Рекомендации по решению задач.




Два способа решения задач по механике.

Почти во всех задачах по физике вам дается сила и надо найти его положение или скорости через какое-то время. Решать можно или через 2 закон Ньютона, или через закон сохранения энергии.

1. Через 2 закон Ньютона. Зная силу, по этому закону находим ускорение тела. Если ускорение постоянно, то пишем формулы кинематики для движения с постоянным ускорением и смотрим, сколько у нас неизвестных. Если неизвестных две – то задачу как физик вы решили, вам осталось решить систему как математику.

2. Через закон сохранения энергии. Зная силу, вычисляем работу, которую эта сила совершает, и пишем закон сохранения энергии. Для силы тяжести и силы электрического поля можно использовать и потенциальную энергию, и работу этих сил (это одно и то же), для всех других сил используем работу. Учитываем то, добавляет или отнимает энергию эта сила, берем работу со знаком плюс (если добавляет) или с минусом (если отнимает). Если в записанном законе сохранения энергии одна неизвестная – вы задачу решили.

 

Большинство задач легче решается через закон сохранения энергии, но в законе нет времени, поэтому время через него не найти. Если вам нужно время, то или решаете через ускорение и законы кинематики, или, найдя через закон сохранения энергии начальную и конечную скорости и расстояние, через среднюю скорость вычисляете время.

При столкновениях всегда используем закон сохранения импульса. Если столкновение абсолютно упругое, то применяем еще и закон сохранения энергии.

Не забываем, что импульс – векторная величина. Если тела движутся не по одной оси, то закон сохранения импульса пишем для каждой оси отдельно.

Земля (или любой шар) притягивает другое тело с такой же силой, как если бы вся ее масса была собрана в ее центре. Многие считают это очевидным, но это не так: кубик или стержень не притягивают другие тела так, как будто вся их масса собрана в их центре.

Если сила действует под наклоном к поверхности, на которой стоит или движется тело, то разбиваем силу на две: перпендикулярно поверхности и вдоль. Первая часть силы прижимает тело к поверхности, и от нее зависит сила трения, вторая часть – двигает тело, от нее зависит, как тело будет двигаться. Например, на наклонной поверхности (под углом α к горизонту) разбиваем силу тяжести на две: mgcosα прижимает к поверхности (поэтому сила реакции опоры N равна ей N=mgcosα и сила трения равна Fтр.=μN=μmgcosα), а mgsinα тянет тело вниз.

В задачах с блоками и веревками держите в голове два принципа: 1. Сила натяжения веревки T на всем ее пути одна и та же 2. Если веревка перекинута через блок, то она тянет блок с силой 2T (по T с каждой стороны), поэтому для равновесия блока его надо тянуть с силой 2T в другую сторону.

Если лифт движется вверх или вниз с ускорением а, то мы сводим эту задачу к тому, что у нас просто изменилось g на (g+а) или (g-а). То есть во всех формулах заменяем g на (g+а), если лифт идет вверх, и на (g-а), если вниз. Если какая-то величина не зависит от g, то она в этих случаях не меняется.

Электричество

Лекции: "Электричество".

Определения:

В теме «электричество» буквой Е принято обозначать напряженность электрического поля, а не энергию. Энергию здесь обозначают буквой W.

напряженность электрического поля Е есть F(сила, действующая на заряд в данной точке) /q(заряд) или

напряжение между двумя точками U – это работа по перемещению из одной точки в другую (а это есть потенциальная энергия W)/q(заряд) или W=qU

потенциал – это напряжение между нулевой точкой (где потенциал принимается равным нулю) и данной или U=Dj

емкостьС = Q(заряд)/U(напряжение)

Практически никто из школьников не знает определений напряженности поля и напряжения. Это главная ошибка при изучении этой темы. Вторая ошибка – даже выучив определения, школьники не понимают смысла определения и не могут ответить на вопрос: «Что ты можешь вычислить, зная напряженность поля или напряжение?». Если мне отвечают, что, по определению, Е=F/q, то я спрашиваю: «Какую силу и на какой заряд ты делишь, если определяешь напряженность поля в точке, где никакого заряда нет?». В ответ обычно вижу полный ступор на лице. Правильный ответ на этот вопрос такой: для определения напряженности поля в пустой точке мы помещаем туда любой заряд (удобнее, конечно, помещать единичный положительный заряд), считаем силу, действующую на этот заряд, и делим ее на этот заряд. Получаем величину напряженности электрического поля, которая будет в этой точке, даже когда в ней нет никакого заряда. Направлена напряженность туда же, куда и сила. Правильный ответ на вопрос, что мы можем вычислить, зная напряженность поля в данной точке, такой: зная напряженность поля в данной точке, мы можем вычислить силу, которая будет действовать на любой заряд в этой точке, если этот заряд в эту точку поместить.

