченной точки, пока музыка не перестанет играть.Подсчитайте, сколько раз вы ходите по полу.
  5. Когда музыка остановится, отметьте конечную позицию третьим куском малярной ленты.
  6. Измерьте расстояние от начальной начальной позиции до конечной конечной позиции.
  7. Измерьте длину вашего пути от начальной позиции до второй отмеченной позиции. Умножьте полученное значение на общее количество ходов по полу. Затем добавьте это число к своему измерению, полученному на шаге 6.
  8. Сравните два измерения из шагов 6 и 7.

Проверка захвата

  1. Какое измерение является вашим общим пройденным расстоянием?
  2. Какое измерение является вашим перемещением?
  3. Когда вы можете использовать одно вместо другого?
  1. Измерение общей длины вашего пути от исходного положения до конечного положения дает пройденное расстояние, а измерение от исходного положения до конечного положения является смещением.Используйте расстояние, чтобы описать общий путь между начальной и конечной точками, и используйте смещение, чтобы описать кратчайший путь между начальной и конечной точками.
  2. Измерение общей длины вашего пути от исходного положения до конечного положения — это пройденное расстояние, а измерение от исходного положения до конечного положения — смещение. Используйте расстояние, чтобы описать кратчайший путь между начальной и конечной точками, и используйте смещение, чтобы описать общий путь между начальной и конечной точками.
  3. Измерение от вашего исходного положения до конечного положения — это пройденное расстояние, а измерение общей длины вашего пути от исходного положения до конечного положения — это смещение. Используйте расстояние, чтобы описать общий путь между начальной и конечной точками, и используйте смещение, чтобы описать кратчайший путь между начальной и конечной точками.
  4. Измерение от вашего исходного положения до конечного положения — это пройденное расстояние, а измерение общей длины вашего пути от исходного положения до конечного положения — это смещение.Используйте расстояние, чтобы описать кратчайший путь между начальной и конечной точками, и используйте смещение, чтобы описать общий путь между начальной и конечной точками.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Выберите комнату, достаточно большую, чтобы все ученики могли свободно ходить. Убедитесь, что общий пройденный путь достаточно короткий, чтобы ученики могли пройти по нему несколько раз в течение песни. Попросите их измерить расстояние между двумя точками и прийти к консенсусу.Когда учащиеся измеряют свое смещение, убедитесь, что они измеряют вперед от направления, которое они отметили как исходное положение. После того, как они завершили лабораторную работу, предложите им обсудить свои результаты.

Если вы описываете только поездку в школу, то пройденное расстояние и перемещение одинаковы — 5 километров. Когда вы описываете весь путь туда и обратно, расстояние и смещение разные. Когда вы описываете расстояние, вы включаете только величину, размер или величину пройденного расстояния.Однако, когда вы описываете смещение, вы принимаете во внимание как величину изменения положения, так и направление движения.

В нашем предыдущем примере автомобиль проезжает в общей сложности 10 километров, но пять из них проезжает вперед, к школе, и пять из этих километров назад, в противоположном направлении. Если мы приписываем прямому направлению положительное (+), а противоположное направление — отрицательное (-), то две величины будут уравновешивать друг друга при сложении.

Величина, такая как расстояние, которая имеет величину (т.е. насколько велика или сколько), но не учитывает направление, называется скаляром. Величина, такая как смещение, которая имеет как величину, так и направление, называется вектором.

Смотреть Physics

Векторы и скаляры

Это видео знакомит с различиями между векторами и скалярами. Он также вводит величины, с которыми мы будем работать при изучении кинематики.

Проверка захвата

Как это видео помогает вам понять разницу между расстоянием и смещением? Опишите различия между векторами и скалярами на примерах физических величин.
  1. Он объясняет, что расстояние — это вектор, и направление важно, тогда как смещение — это скаляр, и к нему не привязано направление.
  2. Он объясняет, что расстояние — это скаляр и направление важно, тогда как смещение — это вектор, и к нему не привязано направление.
  3. Он объясняет, что расстояние является скаляром и не имеет направления, в то время как смещение — это вектор, и направление важно.
  4. Он объясняет, что и расстояние, и смещение являются скалярными и к ним не привязаны никакие направления.

Teacher Support

Teacher Support

Определите концепции векторов и скаляров перед просмотром видео.

[OL] [BL] Придумайте несколько примеров векторов и скаляров и попросите учащихся классифицировать их.

[AL] Обсудите, как концепция направления может быть важна для изучения движения.

Проблемы смещения

Надеюсь, теперь вы понимаете концептуальную разницу между расстоянием и смещением. Понимание концепций — это половина дела в физике. Другая половина — математика. Камнем преткновения для начинающих студентов-физиков является попытка пройти через математику физики, одновременно пытаясь понять связанные с ней концепции. Эта борьба может привести к неправильным представлениям и ответам, которые не имеют смысла. Как только концепция усвоена, математика становится гораздо менее запутанной.

Итак, давайте рассмотрим ситуацию и посмотрим, сможем ли мы понять смысл смещения в терминах чисел и уравнений. Вы можете рассчитать смещение объекта, вычтя его исходное положение, d 0 , из его конечного положения d f . В математических терминах это означает

. Если конечная позиция совпадает с исходной, тогда Δd = 0Δd = 0.

Чтобы присвоить этим величинам числа и / или направление, нам нужно определить ось с положительным и отрицательным направлениями.Нам также необходимо определить происхождение, или O . На рисунке 2.6 ось расположена на прямой линии с домом в нуле и школой в положительном направлении. Если бы мы вышли из дома и поехали из школы в обратном направлении, движение было бы в отрицательном направлении. Мы бы присвоили ему отрицательное значение. В двустороннем движении d f и d 0 оба были на нулевом километре. При поездке в школу в один конец d f находились на расстоянии 5 километров, а d 0 находились на нулевом километре.Итак, ΔdΔd было 5 километров.

Советы для успеха

Вы можете разместить свое происхождение где угодно. Вы должны убедиться, что вы рассчитываете все расстояния последовательно от вашего нуля и определяете одно направление как положительное, а другое как отрицательное. Поэтому имеет смысл выбрать наиболее легкую ось, направление и ноль. В приведенном выше примере мы взяли нулевое значение, потому что это позволило нам избежать интерпретации решения с отрицательным знаком.

Рабочий пример

Расчет расстояния и смещения

Велосипедист едет на 3 км на запад, затем разворачивается и едет на 2 км на восток.а) Каково ее смещение? б) Какое расстояние она проезжает? в) Какова величина ее перемещения?

Стратегия

Чтобы решить эту проблему, нам нужно найти разницу между конечной позицией и начальной позицией, обращая внимание на направление на оси. Конечное положение — это сумма двух смещений, Δd1Δd1 и Δd2Δd2.

Решение

  1. Водоизмещение: Водоизмещение всадника составляет Δd = df − d0 = −1 км Δd = df − d0 = −1 км.
  2. Расстояние: Пройденное расстояние составляет 3 км + 2 км = 5 км.
  3. Величина смещения 1 км.

Обсуждение

Смещение отрицательное, потому что мы выбрали восток как положительный, а запад как отрицательный. Мы также могли описать смещение как 1 км к западу. При расчете смещения имело значение направление, но при расчете расстояния направление не имело значения. Проблема будет работать так же, если проблема будет в направлении север-юг или y .

Советы для успеха

Физики любят использовать стандартные единицы, чтобы было легче сравнивать записи. Стандартные единицы для расчетов называются единиц СИ (Международная система единиц). Единицы СИ основаны на метрической системе. Единицей измерения смещения в системе СИ является метр (м), но иногда вы можете столкнуться с проблемой с километрами, милями, футами или другими единицами измерения длины. Если одна единица проблемы является единицей СИ, а другая — нет, вам нужно будет преобразовать все ваши количества в одну и ту же систему, прежде чем вы сможете выполнить расчет.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Укажите ученикам, что расстояние для каждого сегмента — это абсолютная величина смещения по прямому пути.

вопросов для критического мышления в физике — AP Central

Акцент на концептуальном понимании, методах решения проблем и лабораторных работах в курсах AP Physics требует использования различных аудиовизуальных средств массовой информации и демонстраций для ясного и глубокого понимания тем обсуждается.Задание сложных вопросов по физике будет стимулировать у учащихся навыки критического мышления. Следующие ниже задания помогут студентам лучше понять концепции курсов и положительно повлияют на их результаты на экзамене. Эти вопросы касаются следующих тем критического мышления:

  • $ 1 = 100 ¢
    = 10 ¢ x 10 ¢
    = (1/10) x (1/10)
    = (1/100)
    = 1 ¢

    Ответ: Неправильное использование единиц.На втором этапе эффективная единица ¢ 2 отличается от $ на левой стороне. Опять же, единица измерения $ 2 на шаге 3 изменяется на $ на четвертом шаге.

  • Эйфелева башня имеет массу 10 000 000 кг. Модель башни в масштабе 100: 1, сделанная из того же материала, будет иметь массу

    кг.
    1. 100000 кг
    2. 10,000 кг
    3. 1000 кг
    4. 100 кг
    5. 10 кг
    6. 1 кг


    Ответ: (E) 10 кг

    Некоторые студенты могут перейти к ответу 100 000 кг, полагая, что модель будет весить 1/100 фактической башни.Однако, если высота модели составляет 1/100 высоты башни, все ее размеры равны 1/100. Следовательно, модель (1/100) x (1/100) x (1/100) = 1 миллионная от объема фактической башни (независимо от формы башни). Таким образом, если модель сделана из того же материала, что и башня, ее масса будет составлять 1 миллионную массу башни, то есть 10 кг.

  • Трое мужчин — A, B и C — пересеклись тропами, идя по лесу холодной ночью. Они решили зажечь костер, чтобы отдохнуть, и отправились собирать дров.A вернулся с 5 бревнами, B принес 3 бревна, а C вернулся с пустыми руками. С. попросил дать ему отдохнуть у костра и пообещал заплатить им утром немного денег. Утром Си заплатил им 8 долларов. Как А и Б должны справедливо разделить деньги?

    1. 7 австралийских долларов; 1
      2. бала
    2. 6 австралийских долларов; 2 90 482 бала
    3. 5 австралийских долларов; 3 90 482 бала
    4. A $ 4; 4
      5. бала
    5. Ничего из этого


    Ответ: (A) 7 австралийских долларов; 1

    балайских долларов

    Все трое получают одинаковую пользу от огня из восьми поленьев.Каждый мужчина за ночь использовал 8/3 бревен. Следовательно,
    A предоставил 5-8/3 = 7/3 бревен.
    B внес 3-8/3 = 1/3 бревна.
    Следовательно, они должны разделить 8 долларов пропорционально 7/3: 1/3 или 7: 1.

  • Насекомое взбирается по 30-футовой вертикальной стене. Начиная со дна, он поднимается на 3 фута днем ​​и спускается на 2 фута ночью. Через сколько дней он достигнет вершины стены?

    1. 31 день
    2. 30 дней
    3. 29 дней
    4. 28 дней
    5. 27 дней
    6. Никогда


    Ответ: (D) 28 дней

    Некоторые студенты могут ответить 30 дней, утверждая, что насекомое увеличивается на 1 фут.в высоту в сутки. Но за 27 дней он поднимется на 27 футов, а на 28 день он преодолеет оставшиеся 3 фута, чтобы достичь вершины.

  • Человек где-то на Земле проходит 10 миль. юг, затем 10 миль. на восток, затем 10 миль. к северу. Он вернулся в исходную точку. В каком месте на земле он?

    Ответ: Существует одно решение на Северном полюсе и бесконечное количество решений на Южном полюсе, как показано на диаграммах ниже.

  • Путешественник начал подниматься на холм в 6:00.м. и либо продолжал подниматься, либо отдыхал в каком-то месте (ах). Он достиг вершины в 18:00. Он отдыхал там следующие 12 часов. На следующий день в 6 часов утра он пошел по тому же пути. Он либо двигался вниз, либо отдыхал в каком-то месте (ах). Что касается путешествий вверх и вниз, сколько раз он был в одном и том же месте в одно и то же время?

    1. Никогда
    2. Не менее одного раза
    3. Один раз и только один раз
    4. Не более одного раза
    5. Только дважды
    6. Ничего из этого


    Ответ: (C) Один раз

    Метод 1: нарисуйте x vs.График t для туристов, t с 6:00 до 18:00. за два дня. Графики для двух поездок будут пересекаться только для одного значения x .

    Метод 2: Представьте, что когда турист начинает подниматься, появляется «виртуальный путешественник», который начинает спуск в 6:00 утра. Легко видеть, что два «путешественника» встретятся один и только один раз.

  • Мистер Физ возвращается домой со своей собакой Иксом со скоростью 2 мили в час.Он выпускает Икса, когда они все еще находятся в 3 милях от его дома. Икс радостно начинает бегать взад и вперед между домом и своим хозяином с постоянной скоростью 3 мили в час. Икс не теряет времени, оборачиваясь. Сколько миль пробежал Икс к тому времени, когда мистер Физ доберется до дома?

    1. 3,5 миль
    2. 4.0 миль
    3. 4,5 миль
    4. 3,333 … миль
    5. 3,555 … миль
    6. Ничего из этого


    Ответ: (В) 4.5 миль

    Некоторые ученики могут попытаться составить суммирующий ряд расстояний, пройденных собакой во время поездок между домом и хозяином. Это очень сложно.

    Простое решение: г-ну Физу нужно полтора часа, чтобы добраться до дома. Таким образом, собака бежит уже полтора часа. Со скоростью 3 мили в час собака преодолела расстояние (3 мили в час) x (1½ ч) = 4,5 мили.

  • Человек едет из города A в город B со скоростью 40 миль в час и возвращается со скоростью 60 миль в час.Какова его средняя скорость в оба конца?

    1. 100 миль / ч
    2. 50 миль / ч
    3. 48 миль / ч
    4. 10 миль / ч
    5. Ничего из этого


    Ответ: (C) 48 миль / ч

    Ответ не зависит от расстояния между городами A и B. Предположим, что расстояние равно x, а расстояние туда и обратно равно 2x. Время, пройденное от A до B, составляет x / 40 часов, а время обратного пути составляет x / 60 часов.Для скоростей 40 и 60 миль / ч время в обе стороны составляет 2x / 40 часов и 2x / 60 часов. Средняя скорость определяется как V avg = общее расстояние ÷ общее время.

    Это становится упражнением по арифметике дробей. Ответ оказывается 48 миль в час, независимо от x . Студенты, скорее всего, сразу дойдут до ответа 50 миль в час, так как это среднее значение для заданных скоростей. Однако средняя скорость определяется не так!

  • Два поезда движутся навстречу друг другу со скоростью 17 и 43 миль в час.Как далеко они друг от друга проходят за 1 минуту?

    1. 60 миль
    2. 30 миль
    3. 6 миль
    4. 3 мили
    5. 2 мили
    6. 1 миля


    Ответ: (ж) 1 миля

    Нет необходимости выполнять утомительные вычисления, если мы понимаем, что каждый поезд приближается к другому с относительной скоростью (17 миль в час + 43 миль в час) = 60 миль в час = 1 миля / мин. Следовательно, за 1 минуту до столкновения они находятся на расстоянии 1 мили.

  • Два шарика катятся по двум горизонтальным рельсам. Одна дорожка имеет провал, а другая — неровность такой же формы. Какой мрамор побеждает?

    Ответ: На прямых участках пути два шарика имеют одинаковую скорость. Однако в каждой точке падения шарик имеет большую скорость, чем другой шарик в соответствующей точке горба. Таким образом, шарик на трассе с провалом побеждает. Этот аргумент предполагает, что шарики всегда остаются в контакте с дорожками.

  • Три снаряда запускаются из одной точки над ровной поверхностью со скоростью V A , V B , и V C . Все они достигают одинаковой максимальной высоты. Что из следующего верно относительно времени их полета?

    1. т A = т B = т C
    2. т A > т B > т C
    3. т A < т B < т C
    4. Ничего из этого


    Ответ: (A) t A = t B = t C

    Три снаряда имеют одинаковую максимальную высоту, следовательно, у них одинаковые начальные вертикальные компоненты для их скорости.Таким образом, всем им требуется одинаковое время, чтобы достичь максимальной высоты и вернуться на землю. (Студенты могут подумать, что, поскольку снаряды проходят разные расстояния по своим траекториям, у них разное время полета.)

  • Три снаряда запускаются из одной точки над ровной поверхностью со скоростью V A , V B , и V C . Все они достигают одинаковой максимальной высоты. Что из следующего верно об их начальной скорости?

    1. V A = V B = V C
    2. V A > V B > V C
    3. V A < V B < V C
    4. Ничего из этого


    Ответ: (C) V A < V B < V C

    Три снаряда имеют равные начальные скорости и равное время полета.Однако для их горизонтальных диапазонов X A < X B < X C . Горизонтальный диапазон обусловлен горизонтальными составляющими их скоростей одновременно. Следовательно, V Ax < V Bx < V Cx . Это означает, что V A < V B < V C .

