01 Качественная задача. Механика
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Два одинаковых тела, находящиеся на поверхности Земли, получают одинаковые скорости, направленные под одним и тем же
острым углом к горизонту. Одно тело летит свободно, а другое движется вверх по закреплённой гладкой наклонной
плоскости, образующей с горизонтом такой же угол
. Какое из тел переместится на большее расстояние по горизонтали? Ответ
поясните, указав, какие законы и закономерности вы использовали для объяснения. Трением тел о воздух и наклонную плоскость
пренебречь.
Источники:
Пусть тела бросили со скоростью, модуль которого равен .
Рассмотрим оба случая по отдельности:
1 случай:
На тело при броске под углом будет действовать постоянное ускорение , направленное вниз.
Запишем проекци скорости на вертикальную (Оy) и горизонтальную (Оx) оси:
|
Время подъема находится из условия в верхней точке траектории. Тогда
Тогда дальность полета до максимальной точки подъема составляет:
2 случай:
Поскольку на тело не действует диссипативные силы, то выполняется закон сохранения энергии
где - максимальная высота подъема тела.
Откуда максимальная высота в этом случае
Зная тангенс угла наклона плоскости, можно найти дальность перемещения по горизонтальной оси:
Найдем отношение перемещений в каждом случае:
Поскольку в диапазоне
, то отношение
. Получается, тело, брошенное вдоль наклонной
плоскости, переместится по горизонтали дальше.
второе тело
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Два одинаковых тела, находящиеся на поверхности Земли, получают одинаковые скорости, направленные под одним и тем же
острым углом к горизонту. Одно тело летит свободно, а другое движется вверх по закреплённой гладкой наклонной плоскости,
образующей с горизонтом такой же угол
. Какое из тел поднимется на большую высоту? Ответ поясните, указав,
какие законы и закономерности Вы использовали для объяснения. Трением тел о воздух и наклонную плоскость
пренебречь.
Источники:
Пусть тела бросили со скоростью, модуль которого равен .
Рассмотрим оба случая по отдельности:
1 случай:
На тело при броске под углом будет действовать постоянное ускорение , направленное вниз.
Запишем проекции скорости на вертикальную (Oy) и горизонтальную (Ox) плоскости:
|
Время подъема находится из условия в верхней точке траектории. Тогда
Тогда максимальная высота в случае броска под углом к горизонту равна
2 случай:
Поскольку на тело не действует диссипативные силы, то выполняется закон сохранения энергии
где - максимальная высота подъема тела.
Тогда максимальная высота в этом случае
Поскольку в диапазоне
. То тела, брошенное вдоль наклонной плоскости, поднимется
выше.
второе тело
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Камень массой бросают с начальной скоростью
под углом
к горизонту (см. рисунок).
Определите, как изменялись во время полета следующие величины, постройте графики данных зависимостей от времени
1) Проекции ускорения и
2) Проекции скорости и
3) Проекции перемещения и
4) Кинетическая энергия.
5) Потенциальная энергия.
Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сопротивлением воздуха
можно пренебречь.
Источники:
Рассмотрим движение камня при броске под углом. На горизонтальную ось внешние силы не действуют (силой сопротивления
пренебрегаем).
Получаем, что проекция скорости на Ох:
На тело будет действовать сила тяжести направленная вертикально вниз, а значит из 2 закона Ньютона:
Получаем, что проекция ускорения на Оу:
Движение по Оси х равномерно (), тогда зависимость скорости на Ох от времени:
Движение по Оси у с ускорением (), тогда зависимость скорости на Оу от времени:
Координата по Оси х меняется по следующему закону:
Перемещение - это разница конечной и начальной координаты, но в нашем случае начальная координата равна 0, а значит зависимости совпадут:
Аналогично получим зависимость перемещения на Оу:
Потенциальная энергия находится по следующей формуле: причем
Тогда получим зависимость
потенциальной энергии от времени:
Кинетическая энергия находится по следующей формуле: причем
Зависимости проекций уже были
найдены ранее, а значит при подстановке формул и значений, то получим зависимость кинетической энергии от
времени:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Камень бросают с начальной скоростью под углом
к горизонту.
1) Определите зависимость максимальной высоты подъема и максимальной дальности полета
от угла
2) Постройте графики данных зависимостей на промежутке
3) Получите уравнение траектории движения камня
Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сопротивлением воздуха
можно пренебречь.
Источники:
Запишем уравнения изменения координат на оси Х и У:
Найдем полное время полета , примем
Получаем, что полное время полета:
Подставим в
чтобы найти зависимость максимальной дальности полета
от угла
Получим итоговый график зависимости максимальной дальности полета от угла
Время подъема Подставим
в
чтобы найти максимальную высоты подъема
Получим итоговый график зависимости максимальной высоты подъема от угла
Найдем уравнение траектории Из уравнения
выразим
Подставим
в
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Тело бросили два раза под углами и
к горизонту. Найдите отношение дальностей полета тела в первом и во втором
случае. Ответ дайте, основываясь на законах физики. Нарисуйте схематично траекторию движения тела в обоих
случаях.
