Учебное пособие по физике «В помощь ученику»

Аннотация.

Физика – сложная наука, где нет единого алгоритма решения задач. Данный материал является учебным пособием при решении задач на законы Ньютоны, законы сохранения энергии и импульса тела, на движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Учебное пособие по физике

«В помощь ученику»

А) Алгоритм решения задач на законы Ньютона.

1. Внимательно прочитайте условия задачи (в тексте могут быть неявно заданы некоторые важные условия) и сделайте аккуратный чертеж к задаче.

2. Изобразите все векторные величины:

- силы, действующие на каждое рассматриваемое тело в задаче;

- скорость, ускорение.

3. Запишите второй закон Ньютона для каждого тела в общем векторном виде: ma = F1 + F2 + F 3 …

4. Выберите координатные оси. Если заранее известно направление ускорения тела, то целесообразно одну из осей направить вдоль ускорения, а вторую (если требуется) перпендикулярно ему.

5. Распишите второй закон Ньютона для каждого тела в проекциях на выбранные оси.

6. Решите полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия.

Б) Алгоритм решения задач на баллистическое движение:

Закон сохранения импульса целесообразно применять для решения тех задач, в которых требуется определить скорость, а не силу или ускорение.

Для решения задачи нужно записать этот закон в векторной форме:

1. Сделать рисунок к задаче и изобразить вектора скорости.

2. Записать закон сохранения скорости в векторной форме.

m1v1 + m2v2 + ... = m1u1 + m2u2 + ... где v1, v2 и т. д. — скорости тел системы до взаимодействия, а u1, u2 и т. д. — их скорости после взаимодействия.

3. Найти проекции на оси координат. (Выбор направления осей диктуется удобством решения задачи. Если, например, все тела движутся вдоль одной прямой, то координатную ось целесообразно направить вдоль этой прямой).

4. При решении некоторых задач приходится использовать дополнительно уравнения кинематики.

5. Найти искомую величину.

В) Алгоритм решения задач на закон сохранения энергии.

Выберите систему тел.

Выберите 2 (или больше) состояний этой системы до и после взаимодействия.

Запишите выражение для энергии системы этих состояний.

Уясните, является ли эта система замкнутой.

Выберите систему отсчёта.

Найдите изменение энергии.

Приравняйте выражение а) 0, если система замкнута; б) работе внешних сил, если система не замкнута.

Найдите неизвестную величину.

Г) Алгоритм решения задач при движении тела, брошенного под углом к горизонту.

Рис.1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Траекторией движения тела, брошенного под углом к горизонту, является парабола.

1. Для того чтобы узнать, как выглядит уравнение движения тела, нужно представить начальную скорость  в виде составляющих:  и .

Скорость по оси x не меняется с течением времени, так как ускорение направлено по оси y () и имеет только одну составляющую. Следовательно, с течением времени изменяется скорость по оси y.

2. В решении таких задач также нужно пользоваться уравнением для координат.

 – уравнение равномерного движения вдоль оси ОХ

Координата y в выбранной системе координат изменяется по закону равнопеременного движения с отрицательным ускорением:

 3. Решаем полученную систему уравнений, учитывая данные задачи: