МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
НЕСТАНДАРТНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
(I часть)
Методическое пособие
г.Семей
2010
Нестандартные физические задачи: методическое пособие
Семипалатинский государственный педагогический институт, Семей, 2010. – 70с.
Составители:
Абдрахманова Р.Р., доцент кафедры физики и информатики Семипалатинского
государственного педагогического института
Вельмер Е.К., учитель физики высшей категории филиала АО «Назарбаев
Интеллектуальная школа» физико-математического направления г.Семей
Рецензенты:
Мукушев Б.А. д.п.н., профессор кафедры физики и информатики
Семипалатинского государственного
педагогического института
Уразбаева К.Т., директор Колледжа права и бизнеса г.Семей,
к.ф.-м.н., доцент
государственного педагогического института
Предлагаемое методическое пособие содержит подборку нестандартных физических задач по двум разделам («Механика», «Молекулярная физика»). Задачи сопровождаются краткой информацией о рассматриваемом явлении, о проявлении физических законов в различных ситуациях, в различных областях знаний.
Рекомендуется учащимся средних школ, студентам физических специальностей вузов, учителям физики средних школ.
Рекомендовано Учебно-методическим советом Семипалатинского государственного педагогического института (протокол №3 от 21.12.2010)
Содержание
Механика 4
Молекулярная физика 42
Ответы к заданиям 56
-
МЕХАНИКА
1.1 У растений есть определенные ритмы жизни. Их можно наблюдать в делении клеток, обмене веществ, прорастании семян, росте, зацветании, открытии и закрытии цветков, выделении нектара, спорообразовании. Шведский ботаник Карл Линней, живший в XVIIIв., устроил у себя на клумбе специальные цветочные часы - «часы флоры». Попробуйте сделать это и вы. Для этого нужно знать, что шиповник раскрывает цветки в 4-5 ч., а закрывает в 19-20 ч.,
цикорий - соответственно, в 4-5 и в 14-15 ч., мак - в 5 и в 14-15 ч., одуванчик - в 5-6 и в 14-15 ч., картофель - в 6-7 и в 14-15 ч., лен - в 6-7 и в 16-17 ч., белая кувшинка - в 7-8 и в 18-19, смолевка - в 9 и в 20-21, календула (ноготки) - в 9 и в 20-21, кислица - в 9-10 и в 17-18, мать-и-мачеха - в 9-10 и в 17-18 ч.
Вопрос. Удобно ли пользоваться такими часами?
1.2. Дивом Йеллоустона (США) именуется гейзер Эксельсиор - один из крупнейших в мире. Его струя бьет из озера со скалистыми крутыми берегами. Перед извержением поверхность озера начинает волноваться, окутывается клубами пара, а затем точно из центра водоема с грозным рокотом вырывается гигантский столб кипятка диаметром 10 метров и высотой почти 100 метров.
Вопрос. К какому виду движения можно отнести извержение этого гейзера?
1.3. Великие озера Северной Америки - Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио - самое большое озерное «созвездие» нашей планеты. Мощная и быстрая река Ниагара уносит воды первых четырех в пятое - Онтарио. Между озерами Эри и Онтарио река спускается почти на 100 метров. Причем половину этой высоты она теряет одним буйным прыжком, который и зовется водопадом Ниагара. Могучий многоводный поток шириной в тысячу двести метров разрезан у водопада Козьим островом на две части. Воды огромной реки плавно катятся к скальному уступу и с величавым спокойствием падают в бездну с высоты в пятьдесят метров.
Вопрос. Какие виды движения описываются выше?
1.4. Большая часть поверхности Ледовитого океана и окраинных морей круглый год закована в ледяной панцирь толщиной 2,5-3км. Но это не застывшая в неподвижности гигантская масса льда. Ветер и течения заставляют непрерывно перемещаться ледяные поля. Генеральная линия дрейфа лежит с востока на запад. Именно это обстоятельство привело знаменитого норвежского ученого-полярника Фритьофа Нансена к смелому решению вморозить в лед в районе Новосибирских островов свой корабль «Фрам», чтобы вместе с дрейфующими ледяными полями достичь Северного полюса.
Задание. Покажите на карте предполагаемую траекторию движения экспедиции Нансена.
1.5 Африканские страусы считаются самыми крупными современными птицами. Взрослые самцы достигают высоты 260-275см. Их масса в среднем 50кг, у наиболее крупных особей - до 90кг. Характерной особенностью африканских страусов является наличие на ногах всего двух пальцев, что, впрочем, не мешает им очень быстро бегать. На бегу длина шага этих птиц равна 2- 3м.
Задача. Определите, за какое время африканский страус пробежит стометровку, если его скорость 80км/ч.
1.6 Летать по-настоящему пингвины не умеют, но их умению маневренно и быстро передвигаться в воде позавидовал бы самый лучший летун среди пернатых. Пингвин «летит», быстро работая крыльями, как веслами. Под водой пингвины развивают скорость до 30км/ч. Помимо головоногих моллюсков, пингвин питается рыбой, а здесь без умения хорошо плавать можно и голодным остаться.
Задача. А какое расстояние пингвин проплывет с максимальной скоростью за 5с?
1.7 В результате систематических наблюдений ученые установили, что скорость движения перелетных стай - от 18 до 93км/ч. При этом весной птицы летят со средней скоростью около 50км/ч, осенью - 43км/ч. У серой вороны скорость составляет 50км/ч, у скворца - в среднем 74км/ч, у мелких воробьиных – 50-60м/ч, уток - 72км/ч, гусей - 90км /ч.
Задача. Произведите перевод перечисленных выше скоростей в м/с.
1.8 Иногда птицам приходится без остановки лететь над морем и горами. Так, птицы, преодолевая Северное и Средиземное моря, летят без отдых 600-700километров. Около тысячи километров безостановочно пролетают птицы, пересекающие Мексиканский залив. Наибольший «беспосадочный» перелет в 3300 км совершает кроншнеп и ржанка, летящие на зиму с Северо-Американского материка на Гавайские острова.
Задача. Средняя скорость перелетных птиц 50км/ч. Определите время беспосадочных перелетов птиц.
1.9 Одной из самых быстролетных птиц считается иглохвостый стриж, летящий со скоростью до 50 м/с. Но и это еще не предел. Пикируя на добычу, сокол-сапсан мчится со скоростью около 0,1 км/с. Альбатросы могут лететь (при попутном ветре) со скоростью 100км/ч, ласточки достигают скорости 120 000м/ч.
Задача. Сравните скорости приведенных выше птиц
1.10 Несмотря на маленькие размеры, колибри способны пролетать значительные расстояния. Haпример, рубиновогорлая колибри весной и осенью перелетает Мексиканский залив, преодолевая без остановки примерно 900 км со скоростью 40км/ч. При порхающем полете крылья колибри движутся со скоростью 3000 - 4800 взмахов в минуту.
Задача. Определите время перелета колибри через Мексиканский залив.
1.11. Самыми быстрокрылыми среди птиц считаются ласточки и стрижи. Скорость их полета 100- 150км/ч. А вот кряковые утки им уступают, они летают со скоростью 96км/ч.
Задачa. А какое расстояние пролетают эти птицы за 1минуту?
1.12 Самый быстрый зверь на Земле - гепард. Эта стройная пятнистая кошка на длиннющих ногах развивает скорость 110 км/ч. Но бежит недалеко. Если сразу не догонит жертву, тут же возвращается в засаду.
Задача. Какое расстояние пробегает гепард за 5 с?
1.13 В области гидродинамики млекопитающих до недавнего времени представлялась абсолютно загадочной та быстрота, с которой передвигаются некоторые китообразные. Так, одиночные касатки развивают скорость до 30 узлов. Также очень быстроходны некоторые дельфины, такую же скорость могут развивать и усатые киты-полосатики:финвалы и сейвалы. Чтобы оценить тридцатиузловую скорость, достаточно напомнить, что современные трансатлантические лайнеры ходят со скоростью в 20 узлов и могут развивать скорость до 26 узлов.
Задача. Определите скорость приведенных выше млекопитающих в км/час.
1.14 Французские исследователи использовали радиомаяк для определения дальности и скорости перелета альбатроса. Выяснилось, что за 33 дня птица покрыла расстояние в 15 200 км.
Задача. Определите среднюю скорость движения альбатроса при этом перелете.
1.15 Скорость крови в сосудистой системе приведена ниже в таблице.
-
-
сосуды
|
Внутренний диаметр сосуда, мм
|
Скорость движения
крови, см/с
|
аорта
|
20
|
50
|
артерии
|
5-10
|
20-50
|
капилляры
|
0,01-0,5
|
0,01-0,5
|
вены
|
10-30
|
10-20
|
Задание. Составьте задачи по этим данным.
1.16 Скорости движения в животном мире (ориентировочные значения) представлены ниже.
-
-
Скорость, км/ч
|
Скорость, км/ч
|
акула
|
40
|
лев
|
65
|
борзая
|
58
|
лось
|
47
|
гепард
|
112
|
майский жук
|
11
|
жираф
|
51
|
муха
|
18
|
кенгуру
|
48
|
черепаха
|
0,5
|