Выведем формулу дальности полета тела.
Время подъема тела на максимальную высоту (снижение до земли с максимальной высоты) равно
Откуда время всего полета тела
Дальность полета тела выражена формулой
Объединим (1) и (2) и получим
Подставим наши углы и
Получились две одинаковые формулы, следовательно, дальности полетов одинаковые. Нарисуем траектории движения
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: найдено отношение дальностей и нарисованы траектории полёта) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записаны формулы кинематики равноускоренного и равномерного движения дял тел по вертикали и горизонтали) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На горизонтальной поверхности стоит куб. Под каким углом и в какой точке на верхней стороне куба нужно приложить силу, чтобы
перевернуть куб без проскальзывания? Найти минимально возможную силу, если масса куба , а коэффициента трения
.
Ответ дайте, основываясь на законах физики. Сделайте схематический рисунок с указанием всех сил, действующих на
куб.
Введем оси и
, направленные вертикально и горизонтально соответственно запишем второй закон Ньютона относительно
каждой из осей, а также правило моментов относительно точки приложения силы
|
где – угол между силой
и горизонталью Из последнего уравнения выразим силу трения
Откуда сила
Чтобы косинус угла был максимален, угол должен быть минимален, следовательно, надо расположить силу под углом к
поверхности куба.
Также проверим, подходит ли эта сила под условие коэффициента трения.
Сила трения равна
А сила реакции опоры из второго уравнения системы
Объединяем (1) – (3) с учетом, что и получаем
Коэффициент трения входит в наш диапазон, следовательно, ответ верный.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: найдена минимально возможная сила, сделан схематический рисунок с силами) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан второй закон Ньютона, записана формула силы трения скольжения, сказано, под каким углом необходимо приложить силу) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Проводят эксперимент с бруском и доской длиной см. В первый раз доску одним концом закрепляют на горизонтальной
плоскости, а второй поднимают на высоту
см над поверхностью плоскости и закрепляют, после чего кладут на доску
брусок. ВО второй раз происходит то же самое, но только высота
см над поверхностью плоскости. Коэффициент трения
бруска о доску
Сделайте схематический рисунок, обозначив все силы, действующие на брусок. Опишите, как изменился
модуль силы трения при переходе ко второму случаю (уменьшился, увелиличился, не изменился). Укажите для каждого случая,
как движется брусок. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для
объяснения.
Источники:
При увеличении угла в какой-то момент тело начнет соскальзывать вниз. Причем до этого момента будет действовать сила трения
покоя, а после него - сила трения скольжения, равная максимальной силе трения Рассмотрим силы, действующие на
тело до момента соскальзывания.
Запишем 2 закон Ньютона в проекциях на оси (в состоянии покоя):
Вычислим угол , при котором брусок начнет соскальзывать:
В первом случае синус угла наклона доски составлял:
Этот угол меньше , поэтому брусок будет покоиться. В таком случае сила трения равна:
Во втором случае синус угла наклона доски составлял:
Этот угол больше , поэтому брусок будет соскальзывать. В таком случае сила трения равна силе трения
скольжения:
Найдем отношение сил трения в двух этих случаях:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На наклонную шероховатую поверхность кладут брусок массой . Угол наклона
плоскости можно изменять от
до
. Коэффициент трения между бруском и поверхностью принять равным
В начальный момент
наклонная поверхность горизонтальна. Плоскость начинают медленно наклонять, увеличивая угол наклона
.
1) Объясните, что будет происходить с бруском в зависимости от угла наклона ;
2) Как будет меняться сила трения, действующая на тело при увеличении угла наклона. Определите угол, при котором брусок
начнет сосклальзывать;
3) Постройте график зависимости модуля силы трения от угла наклона плоскости
на промежутке
Эффектом застоя можно пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для
объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к грузу.
Источники:
Увеличивая угол в какой-то момент тело начнет соскальзывать вниз. Причем до этого момента будет действовать сила трения покоя.
А после него - сила трения скольжения, равная максимальной силе трения Рассмотрим силы, действующие на тело
до момента соскальзывания.
Запишем 2 закон Ньютона на проекции:
В момент отрыва:
Зависимость силы трения от угла наклона
до момента отрыва (зеленый график):
Во время движения (синий график):
Построим графики для каждого из случаев:
Выделим только нужные области и получим итоговый график зависимости модуля силы трения от угла наклона плоскости
на
промежутке
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Лёгкая нить, привязанная к грузу массой кг, перекинута через идеальный неподвижный блок. К правому концу нити
приложена постоянная сила
. Левая часть нити вертикальна, а правая наклонена под углом
к горизонту (см. рисунок).
Постройте график зависимости модуля силы реакции стола N от F на отрезке
Н. Ответ поясните, указав, какие
физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к
грузу.
Источники:
В начале сила натяжения нити, равная силе будет меньше, чем сила
Н, поэтому по второму закону
Ньютона
пока тело покоится, ускорение равно нулю, при ,
Н.