  • Мяч запускается с одной и той же высоты многократно с одинаковой скоростью V o , но в разных направлениях A, B и C, как показано ниже.Он достигает земли со скоростью V A , V B и V C соответственно. Что из следующего верно об этих скоростях?

    1. V A = V B = V C
    2. V A > V B > V C
    3. V A < V B < V C
    4. Ничего из этого


    Ответ: (A) V A = V B = V C

    В каждом случае мяч запускается с одинаковой скоростью, следовательно, с одинаковой кинетической энергией.Когда мяч ударяется о землю, он теряет такое же количество гравитационной потенциальной энергии и, следовательно, получает такое же количество кинетической энергии. Таким образом, в каждом случае мяч ударяется о землю с одинаковой скоростью.
    Здесь студенты могут подумать, что направление начальной скорости может повлиять на скорость удара о землю.

  • Барабан вращается с постоянной скоростью с вертикальной осью. Капля воды в точке P на ее поверхности отрывается и улетает.Если смотреть сверху, каков наиболее вероятный путь падения?

    Ответ: Капля воды P изначально находится в равномерном круговом движении. Следовательно, в любой момент его скорость касается поверхности барабана. Когда он отсоединяется от барабана, центростремительная сила больше не действует, заставляя его двигаться по круговой траектории, поэтому он движется по касательной от поверхности.

    На трехмерном изображении капля будет следовать параболической траектории к земле.

  • Вес закрытой банки Вт , в то время как мухи внутри нее летают.Каков будет вес баночки, если мухи поселятся внутри нее?

    1. Равно Вт
    2. Менее Вт
    3. Менее Вт


    Ответ: (A) Равно Вт

    Когда мухи летят, они давят на воздух, который, в свою очередь, давит на банку. Фактически, банка поддерживает мух, даже когда они летают. Если бы сосуд был помещен на чувствительную шкалу, показание колебалось бы около Вт и среднее значение Вт в течение длительного промежутка времени.

  • Взвешивается закрытый сосуд с газом. Влияют ли молекулы газа на измеряемый вес?

    1. Да, полностью
    2. Да, но частично
    3. №


    Ответ: (A) Да, полностью

    Может показаться, что это похоже на вопрос 15. Однако в этом случае мы рассматриваем, влияет ли вес самого газа на вес всей системы.Один из подходов к этой проблеме — рассмотреть вертикальные скорости молекул. Когда молекула движется вниз, ее скорость увеличивается из-за ускорения силы тяжести. Когда молекула сталкивается с дном контейнера, она передает силу, превышающую ее вес; избыточная сила как раз подходит для компенсации того времени, в течение которого молекула не контактировала с сосудом.

    Опять же, в микроскопическом масштабе, если бы сосуд был помещен на чувствительную шкалу, показание шкалы изменилось бы около Вт , но в среднем составило бы Вт в течение достаточно длительного промежутка времени.

  • Как астронавты взвешиваются в состоянии невесомости?

    Ответ: Вес космонавтов на близкой орбите вокруг Земли составляет около 90 процентов от их веса на поверхности Земли. Однако они чувствуют себя невесомыми, потому что они эффективно падают и, следовательно, не имеют нормальной силы от поверхности, действующей на них. Нормальная сила дает людям ощущение своего веса. Если человек стоит на весах, чтобы определить свой вес, весы показывают нормальную силу, которую они прилагают для поддержки этого человека.Следовательно, весы покажут нулевой вес астронавта, если он «встанет» на такие весы на спутнике. Однако космонавты могут найти свою массу (инерцию), используя тот факт, что период колебаний системы пружина-масса зависит от прикрепленной к ней массы, а не от силы тяжести. Устройство, разработанное НАСА по этому принципу, называется устройством для измерения массы тела (BMMD).

  • Человек несет чашку с водой с плавающими ледяными ступенями в лифт. Если лифт ускоряется вверх, лед будет

    1. Поплавок выше
    2. Мойка глубже
    3. Оставайтесь на том же уровне


    Ответ: (В) Оставайтесь на том же уровне

    Ускоряющийся вверх кадр эквивалентен инерциальной системе отсчета с более высоким значением ускорения свободного падения, определяемым как g ‘= g + a.Сила плавучести на льду возникает из-за давления воды, которое пропорционально силе тяжести g ‘. Вес блока — мг ‘. Следовательно, и вес блока, и сила плавучести увеличиваются в один и тот же раз, когда лифт ускоряется вверх (и уменьшаются в тот же раз, когда лифт ускоряется вниз). Поэтому лед плавает на одном уровне, а уровень воды в чашке не меняется.

  • Почему у вертолета второй винт рядом с хвостом?

    Ответ: Поскольку главный (горизонтальный) винт вращается в одну сторону, остальная часть вертолета имеет тенденцию вращаться в противоположном направлении из-за закона сохранения углового момента.Вращению основного корпуса вертолета может препятствовать другой винт, расположенный рядом с хвостовой частью вертолета.

  • В комнате три переключателя A, B и C. Два из них — фиктивные выключатели, а третий — выключатель настольной лампы в другой комнате. Вы можете включать и выключать три переключателя по своему усмотрению. Затем вы входите в комнату с настольной лампой только один раз, и вы можете сказать, какой из переключателей является правильным переключателем для лампы.Как это сделать?

    Ответ: Включите переключатель A. Оставьте на несколько минут. Выключите A и включите B. Подойдите к настольной лампе.

    Если лампа горит — это Б.

    Если лампа выключена и колба теплая на ощупь, это A.

    Если лампа выключена и колба холодная на ощупь, это C.

  • Мальчик несет металлический стержень PQ горизонтально на пикапе, едущем по прямой горизонтальной дороге. ЭДС индуцируется в стержне из-за магнитного поля земли, делая конец P положительным (+), а конец Q отрицательным (-).Концы стержня теперь соединяются проволокой. В каком направлении будет течь индуцированный ток в стержне?

    1. P по Q
    2. Q к P
    3. Нет тока через стержень.


    Ответ: (C) Через стержень не будет протекать ток.

    Стержень и проволока образуют замкнутый контур. При движении грузовика по прямой линии магнитный поток через петлю не изменяется. Следовательно, по закону Фарадея в контуре нет наведенной ЭДС или индуцированного тока.

  • Две одинаковые чашки P и Q содержат равное количество горячего кофе при одинаковой температуре. Холодный забеливатель теперь добавлен в чашку P. Через несколько минут такое же количество холодного забеливателя при той же температуре добавляется в чашку Q. Сравните новые температуры T P и T Q из кофе в двух чашках.

    1. T P = T Q
    2. T P > T Q
    3. T P < T Q


    Ответ: (B) T P > T Q

    Это вопрос о теплопередаче и законе охлаждения Ньютона.Тело с более высокой температурой теряет тепло в окружающую среду с большей скоростью. Поскольку чашку Q оставляли при более высокой температуре на более длительный промежуток времени, она потеряла больше тепла.

  • Металлический стержень AB согнут в показанную форму.

    Если стержень нагревается равномерно, расстояние между концами будет

    1. Увеличение
    2. Уменьшение
    3. Остаться прежним


    Ответ: (A) Увеличение

    При тепловом расширении объекта любой формы каждая частица удаляется от любой другой частицы.Если точки A и B приблизятся, это будет противоречить расширению.

    Прямые участки, заканчивающиеся на A и B, расширяются и заставляют точки A и B сближаться. Однако расширение нижнего прямого сегмента раздвигает точки A и B. Длина нижнего сегмента больше, чем общая длина двух верхних сегментов. Следовательно, чистый эффект состоит в том, что точки A и B отдаляются друг от друга.

  • Емкость разделена на две половины перегородкой с отверстием.Две половинки содержат один и тот же газ, но при разных температурах. В какой половине, если таковая имеется, больше газа?

    1. Половина при более высокой температуре
    2. Половина при более низкой температуре
    3. Половинки содержат равное количество газа.


    Ответ: (B) Половина при более низкой температуре

    Ответ можно быстро найти с помощью известного уравнения PV = nRT . Отверстие в перегородке вызывает одинаковое давление в обеих половинах.Отсюда и количество родинок.

  • Бутылка полностью заполнена водой, как показано на схеме ниже. В каких из показанных точек одинаковое давление?

    1. P 1 и P 2
    2. P 2 и P 3
    3. P 1 и P 3
    4. P 1 , P 2 и P 3
    5. Ничего из этого


    Ответ: (B) P 2 и P 3

    Давление жидкости в точке пропорционально глубине точки под открытой поверхностью жидкости.Это верно, даже если открытая поверхность не находится вертикально над точкой, как в случае с точкой P 3 . Можно подумать, что P 1 и P 3 имеют одинаковое давление, поскольку оба они находятся на 10 см ниже поверхности жидкости. Это не так, потому что водная поверхность непосредственно над P 3 не является открытой поверхностью.

  • Две одинаковые мензурки содержат воду на одинаковой высоте, но в одной из них плавает деревянный брусок.Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. B
    3. Ни то, ни другое


    Ответ: (C) Ни

    Количество воды в стакане B меньше, чем в стакане A, из-за вытеснения воды плавающим блоком. Однако, согласно принципу Архимеда, вес плавающего блока равен весу воды, которую он вытеснил.

  • Два одинаковых стакана содержат воду на одинаковой высоте, но в одном из них полностью погружен деревянный брусок, прикрепленный к дну веревкой.Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. B


    Ответ: (A)

    В стакане B вытесненный объем воды заменен деревянным блоком меньшей плотности. Следовательно, он меньше весит.

  • Два одинаковых стакана содержат воду на одинаковой высоте, но в один из них погружен железный блок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. B
    3. Ни то, ни другое


    Ответ: (Б)

    В стакане B объем вытесненной воды занимает железный блок большей плотности.Следовательно, он весит больше.

  • Два одинаковых стакана содержат воду на одинаковой высоте, но в одном из них на веревке подвешен железный блок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. B
    3. Ни то, ни другое


    Ответ: (C) Ни

    В стакане B отсутствует вода, вытесненная частично погруженным железным блоком. Сила плавучести на блоке равна весу вытесненной воды.Эта сила также действует на дно стакана как сила реакции и точно компенсирует снижение веса из-за отсутствия воды.

  • Два одинаковых стакана содержат воду на одинаковой высоте, но в одном из них на веревке подвешен полностью погруженный железный блок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. B
    3. Ни то, ни другое


    Ответ: (C) Ни

    В стакане B железный блок испытывает подъемную силу, равную весу вытесненной воды.Сила плавучести прилагается водой вверх к блоку и в качестве реакции вниз на дно стакана, таким образом компенсируя вес вытесненной воды.

  • Лодка в озере бросает якорь в озеро. Уровень озера будет

    .
    1. Остаться прежним
    2. Подъем
    3. Осень


    Ответ (C) Осень

    В лодке якорь вытесняет воду, равную своему собственному весу.Поскольку плотность якоря больше плотности воды, объем вытесненной воды больше объема якоря. Когда якорь падает в воду, якорь перемещает объем, равный своему собственному. Следовательно, объем воды, вытесняемый, когда якорь бросают в озеро, меньше, чем когда якорь был в лодке, и уровень озера падает.

  • В озере плывет двухтонная лодка. Сила плавучести на лодке должна быть

    1. 2 тонны
    2. Более 2 тонн
    3. Менее 2 тонн
    4. Зависит от плотности воды в озере


    Ответ: (А) 2 тонны

    В лодке якорь вытесняет воду, равную своему собственному весу.Поскольку плотность якоря больше плотности воды, объем вытесненной воды больше объема якоря. Когда якорь падает в воду, якорь перемещает объем, равный своему собственному. Следовательно, объем воды, вытесняемый, когда якорь бросают в озеро, меньше, чем когда якорь находился в лодке. Таким образом уровень озера падает.

  • Когда мы смотрим на себя в плоское зеркало, мы видим обращение влево-вправо, но не движение вверх-вниз.Почему?

    Ответ: В плоском зеркале нет инверсии глубины и нет инверсии влево-вправо. Правый отображается справа, левый отображается слева, вверх отображается вверх, а внизу отображается вниз. Однако для человека, смотрящего в зеркало, возникает иллюзия поворота влево-вправо и отсутствия поворота вверх-вниз. Это связано с тем, что для того, чтобы другой человек оказался лицом к лицу с наблюдателем, другой человек всегда поворачивается вокруг вертикальной оси, вызывая реальный поворот влево-вправо.

  • Длина волны красного света близка к длине волны синего в воде, но красные знаки выхода кажутся красными пловцу, находящемуся в воде.Почему?

    Ответ: Когда свет попадает в среду из другой среды, его длина волны и скорость изменяются, а частота остается неизменной. На длину волны во второй среде не влияет введение третьей среды между двумя средами. Таким образом, красный свет, попадающий в глаз непосредственно из воздуха, имеет ту же длину волны внутри глаза, что и красный свет, сначала попадающий в воду, а затем в глаз, поэтому красный свет кажется пловцу красным.

  • Наши глаза наиболее чувствительны к зеленовато-желтому свету, но сигналы опасности красные.Почему?

    Ответ: Красный свет может проникать через атмосферу, содержащую пыль, облака и туман, гораздо эффективнее, чем любой другой цвет. Свет к синему концу видимого спектра в гораздо большей степени рассеивается атмосферой. Вот почему небо кажется голубым, а небо на закате и восходе солнца красноватым.

  • Почему рождение электрон-позитронных пар не может происходить в вакууме?

    Ответ: Образование пар — это создание пары электрон-позитрон гамма-фотоном.В этом процессе фотон исчезает, а его энергия преобразуется в массу покоя пары электрон-позитрон и кинетическую энергию, которую они несут. Часть энергии фотона превращается в массу покоя электрон-позитронной пары. Таким образом, импульс пары меньше импульса фотона; это нарушение закона сохранения количества движения. Следовательно, рождение пар всегда происходит вблизи тяжелого ядра. По отдаче ядра констатируется сохранение количества движения.

    • движения

    Поступательное движение

    Поступательное движение — это движение которое тело перемещается из одной точки пространства в другую. Одним из примеров поступательного движения является движение пули выстрелил из ружья.

    Объект имеет прямолинейное движение при движении по прямой линия.В любое время т , объект занимает позицию вдоль линии, как показано на следующем рисунке. Расстояние х , с соответствующий знак, определяющий положение объекта. Когда положение объекта в определенное время известно, движение частицы будет известно, и обычно выражается в форме уравнения, которое связывает расстояние x со временем t , например x = 6 t -4, или график.

    Движение в двух или трех измерениях больше сложный. В двух измерениях нам нужно указать два координаты, чтобы зафиксировать положение любого объекта. На следующем рисунке показан простой пример метательное движение: мяч скатывается со стола. Разрешите нам задайте горизонтальное направление как ось x и вертикальное направление как ось y .Представьте, что мяч катится по плоскому столу. с начальной скоростью 10 м / с.

    Пока мяч лежит на столе, мы наблюдаем что исходная x -компонента скорости ( v 0x ) составляет 10 м / с (константа), исходная y -компонент скорость 0 м / с, x -компонент ускорение 0 м / с 2 и y -компонент ускорения 0 м / с 2 .Компоненты ускорение и скорость — вот те части скорость или ускорение, которое указывает на x или у направление. Позвольте нам понаблюдайте, что происходит в момент, когда мяч покидает Таблица.

    Начальная скорость в направлении y равна все еще ноль, а начальная скорость в направлении x остается 10 м / с. Однако мяч уже не в контакт со столом, и он свободно падает.В ускорение свободного падения мяча уменьшается. В этом случае движения по горизонтали и вертикали направления следует анализировать самостоятельно. По горизонтали нет ускорения по горизонтали направления, следовательно, x -компонент скорости постоянная

    В в вертикальном направлении возникает ускорение, равное ускорение свободного падения.Следовательно, скорость в вертикальное направление меняется, как показано ниже

    Вращательное движение

    Вращательным движением занимается только твердые тела .Твердое тело — это объект, удерживающий его общая форма, а это означает, что частицы, которые делают вверх твердое тело остается в том же положении относительно для другого. Колесо и ротор двигателя общие. примеры твердых тел, которые обычно появляются в вопросы, связанные с вращательным движением.

    Круговое движение

    Круговой движение — это распространенный тип вращательного движения.Нравиться движение снаряда мы можем проанализировать кинематику и узнать что-нибудь об отношениях между положение, скорость и ускорение. Первый закон Ньютона утверждает, что движущийся объект остается в движении на постоянная скорость, если на нее не действует внешняя сила. Если сила приложена перпендикулярно направлению движения, изменится только направление скорости. Если сила постоянно действует перпендикулярно движущемуся объект, объект будет двигаться по круговой траектории на постоянная скорость.Это называется равномерным круговым движением.

    Круговое движение твердого тела происходит, когда каждая точка тела движется по кругу путь вокруг линии, называемой осью вращения , который прорезает центр масс, как показано на следующий рисунок.

    Равномерное круговое движение

    Онлайн-моделирование для измерения положение, скорость и ускорение (оба компоненты и величина) объекта, подвергающегося круговое движение.

    Трансляционный Движение в сравнении с вращательным движением

    Есть сильная аналогия между вращательным движением и стандартным поступательным движением движение. Действительно, каждое физическое понятие, используемое для анализа вращательное движение имеет и поступательное движение.

    Момент инерции

    Откройте для себя отношения между угловая скорость, масса, радиус и момент инерции для коллекции точечных масс, колец, дисков и т. д. сложные формы.

    Крутящий момент и момент инерции

    Рассчитайте чистый крутящий момент и момент инерция, основанная на положениях объектов и масса бруса.

    Законы Ньютона | Безграничная физика

    Первый закон: инерция

    Первый закон движения Ньютона описывает инерцию. Согласно этому закону, покоящееся тело стремится оставаться в покое, а движущееся тело стремится оставаться в движении, если на него не действует чистая внешняя сила.

    Цели обучения

    Определите первый закон движения

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Три закона физики Ньютона являются основой механики.
    • Первый закон гласит, что покоящееся тело будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует чистая внешняя сила, и что движущееся тело будет оставаться в движении с постоянной скоростью, пока на него не будет действовать чистая внешняя сила.
    • Чистая внешняя сила — это сумма всех сил, действующих на объект.
    • То, что на объект действуют силы, не обязательно означает наличие чистой внешней силы; силы, равные по величине, но действующие в противоположных направлениях, могут нейтрализовать друг друга.
    • Трение — это сила между движущимся объектом и поверхностью, по которой он движется. Трение — это внешняя сила, которая действует на объекты и заставляет их замедляться, когда на них не действует никакая другая внешняя сила.
    • Инерция — это тенденция движущегося тела оставаться в движении.Инерция зависит от массы, поэтому сложнее изменить направление движущегося тяжелого тела, чем направление более легкого движущегося объекта.
    Ключевые термины
    • инерция : Свойство тела, которое сопротивляется любому изменению его равномерного движения; эквивалент его массе.
    • трение : Сила, которая сопротивляется относительному движению или тенденции к такому движению двух соприкасающихся тел.
    • равномерное движение : Движение с постоянной скоростью (с нулевым ускорением).Обратите внимание, что движущийся объект не изменит свою скорость, если на него не действует неуравновешенная сила.

    История

    Сэр Исаак Ньютон был английским ученым, интересовавшимся движением объектов в различных условиях. В 1687 году он опубликовал работу под названием Philosophiae Naturalis Principla Mathematica , в которой описал свои три закона движения. Ньютон использовал эти законы для объяснения и исследования движения физических объектов и систем. Эти законы составляют основу механики.Законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движениями, испытываемыми этими силами. Эти три закона заключаются в следующем:

    1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
    2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
    3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

    Первый закон движения

    Скорее всего, вы уже слышали о первом законе движения Ньютона. Если вы не слышали это в приведенной выше форме, вы, вероятно, слышали, что «движущееся тело остается в движении, а тело в состоянии покоя остается в покое.Это означает, что движущийся объект не изменит свою скорость, если на него не действует неуравновешенная сила. Это называется равномерным движением. Эту концепцию легче объяснить на примерах.

    Примеры

    Если вы катаетесь на коньках и отталкиваетесь от края катка, согласно первому закону Ньютона вы продолжите путь до другой стороны катка. Но на самом деле этого не произойдет. Ньютон говорит, что движущееся тело будет оставаться в движении до тех пор, пока на него не подействует внешняя сила.В этом и большинстве других случаев реального мира эта внешняя сила — трение. Трение между коньками и льдом — это то, что заставляет вас замедляться и в конечном итоге останавливаться.

    Давайте посмотрим на другую ситуацию. Обратитесь к этому примеру. Почему мы пристегиваемся ремнями безопасности? Очевидно, они там, чтобы защитить нас от травм в случае автомобильной аварии. Если автомобиль движется со скоростью 60 миль в час, водитель также движется со скоростью 60 миль в час. Когда автомобиль внезапно останавливается, к автомобилю прилагается внешняя сила, заставляющая его замедлиться.Но на водителя нет силы, поэтому водитель продолжает двигаться со скоростью 60 миль в час. Ремень безопасности должен противодействовать этому и действовать как та внешняя сила, которая замедляет водителя вместе с автомобилем, предотвращая его повреждение.

    Первый закон Ньютона : Первый закон Ньютона действует на водителя автомобиля

    Инерция

    Иногда этот первый закон движения называют законом инерции. Инерция — это свойство тела оставаться в покое или оставаться в движении с постоянной скоростью.Некоторые объекты обладают большей инерцией, чем другие, потому что инерция объекта эквивалентна его массе. Вот почему изменить направление валуна сложнее, чем бейсбольного мяча.

    Doc Physics — Newton : Первый закон Ньютона очень противоречит здравому смыслу. Хотя, возможно, вы выучили это в начальной школе. Давайте посмотрим, какой умопомрачительный вывод есть на самом деле.

    Второй закон: сила и ускорение

    Второй закон гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения или производной его линейного количества движения.

    Цели обучения

    Определите второй закон движения

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Три закона движения Ньютона объясняют взаимосвязь между силами, действующими на объект, и движением, которое они испытывают из-за этих сил. Эти законы лежат в основе механики.
    • Второй закон объясняет взаимосвязь между силой и движением, в отличие от скорости и движения. Для этого он использует концепцию линейного импульса.
    • Линейный импульс [latex] \ text {p} [/ latex], является произведением массы [latex] \ text {m} [/ latex] и скорости [latex] \ text {v} [/ latex]: [ латекс] \ текст {p} = \ text {mv} [/ latex].
    • Второй закон гласит, что результирующая сила равна производной или скорости изменения ее количества движения.
    • Упростив это соотношение и вспомнив, что ускорение — это скорость изменения скорости, мы можем увидеть, что второй закон движения является источником взаимосвязи между силой и ускорением.
    Ключевые термины
    • чистая сила : комбинация всех сил, действующих на объект.
    • импульс : (тела в движении) произведение его массы и скорости.
    • ускорение : величина, на которую увеличивается скорость или скорость (и, следовательно, скалярная величина или векторная величина).