Попробуйте ответить на такие же вопросы про напряжение: 1). По определению, U=W/q. Какую энергию на какой заряд надо делить, если ни в точках, ни между точками никаких зарядов нет? 2). Что вы можете вычислить, зная напряжение между двумя точками? Правильные ответы: 1). Для определения напряжения между двумя точками мы берем любой заряд (удобнее, конечно, брать единичный положительный), перемещаем его из одной точки в другую и считаем энергию, которую мы затратили при переносе. Делим эту энергию на заряд, получаем напряжение между точками, которое есть между этими точками даже тогда, когда никаких зарядов нет. 2). Зная напряжение между двумя точками, я могу вычислить энергию, нужную, чтобы перенести любой заряд из одной точки в другую.

Обычно трудно дается понятие потенциала. Потенциал данной точки – это напряжение между этой точкой и нулевой (где потенциал принимается равным нулю). Напряжение определяется между точками, а потенциал – в точке, так как нулевая точка задана. Только в этом разница между ними. Напряжение между двумя любыми точками тогда есть разность потенциалов этих точек. Введение потенциалов удобно тем, что, например, если надо знать напряжения между 6 точками, то этих напряжений будет 120(или 60,если не учитывать знак), а потенциалов надо знать всего 6, и все напряжения между любыми точками высчитываются как разность потенциалов.

Законы.

В этой теме единственный закон, открытый Кулоном.

Закон Кулона

Он похож на закон гравитации, только вместо масс здесь заряды. Поэтому массу можно назвать гравитационным зарядом, или заряд назвать электрической массой. Отличие сильное в том, что заряды бывают разных знаков и электрические силы и притягивают, и отталкивают, а масса всегда положительна и гравитационная сила всегда притягивает.

Выводится.

Действуя по определению, можно найти напряженность электрического поля, создаваемую в данной точке зарядом Q. Для этого помещаем в нашу точку заряд q, считаем силу и делим на q. Заряд q сокращается, и получаем

Из определений напряженности поля, напряжения и того, что энергия при перемещении есть работа, выводится связь между напряженностью поля и напряжением: W=F·∆S·cosα, подставляем сюда W=qU и F=qE, получаем qU=qE∆Scosα или U=E∆Scosα Обычно направления поля и перемещения совпадают, и тогда U = E·∆S. В конденсаторе расстояние между пластинами чаще всего обозначают d, и формула имеет вид U=E×d

Из определения емкости выводится (вывод смотри в лекции: электричество)

  1. емкость при параллельном соединении двух емкостей С=С12
  2. емкость при последовательном соединении двух емкостей 1/С=1/С1+1/С2
  3. емкость конденсатора считается так: Лучше, чтобы вы ее выводили, но если не можете, то вместо вывода можете догадаться, как меняется емкость, если вставить диэлектрик (увеличивается, а иначе зачем его туда вставляют), увеличить площадь пластин (увеличивается) или увеличить расстояние между пластинами(уменьшается, так как если пластины растянуть очень далеко, емкости никакой не будет), то есть С пропорциональна , потом добавляете εо перед ε и получаете формулу.

 

Применяя определение напряжения W=qU, вычисляем энергию конденсатора. Для этого представляем, что мы переносим заряд Q с одной пластины на другую мелкими порциями. Поскольку напряжение в начале было ноль, и только в конце станет U, то мы заряд перенесли при среднем напряжении Uср.=U/2. Получаем: Wконд.=QUср.=QU/2. Применяя определение емкости С = Q/U мы можем выразить эту энергию в других формах Запоминать советую в первой форме, так как почти повторяет определение напряжения, а к остальным переходить через определение емкости.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: