Методические указания по выполнению практических занятий

 

 

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ

«ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ №50 ИМЕНИ ДВАЖДЫ ГЕРОЯ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОГО ТРУДА Н.А.ЗЛОБИНА»

(ГБПОУ ПК №50 ИМЕНИ ДВАЖДЫ ГЕРОЯ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОГО ТРУДА Н.А.ЗЛОБИНА)

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

 

УЧЕБНОГО ПРЕДМЕТА ОУП.09 ФИЗИКА

по специальности 23.02.07 Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2023г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания по выполнению практических занятий разработаны в соответствии с рабочей программой по учебному предмету ОУП.09 Физика, с учетом требований ФГОС СОО, на основе ФГОС СПО по специальности 23.02.07 Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей, утвержденный приказом Минобрнауки России от 09.12.2016 № 1568, зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 26 января 2016 г. регистрационный № 44946.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составитель:

Т.Н.Максименкова, преподаватель высшей квалификационной категории, ГБПОУ ПК № 50 имени дважды Героя Социалистического Труда Н.А.Злобина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Пояснительная записка

Методические указания являются методическим пособием при проведении практических занятий по учебному предмету ОУП.09 Физика по специальности 23.02.07 Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей.

Практическое занятие проводятся в процессе изучения соответствующих разделов и тем учебного предмета и является одним из видов учебной деятельности обучающихся.

Выполнение обучающимися практических занятий направлено на:

- обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных знаний в рамках теоретического курса.

- формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

- развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных и др;

- выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Ведущей дидактической целью практических занятий является формирование практических умений – профессиональных (выполнять определенные действия, операции, необходимые в последующем в профессиональной деятельности) или учебных (решать задачи)

Содержанием практических занятий являются решение разного рода задач, в том числе профессиональных (анализ производственных ситуаций, решение ситуационных производственных задач, выполнение профессиональных функций в деловых играх и т.п.).

Выполнению практических занятий предшествует проверка знаний обучающихся – их теоретической готовности к выполнению задания.

Практические занятия могут носить репродуктивный, частично-поисковый и поисковый характер.

Формы организации обучающихся на практических занятиях: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Оценки за выполнение практических занятий выставляются по пятибалльной системе и учитываются как показатели текущей успеваемости обучающихся.

2. Оценка умений решать расчетные задачи.

Отметка «5» ставится, если в логическом рассуждении и решении нет ошибок, задача решена рациональным способом.

Отметка «4» ставится, если в логическом рассуждении и решении нет существенных ошибок, но задача решена нерациональным способом, или допущено не более двух несущественных ошибок.

Отметка «3» ставится, если в логическом рассуждении нет существенных ошибок, но допущена существенная ошибка в математических расчетах. Отметка «2» ставится, если имеются существенные ошибки в логическом рассуждении и в решении; отсутствует ответ на задание.

 

 

 

 

3. Перечень практических занятий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Методики практических занятий

 

Практическое занятие № 1

Тема: «Графическое решение задач на движение».

Цель работы:

вычислять основные координаты скорости, перемещения и ускорения;

различать уравнения основных параметров равномерного и равноускоренного движения.

Ход работы

Основные положения.

Движение с постоянной скоростью называется равномерным. 

При таком движении точка за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Скорость является важной величиной, характеризующей движение. Скорость является векторной величиной, поэтому она считается заданной лишь тогда, когда известны её модуль и направление. Единица скорости (м / c).

Модуль скорости — это величина, численно равная пути, пройденному точкой за единицу времени:

Уравнение равномерного прямолинейного движения точки:

x = x0 + υx t.

Записанное уравнение называется кинематическим законом равномерного движения или уравнением движения.

Для большей наглядности движение точки можно описывать с помощью графиков зависимости кинематических величин от времени. 

1. График зависимости проекций скоростей точек от времени:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. График зависимости координат от времени:

 

Движение точки может происходить как с постоянным, так и с переменным ускорением. Так, если отношение изменения скорости к промежутку времени в течение которого это изменение произошло одинаково для любого интервала времени, то говорят, что точка движется с постоянным ускорением. А движение точки называют равноускоренным движением.

Физическая векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости, называется ускорением.