    Английский ученый сэр Исаак Ньютон исследовал движение физических объектов и систем в различных условиях.В 1687 году он опубликовал свои три закона движения в Philosophiae Naturalis Principla Mathematica . Законы составляют основу механики — они описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движением, вызываемым этими силами. Эти три закона гласят:

    1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
    2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
    3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

    Первый закон движения определяет только естественное состояние движения тела (то есть, когда результирующая сила равна нулю). Это не позволяет нам количественно оценить силу и ускорение тела. Ускорение — это скорость изменения скорости; это вызвано только действующей на него внешней силой.Второй закон движения гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения.

    Линейный импульс

    Линейный импульс объекта — это векторная величина, которая имеет как величину, так и направление. Это произведение массы и скорости частицы в данный момент времени:

    [латекс] \ text {p} = \ text {mv} [/ latex]

    , где [латекс] \ text {p} = \ text {momentum} [/ latex], [latex] \ text {m} = \ text {mass} [/ latex] и [latex] \ text {v} = \ text {скорость} [/ латекс].Из этого уравнения мы видим, что объекты с большей массой будут иметь больший импульс.

    Второй закон движения

    Представьте два шара разной массы, движущиеся в одном направлении с одинаковой скоростью. Если они оба столкнутся со стеной одновременно, более тяжелый шар будет оказывать на стену большее усилие. Эта концепция, проиллюстрированная ниже, объясняет второй закон Ньютона, который подчеркивает важность силы и движения, а не только скорости. Он гласит: результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения.Из расчетов мы знаем, что скорость изменения такая же, как и у производной. Когда мы получаем количество движения объекта, получаем:

    Сила и масса : Эта анимация демонстрирует связь между силой и массой.

    [латекс] \ displaystyle \ text {F} = \ frac {\ text {dp}} {\ text {dt}} \\\ text {F} = \ frac {\ text {d} (\ text {m} \ cdot \ text {v})} {\ text {dt}} [/ latex]

    , где F = сила и t = время. Отсюда мы можем еще больше упростить уравнение:

    [латекс] \ displaystyle \ text {F} = \ text {m} \ frac {\ text {d} (\ text {v})} {\ text {dt}} \\\ text {F} = \ text {m} \ cdot \ text {a} [/ latex]

    где, [латекс] \ text {a} = \ text {ускорение} [/ latex].Как мы заявляли ранее, ускорение — это скорость изменения скорости или скорости, деленная на время.

    Три закона механики Ньютона — Второй закон — Часть 1 : Здесь мы увидим, сколько людей могут запутать ваше понимание 2-го закона движения Ньютона из-за недосмотра, небрежности или жестоких намерений.

    Три закона механики Ньютона — Второй закон — Часть вторая : Равновесие исследуется, и 1-й закон Ньютона рассматривается как частный случай 2-го закона Ньютона!

    Третий закон: симметрия сил

    Третий закон движения гласит, что для каждого действия существует равное и противоположное противодействие.

    Цели обучения

    Определите третий закон движения

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Если объект A оказывает силу на объект B, объект B оказывает равное и противоположное усилие на объект A.
    • Третий закон Ньютона можно увидеть во многих повседневных обстоятельствах. Когда вы идете, сила, которую вы используете для отталкивания от земли назад, заставляет вас двигаться вперед.
    • Тяга — это применение третьего закона движения. Вертолет с помощью тяги толкает воздух под винтом вниз и, следовательно, отрывается от земли.
    Ключевые термины
    • симметрия : точное соответствие по обе стороны от разделительной линии, плоскости, центра или оси.
    • тяга : Сила, создаваемая движущей силой, как в реактивном двигателе.

    Сэр Исаак Ньютон был ученым из Англии, интересовавшимся движением объектов в различных условиях. В 1687 году он опубликовал работу под названием Philosophiae Naturalis Principla Mathematica , в которой содержались его три закона движения.Ньютон использовал эти законы для объяснения и исследования движения физических объектов и систем. Эти законы составляют основу механики. Законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движение — это опыт, обусловленный этими силами. Три закона Ньютона:

    1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
    2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
    3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

    Третий закон движения Ньютона

    Третий закон Ньютона в основном гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Если объект A воздействует на объект B, из-за закона симметрии объект B будет оказывать на объект A силу, равную силе, действующей на него:

    [латекс] \ small {\ rm {\ text {F} _ \ text {A} = — \ text {F} _ \ text {B}}} [/ latex]

    В этом примере F A — это действие, а F B — это реакция.Вы, несомненно, были свидетелями этого закона движения. Например, возьмем пловца, который ногами отталкивается от стены, чтобы набрать скорость. Чем больше силы она прикладывает к стене, тем сильнее она отталкивается. Это потому, что стена оказывает на нее ту же силу, что и она. Она толкает стену в направлении позади себя, поэтому стена будет оказывать на нее силу в направлении впереди нее и толкать вперед.

    Третий закон движения Ньютона : Когда пловец отталкивается от стены, он использует третий закон движения.

    Возьмем в качестве другого примера концепцию тяги. Когда ракета запускается в космическое пространство, она выбрасывает газ назад с высокой скоростью. Ракета оказывает на газ большую обратную силу, а газ оказывает равную и противоположную силу реакции вперед на ракету, заставляя ее запускаться. Эта сила называется тягой. Тяга также используется в автомобилях и самолетах.