За единицу ускорения в СИ принимается ускорение такого равноускоренного движения, при котором за 1 с скорость точки изменяется на 1 м/с.

Уравнение скорости:

 

При равноускоренном движении скорость точки линейно зависит от времени. Значит, график скорости представляет собой прямую линию, наклонённую к оси времени под некоторым углом.

 

 

 

 

 

 

 

Формула для определения координаты точки при её равноускоренном движении:

Этапы проведения работы:

I. Установите соответствие

 

 

 

II. Качественные задачи

Оценка «3»

1. На рисунке представлен график зависимости скорости тела от времени. Опишите его движение.

 

 

 

 

 

2. Описать данные виды движения и определить, какие физические величины изменяются при переходе от графика 1 к графику 3 (рис. 39).

Оценка «4»

По графикам движения трех тел определить, как они движутся, и сравнить на каждом графике пути, пройденные телами за одинаковые промежутки времени.

Оценка «5»

Описать движения тел и сравнить их перемещения.

 

III. Расчетно-логические задачи

 

Оценка «3»

Вычислить ускорения на разных участках по графику скорости (рис. 42).

 

 

 

 

 

Оценка «4»

По приведенному выше графику скорости определить перемещения на отдельных участках и вычислить среднюю скорость на всем пути.

Оценка «5»

По графику изменения координаты от времени х = x(t) вычислить перемещение тела за 20 с, составить уравнения V = V(t); S = S(t) для каждого участка пути (в основных единицах СИ) и вычислить ускорение на них, если начальная скорость равна 0 (рис. 43).

IV. Графические задачи

 

Оценка «3»

По графику скорости (рис. 44) построить графики зависимостей перемещения S = S(t) и ускорения а = a(t).

Оценка «4»

Сравнить по графикам V = V(t) величины путей, пройденных телом за интервалы времени t1 – t0 и t2 - t1 (рис 45).

 

 

 

 

Оценка «5»

По графику скорости V = V(t) построить графики зависимостей от времени пути S = S(t) и ускорения а = a(t) (рис. 46).

Дополнительно.

Две лодки плывут навстречу друг другу равномерно и прямолинейно. Скорость первой лодки 8 м/с, второй — 5 м/с. Определите время и координату их места встречи, если в начальный момент времени расстояние между лодками равно 130 м.

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований:

  – используя графики зависимости кинематических величин от времени описать движение тел;

–  указать верные ответы из предложенного перечня в тестовых заданиях;

–  при решении расчетных задач следует записать условие задачи и вопрос в кратной форме (дано, найти), записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие №2

Тема: «Законы сохранения в механике».

Цель работы: практическая отработка темы «Законы сохранения в механике» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых и графических задач.

Основные положения.

И мпульс тела – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость: P = mv. Единица импульса – 1 кг∙м/c.

Закон сохранения импульса: суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой.

Работа силы: - произведение проекции силы на ось X на перемещение по этой оси: A = (Fcosα)∙Δx. Единица работы – джоуль (Дж).

Потенциальная энергия тела в данной точке – скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за начало отчета потенциальной энергии.

Потенциальная энергия обусловлена взаимодействием тела с другими телами.

 

Потенциальная энергия тела, на высоте H над поверхностью Земли: Ep = mgH

 

Потенциальная энергия упругодеформированной пружины жесткостью k , растянутой на величину x: Ep = kx2/2

Кинетическая энергия – скалярная величина, равная произведению массы тела на квадрат его скорости: Ek = mv2/2.

Кинетическая энергия обусловлена движением тела.

 

Теорема о кинетической энергии: изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на него: Ek – Ek0 = A

 

Средняя мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена: Nср. = A/t.

Единица мощности – ватт (Вт).

 

Закон сохранения энергии: в замкнутой системе полная механическая энергия сохраняется: Ek + Ep = Ek0 + Ep0

 

Этапы проведения работы:

1. Решите графические задачи (1 балл):

1. Какой из графиков отражает зависимость потенциальной энергии тела от высоты подъема?

Ep Ep Ep

 

 

 

0 h 0 h 0 h

рис.1 рис.2 рис.3

 

2. Какой из графиков отражает зависимость кинетической энергии тела от его скорости?

Ek Ek Ek

 

 

 

v 0 v 0 v

рис.1 рис.2 рис.3

 

3.Мяч падает с высоты H и отскакивает на ту же высоту. Какой график отражает зависимость потенциальной энергии мяча от времени его движения?

Ep Ep Ep

 

 

0 t 0 t 0 t

рис.1 рис.2 рис.3

 

2.Ответьте на вопросы, выбрав один правильный ответ (1 балл):

 

 

3.Решите задачи по стандартному алгоритму: «Дано, СИ, расчетные формулы, вычисления, ответ (2 балла):

 

1. Кинетическая энергия тела равна 20 Дж, а импульс равен 10 кг∙м /c. Определите скорость тела.

 

2.Камень массой 0,2 кг брошен вертикально вверх со скоростью 10 м/с и упал в том же месте со скоростью 8 м/с. Чему равна работа сил сопротивления воздуха?

 

3. Автомобиль, имеющий массу 1 т, трогается с места и, двигаясь равноускоренно, проходит путь 20 м за время 2 с. Какую мощность при этом развивает двигатель автомобиля? (3 балла)

 

Критерии оценки:

15,14 баллов: «5»;

13, 12, 11 баллов: «4»;

10, 9, 8 баллов: «3»;

менее 8 баллов: «2».

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований

– используя знания формул, знание теории ответить на вопросы, выбрав один правильный ответ;

– используя теоретический материал решить графические задачи;

–  при решении расчетных задач записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 3

Тема: «Принцип действия тепловых машин».

Цель работы:  систематизировать знания по теме «Принцип действия тепловых машин», совершенствовать навыки решения задач.

 

I. Ответьте на вопросы, выбрав один правильный ответ

1. При разработке нового автомобиля необходимо решать следующую экологическую проблему:

1.Увеличить мощность двигателя

2.Уменьшить токсичность выхлопных газов

3.Улучшить комфортность салона

4.Уменьшить мощность двигателя

2. При работе двигателя внутреннего сгорания происходит переход внутренней энергии топлива в …

1. в потенциальную энергию поршня

3. во внутреннюю энергию поршня

4. в потенциальную энергию выхлопных газов

3. Тепловая машина

производит механическую работу по увеличению внутренней энергии тела

производит тепло

совершает механическую работу за счет подводимого количества теплоты

производит электроэнергию за счет совершения работы

4. Назовите тепловой двигатель, который работает, не совершая циклический процесс.

5. Какой процесс изменения состояния газа играет основную роль «двигателя» ракеты? Почему?

 

II. Тест

1. На рисунке изображен цикл Карно, по которому работает тепловая машина. На каком участке рабочее тело получает некоторое количество теплоты?

 

1) 1—2

2) 2—3

3) 3—4        

4) 4—1

 

2. Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина, если температура ее нагревателя 627 0С и температура холодильника 27 °C.

1) 96%.        Б. 67%.                 2) 50%                3) 33%.                4) 4%.        

 

3. Переход газа из состояния М в состояние N (рис. 3) совершается различными способами: 1, 2, 3 и 4. В каком случае работа газа максимальна?

 

1) 1.         2) 2.         3) 3.         4) 4.        5) При всех способах одинакова.

 

4. Сравните КПД тепловых машин, работающих по циклам:

1) Ϧ1 ≥ Ϧ 2        2) Ϧ1 ≤ Ϧ 2        3) Ϧ1 = Ϧ 2        4) точно сказать не возможно.

 

5. КПД идеального теплового двигателя 40%. Чему равна температура нагревателя, если температура холодильника 27 °C?

1) 180 К         2) 500 К         3) 750 К

 

6. Температура нагревателя идеальной тепловой машины117 С, а холодильника 27 С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1 с, равна 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с, и мощность машины.

 

 

Практическое занятие № 4

Решение задач с профессиональной направленностью

по теме: «Основы термодинамики».

 

Цель работы: практическая отработка темы «Основы термодинамики» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых и графических задач.

Основные положения.

Внутренняя энергия тела – сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия.

Внутренняя энергия идеального газа:

U = i/2∙m/M∙RT = i/2∙PV i - число степеней свободы молекул газа

( i = 3 для одноатомного газа, i = 5 для двухатомного газа).

 

Изменение внутренней энергии возможно в результате теплообмена, а также при совершении работы.

Количество теплоты – энергия, передаваемая телу извне в результате теплообмена: Q = cm∙(t2 – t1), с – удельная теплоемкость тела.

Работа, совершенная газом: A = PΔV; ΔV = V2 – V1

Первый закон термодинамики: Q = ΔU + A.

Первый закон термодинамики:

при изохорном процессе: Q = ΔU

при изобарном процессе: Q = A

при изотермическом процессе: Q = ΔU + A

при адиабатном процессе: A = - ΔU

Адиабатный процесс – термодинамический процесс в теплоизолированной системе (Q = 0).

 

Тепловые двигатели – устройства, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. Наличие нагревателя и холодильника – необходимое условие непрерывной работы теплового двигателя.

 

Коэффициент полезного действия – отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: η = A/Q1

 

Цикл Карно – цикл работы теплового двигателя, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов. В цикле Карно исключена теплопередача без совершения работы, поэтому его КПД максимален:

η max = (T1 – T2)/T1

 

Этапы выполнения работы:

Ответьте на вопросы, выбрав один правильный ответ (1 балл):

 

Решите графические задачи (1 балл):

1).

P (кПа) Чему равна работа газа при переходе из состояния 1 в состояние 2?

4

3 1 2 1) 10 кДж 2) 20 кДж

23) 30 кДж 4) 40 кДж

1

0V(м3)

10 20

2).

P (Па) Чему равна работа газа при переходе из состояния 1 в состояние 3?

4 0

3 0 2 3 1) 10 Дж 2) 20 Дж

2 0 3) 30 Дж 4) 60 Дж

1 0 1

0V(м3)

1 2 3

Решите задачи по стандартному алгоритму: «Дано, СИ, расчетные формулы, вычисления, ответ» (2балла):

1. Котел современной тепловой станции работает при температуре 5500С. Отработанное тепло может отводиться к озеру или реке при температуре 200С. Каков был бы КПД такой станции, если бы она работала по идеальному циклу?

2. Двигатель автомобиля расходует за час работы 5 кг бензина. При этом температура в цилиндре двигателя Т1 = 1200 К, а отработанного газа Т2 = 370 К. Удельная теплота сгорания бензина q = 46 МДж/кг. Определите мощность, развиваемую двигателем (3 балла).

3. При горении электролампы температура наполняющего её инертного газа повышается до 3100С, а давление до 0,15 МПа. Под каким давлением должны наполняться лампы инертным газом, если температура при наполнении равна 1600С.

Критерии оценки:

14 .13 баллов: «5»;

12, 11, 10 баллов: «4»;

9. 8, 7 баллов: «3»;

менее 7 баллов: «2».

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований

– используя знания формул, знание теории ответить на вопросы, выбрав один правильный ответ;

– используя теоретический материал решить графические задачи;

–  при решении расчетных задач записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 5

Тема: «Электростатика».

Цель работы: практическая отработка темы «Электростатика» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых задач, выполнения чертежей, схем.

Основные положения.

Электрический заряд - физическая величина, характеризующая силу электромагнитного взаимодействия.

 

Минимальным положительным зарядом обладает протон, минимальным отрицательным зарядом – электрон.

Заряды одного знака отталкиваются, заряды разных знаков притягиваются.

 

Закон сохранения заряда: в электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной.

 

Сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов определяется законом Кулона: F12 = k∙q1∙q2/r2,

где q1 и q2 – заряды, r- расстояние между ними, k - электрическая постоянная

k = 1/4π∙ε0 = 9∙109 Н∙м2/Кл2, ε0 = 8,85∙10-12 Кл2/Н∙м2.

Взаимодействие между зарядами передается электромагнитным полем, источником которого являются заряды. Электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света.

Н апряженность поля – векторная физическая величина, равная отношению силы Кулона, действующей на пробный положительный заряд q0 в данной точке поля, к величине этого заряда: E=F/q0.

Единица напряженности – ньютон на кулон (1 Н/Кл).

 

Напряженность поля, созданного точечным положительным зарядом Q, в точке, находящейся на расстоянии r от него E= k∙Q /r2.

 

С ила, действующая на точечный заряд, помещенный в электростатическое поле напряженность которого Е, равна: F = E∙q.

 

Потенциал электростатического поля в данной точке - физическая величина, равная отношению потенциальной энергии пробного заряда в этой точке к величине этого заряда: φ =W/q0. Единица потенциала - вольт (1В = 1Дж/Кл).

 

Потенциальная энергия заряда: W = q∙φ.

 

Работа силы электростатического поля равна произведению величины перемещения заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точке: A = qU или A = q(φ1 –φ2).

 

Р азность потенциалов в однородном поле между двумя точками, находящимися на расстоянии d друг от друга вдоль линии напряженности E: U = Ed.

 

Электроемкость уединенного проводника – физическая величина, равная отношению заряда проводника к его потенциалу: C = Q/φ.

 

Электроемкость конденсатора - физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними: C = Q/U.

 

Электроемкость плоского конденсатора с диэлектриком: C = ε ε0S/d,

где S – площадь пластины конденсатора, d - расстояние между ними, ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Единица электроемкости – фарад (1Ф = 1Кл/В).

 

Энергия электростатического поля, запасенного в конденсаторе:

W = CU2/2 = Q2/2C.

U – напряжение между пластинами, Q - заряд конденсатора.

 

Этапы проведения работы:

Выполните задания (1 балл):

На рисунке 1 изображены силовые линии электростатических полей, созданные отрицательным и положительным зарядами. Изобразите силовые линии полей, созданных двумя зарядами (Рис. 2).

 

- q +q +q +q - q - q

-q +q а) б) в)

Рис. 1 Рис. 2

В электрическое поле влетает протон. Он движется по траектории:

1 1) 1

2 2) 2

3) 3

 

 

3. Вектор напряженности, созданной двумя зарядами в точке С, направлен

1) вправо

C 2) влево

3) вверх

4) вниз

+q - q

4. Как направлена кулоновская сила, действующая на отрицательный точечный заряд, помещенный в центр квадрата, в углах которого находятся заряды:

+q +q 1) вправо

2) влево

- q 3) вверх

4) вниз

-q - q

 

5. В однородное электрическое поле влетает электрон. Вектор скорости направлен перпендикулярно силовым линям поля. Укажите траекторию движения электрона.

2 1) 1

1 3 2) 2

v 3) 3

e -

 

2. Ответьте на вопросы, выбрав один правильный ответ (1 балл):

 

 

3. Решите задачи по стандартному алгоритму: «Дано, СИ, расчетные формулы, вычисления, ответ» (1 балл).

1. С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 10 нКл и 15 нКл, находящиеся на расстоянии 5 см друг от друга? Электрическая постоянная k = 9*109 Н м2/Кл2

2. Два заряда 1,2∙10 -9Кл взаимодействуют с силой 1,44∙10-5Н. Найдите расстояние между зарядами (2 балла).

3. Напряжение на обкладках конденсатора 200 В, его энергия 0,1 Дж. Найдите емкость конденсатора.

4. Электрическое поле создается зарядом Q = 1мкКл. Найдите напряженность поля в точке, удаленной от заряда на 9 см.

Критерии оценки:

15, 14 баллов: «5»;

13, 12. 11 баллов: «4»;

10, 9, 8 баллов: «3»;

менее 8 баллов: «2».

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований

– используя теоретический материал ответить на вопросы по данным схемам;

– используя знания формул, знание теории ответить на вопросы, выбрав один правильный ответ;

–  при решении расчетных задач записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 6

Тема: «Соединение проводников».

 

Цель работы: практическая отработка темы «Соединение проводников» путем решения задач, выполнения чертежей, вычисление физических величин используя схемы.

Ход работы

Основные положения.

Как и всякую закономерность, закон Ома можно представить графически в виде так называемой вольт-амперной характеристики проводника, то есть зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах.

Как видим, график подтверждает прямую пропорциональную зависимость силы тока в проводнике от приложенного к нему напряжения.

Как запомнить формулы закона Ома

Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

.

Последовательное соединение

Ток во всех частях последовательно соединённой цепи в каждый данный момент времени одинаков:

Полное напряжение на обоих проводниках (или напряжение на полюсах источника тока) равно сумме напряжений на отдельных проводниках:

Общее сопротивление участка цепи, состоящей из нескольких последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

Параллельное соединение

Напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково и равно напряжению на всём участке параллельно соединённых проводников:

 Ток в неразветвлённой части цепи равен сумме токов, текущих в отдельных параллельно соединённых проводниках:

Величина, обратная сопротивлению участка параллельно соединённых проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению отдельных проводников:

или R= R1 * R2 / R1 + R2

 

Из этого равенства следует, что общее сопротивление участка цепи, состоящего из п параллельно соединённых проводников с одинаковым сопротивлением, в п раз меньше сопротивления одного из них:

Этапы проведения работы:

I. Выполните задания (2 балла):

Простейшие схемы соединения проводников.

 

II. Определите общее сопротивление цепи (3 балла):

Рис 1 R1=24 Ом

 

Рис 3

R1 = 7 0м Рис 2

R2 = 3 Ом

R1 = 7 Ом R2 = 0,9 Ом R3 = 3 Ом

R3 = 0,9 Ом

 

III. Решите задачи

1 (2 б.)

 

 2. (2 б)

К акая мощность выделяется в участке цепи, схема которого изображена на рисунке, если  R = 16 Ом, а напряжение между точками A и B равно 8 В?

Ответ приведите в ваттах.

Ответ: Р = ______

 

3. (3 б.)

 

Дано: R1=12 Ом R2=4 Ом R3=5 Ом R4=7 Ом R5=13 Ом

Общее напряжение UАВ=220В

Найти: Общее сопротивление цепи. Общую силу тока и силу тока на каждом сопротивлении. Общую мощность цепи.

 

Критерии оценки:

11,12 баллов: «5»;

8,9,10 баллов: «4»;

6, 7 баллов: «3»;

менее 6 баллов: «2».

 

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований

– используя знания формул, схем соединений, видов соединений заполнить таблицу;

–  при решении расчетных задач записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 7

Тема: «Магнитное поле».

Цель работы: практическая отработка темы «Магнитное поле» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых задач, выполнения чертежей, схем.

Ход работы

Основные положения.

Взаимодействие между электрическими токами осуществляется посредством магнитного поля. Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В. Единица измерения – тесла (1 Тл).

Модуль вектора магнитной индукции определяют отношением максимальной силы, действующей на участок проводника с током со стороны магнитного поля, к произведению силы тока на длину этого участка: B= Fm /IΔL.

Линии магнитной индукции охватывают проводник с током и всегда замкнуты. Такие поля называют вихревыми.

Закон Ампера: на участок проводника с током ΔL со стороны магнитного поля действует сила, модуль которой равен F = B|I|ΔLsinα,

где α – угол между отрезком проводника и вектором В. Направление силы определяется правилом левой руки.

На движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца, модуль которой равен Fл = |q|vBsinα,

где α – угол между скоростью частицы и вектором В.

Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы и поэтому не совершает работу.

Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности радиусом r. Согласно второму закону Ньютона

mv2/r = qvB, отсюда радиус окружности r = mv/qB.

Период обращения частицы равен: T = 2πr/v = 2πm/qB.

 

Этапы проведения работы:

I. Выполните задания (1 балл):

1.Электрический ток в прямолинейном проводнике направлен перпендикулярно плоскости рисунка и входит в него сверху. Какое расположение и направление имеют линии магнитной индукции?

В В

 

1) 2) 3) 4)

2. Прямолинейный проводник с током находится между полюсами магнита. Ток направлен от читателя. Сила Ампера, действующая на проводник, направлена:

 

1 ) влево N

2 ) вправо

3) вверх

4 ) вниз

S

3.Сила Ампера, действующая на проводник с током ( ток направлен на читателя) в магнитном поле В направлена:

B 1) влево 2) вправо

I 3) вверх 4) вниз

II. Ответьте на вопросы, выбрав один правильный ответ (1 балл):

 

 

III. Решите задачи по стандартному алгоритму: «Дано, СИ, расчетные формулы, вычисления, ответ» (2 балла).

1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5см действует сила 50мН? Сила тока в проводнике 25А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

2. Индукция однородного магнитного поля В = 0,3 Тл направлена по оси Х. Найдите модуль и направление силы Лоренца, действующей на протон, движущийся в этом же направлении со скоростью v = 5∙106 м/с (заряд протона е+ = 1,6∙10-19 Кл).

3. Используя данные задачи № 2, найдите радиус окружности, по которой движется протон, а также период обращения протона по той же окружности (масса протона mp = 1,67∙10-27 кг). (3 балла)

 

 

Критерии оценки:

15,14 баллов: «5»;

13, 12, 11 баллов: «4»;

10, 9, 8 баллов: «3»;

менее 8 баллов: «2».

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований:

–  используя правило буравчика и правило левой руки указать верные ответы используя данные чертежи;

–  указать верные ответы из предложенного перечня в тестовых заданиях;

–  при решении расчетных задач следует записать условие задачи и вопрос в кратной форме (дано, найти), записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 8

Решение задач с профессиональной направленностью

по теме: «Электромагнитная индукция».

 

Цель работы: практическая отработка темы «Электромагнитная индукция» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых задач, выполнения чертежей, схем.

Основные положения.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который:

1) либо покоится в переменном во времени магнитном поле

 

 

2) либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

 

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

ЭДС индукции, возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Еi = - ΔФ/Δt. В движущихся проводниках Еi = vBLsinα (v – скорость, L – длина проводника).

 

Магнитным потоком Ф (потоком магнитной индукции) через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции B на площадь S и косинус угла между векторами B и n: Ф = BScosα.

Магнитный поток измеряют в веберах (Вб). 1Вб = 1Тл∙м2.

 

Правило Ленца: индукционный ток направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызывающей ток.

 

Условия, при которых, возникающая ЭДС индукции максимальна и когда она равна нулю: Э.Д.С. индукции максимальна, если проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если проводник расположен параллельно линиям магнитной индукции, то ЭДС индукции равна нулю.

 

Явления самоиндукции: самоиндукция - частный случай явления электромагнитной индукции, при котором ЭДС индукции возникает в самом проводнике, по которому идет переменный ток. ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в проводнике: Еis = - L∙ΔI/Δt

 

Индуктивность - это коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком, пронизывающим этот контур.

Единица измерения индуктивности - 1 Генри (Гн). Индуктивность проводника равна 1Гн, если при изменении силы тока на 1А за 1с, возникает ЭДС индукции1В.

 

Энергия магнитного поля тока равна той работе, которую должен совершить источник, чтобы создать данный ток: Wм = LI2/2.

 

Этапы проведения работы:

Выполните задания (1 балл):

Если проволочная рамке находится в магнитном поле, магнитная индукция которого равномерно возрастает во времени, то индукционный ток в рамке будет

п остоянным

у бывать B

возрастать

Магнитный поток, пронизывающий катушку, изменяется во времени так, как показано на графике. ЭДС индукции в катушке имеет минимальное значение в промежутках времени

0 – t1 Ф

t1 – t2

t2 – t3

 

t

0 t1 t2 t3

 

П роводящий круговой контур перемещается поступательно с постоянной скоростью в поле проводника с током как показано на рисунке. Об индукционном токе можно сказать, что I

о н направлен по часовой стрелке

о н направлен против часовой стрелки v

он возникать не будет

 

 

Зависимость энергии магнитного поля в катушке индуктивностью L от силы тока I в катушке дается графиком:

W W W W

 

 

0 I 0 I 0 I 0 I

 

М агнит приближают к замкнутому проводнику северным полюсом. Индукционный ток в кольце будет направлен S

1) по часовой стрелке v

2 ) против часовой стрелки

3) он возникать не будет N

 

 

Дополните (1 балл)

Если при силе тока 3А в рамке возникает магнитный поток 6 ВБ, то индуктивность рамки равна ______ Гн.

 

2. В катушке с индуктивностью 0,01 Гн проходит ток 20 А. При исчезновении в ней тока за 0,002 с ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке, равна _______ В.

 

Энергия магнитного поля катушки индуктивностью 3 Гн при силе тока

0,4 А равна ______ Дж.

 

Магнитный поток внутри катушки индуктивностью 5 Гн составляет 25 Вб. Сила тока в катушке равна ______ А.

 

3. Решите задачи по стандартному алгоритму: «Дано, СИ, расчетные формулы, вычисления, ответ» (2 балла).

Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя с индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия магнитного роля оказалась равной 1 Дж.

 

При увеличении силы тока, проходящего через катушку индуктивностью

0,5 Гн в 2 раза энергия магнитного поля возрасла на 3Дж. Найти начальные значения силы тока и напряжения.

 

Самолет летит горизонтально во скоростью 900 км/ч. Найдите разность потенциалов. возникающую между концами его крыльев, если модуль вертикальной составляющей магнитной индукции земного магнитного поля 5∙10-5 Тл, а размах крыльев 12 м.

Критерии оценки:

15,14, баллов: «5»;

13, 12, 11, баллов: «4»;

10, 9, 8 баллов: «3»;

менее 8 баллов: «2».

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований:

–  используя знания теоретического материала по электромагнитной индукции, указать верные ответы;

–  указать верные ответы из предложенного перечня в тестовых заданиях;

–  при решении расчетных задач следует записать условие задачи и вопрос в кратной форме (дано, найти), записать использованные формулы, привести все необходимые расчеты, указать ответ;

 

Практическое занятие № 9

Тема: «Изучение работы трансформатора».

Цель работы: изучить устройство, типы, принцип действия, назначение трансформатора.

Оборудование: учебная модель трансформатора, учебник Г.Я Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин, Физика 11кл., учебник для общеобразовательных организаций. Москва «Просвещение» 2019. §§38-40 стр 114.

Пользуясь параграфами учебника, дайте ответы на следующие вопросы и выполните задания.

1. Назначение, устройство, обозначение на схемах и принцип действия трансформатора.

2. Что такое коэффициент трансформации? Типы трансформаторов.

3. С какой целью магнитопровод трансформатора набирается из тонких изолированных пластин электротехнической стали?

4. С какой целью для передачи электроэнергии используют трансформатор?

5. Как осуществляется передача электроэнергии на большие расстояния?

6. По имеющимся данным выполните расчеты и заполните таблицу. Определите типы трансформатора.

 

 

Основные расчетные формулы.

Расчет коэффициента полезного действия:, где:

КПД – коэффициент полезного действия, %;

I1 – сила тока на первичной обмотке, А;

I2 – сила тока на вторичной обмотке, А;

U1 – напряжение на первичной обмотке, В;

U2 – напряжение на вторичной обмотке, В;

Расчет коэффициент трансформации: , где:

k – коэффициент трансформации, величина безразмерная;

U1 – напряжение на первичной обмотке, В;

U2 – напряжение на вторичной обмотке, В;

Расчет передаваемой мощности: , где:

P – мощность тока, Вт;

N1 – число витков на первичной обмотке, величина безразмерная;

N2 - число витков на первичной обмотке, величина безразмерная;

U1 – напряжение на первичной обмотке, В;

R2 – сопротивление на вторичной обмотке, Ом.

 

 

Практическое занятие № 10

Тема: «Электромагнитные колебания».

Цель работы: практическая отработка темы «Электромагнитные колебания» путем решения задач и упражнений по образцу, решения тестовых задач и графических задач.

Основные положения.

При электромагнитных колебаниях происходят периодические изменения электрического заряда, силы тока и напряжения. Различают свободные, затухающие, вынужденные колебания и автоколебания.

Простейшей системой, в которой наблюдают свободные электромагнитные колебания, является колебательный контур. Он состоит из катушки и конденсатора.

Уравнение, описывающее электромагнитные колебания в контуре, имеет вид:

q″= - ω02q, где q – заряд конденсатора, q″ - векторная производная заряда по времени. ω02 = 1/LC - квадрат циклической частоты колебаний, зависящей от индуктивности L и емкости C.

Решение уравнения, описывающее свободные электромагнитные колебания, выражается либо через синус, либо через косинус:

q = qm cosω0t или q = qm sinω0t .

Период колебаний, частота и циклическая частота связаны между собой соотношениями: T=1/