При силе от 0 до 4 Н,
При силе больше 4 Н, груз начнет отрываться от стола и двигаться с ускорением, а сила реакции опоры станет равна
0.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Два деревянных кольца детских пирамидок № 1 и № 2, способных без трения скользить по оси, соединили с основаниями двумя одинаковыми лёгкими пружинками (см. рисунок). Пирамидку № 2 поместили в прочный сосуд с водой, прикрепив основание к его дну. Обе пирамидки покоятся относительно Земли. Как изменится по сравнению с этим случаем (увеличится, уменьшится или останется прежней) длина пружин пирамидок 1 и № 2 во время свободного падения с балкона высокого дома? Сопротивлением воздуха пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали
Источники:
На кольцо в первом случае действует сила упругости пружины , сила тяжести кольца
. Во втором случае на тело действует
сила Архимеда
, сила упругости
и сила тяжести
. Пусть плотность дерева
, объём кольца
, а плотность воды
. Тогда сила тяжести равна
, а сила Архимеда
. Так как
, то сила Архимеда по модулю больше, чем сила
тяжести. Сделаем рисунок с расстановкой сил.
В первом случае пружина сжата, а во втором растянута (из-за того, что сила Архимеда больше силы тяжести кольца). Запишем второй закон Ньютона для двух пирамидок во время покоя относительно Земли:
так как ускорение равно нулю, то спроецировав на вертикальную ось получим:
Модули сил упругости равны:
где – жёсткость пружины,
– длина недеформированной пружины.
При свободном падении тело испытывает состояние невесомости: невесомы стали и кольцо, и вода. Сила Архимеда равна
весу вытесненной жидкости, когда пирамидка находится в состоянии невесомости, то вес вытесненной жидкости
также равен нулю, следовательно, сила Архимеда стала равна нулю. Вес всех предметов стал равен нулю и перестал
действовать на пружины и они вернулись в недеформированное состояние: пружина 1 растянулась, пружина 2 –
сжалась
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: п. 1) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула силы Архимеда, формула силы упругости, состояние невесомости, условие равновесия кольца) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На большой горизонтальный шероховатый диск радиусом 1 м который может вращаться вокруг своей центральной вертикальной
оси, положили шайбу на расстоянии Первый раз крутят со скоростью
рад/c, а потом второй раз
рад/c.
Ответьте, в каком случае шайба начнет скользить. Коэффициент трения принять равным
Эффектом застоя можно
пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сделайте
рисунок с указанием сил, приложенных к грузу.
Источники:
Как только диск придет во вращение, то на тело начнет действовать сила трения покоя. Сделаем рисунок (вид сбоку) и отметим силы, действующие на тело.
Распишем 2 закон Ньютона в проекции на горизонтальную ось:
на вертикальную ось:
Распишем центростремительное ускорение через угловую скорость:
Получим зависимость силы трения покоя от угловой скорости
При увеличении угловой скорости сила трения покоя будет возрастать, причем зависимость будет квадратичной. Как только сила
трения станет равной максимальной то тело начнет соскальзывать в сторону, как показано на рисунке ниже.
Поэтому сила трения также изменит свое направление, вследствие чего возникнет тангенциальное ускорение
При последующем
увеличении угловой скорости
тело будет двигаться, соответственно сила трения будет равна максимальной силе трения и не
будет меняться.
Найдем угловую скорость, при достижении которой тело начнет двигаться:
Получается, что при вращении диска со скоростью шайба будет покоиться, а при
шайба будет
соскальзывать.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На большой горизонтальный шероховатый диск, который может вращаться вокруг своей центральной вертикальной оси, положили
брусок массой на расстояние
(см. рисунок). Диск приходит в движение и начинает вращаться, очень
медленно увеличивая свою угловую скорость
.
1) Объясните, что будет происходить с бруском, а также как будет меняться сила трения, действующая на тело;
2) Постройте график зависимости модуля силы трения от угловой скорости
на отрезке
При увеличении угловой скорости считать, что тело все время оставалось на диске. Коэффициент трения принять равным
Эффектом застоя можно пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы
использовали для объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к грузу.
Источники:
Как только диск придет во вращение, то на тело начнет действовать сила трения покоя. Сделаем рисунок (вид сбоку) и отметим силы, действующие на тело.
Распишем 2 закон Ньютона в проекции на горизонтальную ось:
на вертикальную ось:
Центростремительное ускорение через угловую скорость распишем:
Получим зависимость силы трения покоя от угловой скорости
При увеличении угловой скорости сила трения покоя будет возрастать, причем зависимость будет квадратичной. Как только сила
трения станет равной максимальной то тело начнет соскальзывать в сторону, как показано на рисунке ниже.
Поэтому сила трения также изменит свое направление, вследствие чего возникнет тангенциальное ускорение
При последующем
увеличении угловой скорости
тело будет двигаться, соответственно сила трения будет равна максимальной силе трения и не
будет меняться.
Найдем угловую скорость, при достижении которой тело начнет двигаться:
Сила трения, которая будет действовать в этот момент:
Для более точного построения возьмем дополнительно точку
Выполним построение графика зависимости силы трения от угловой скорости
на отрезке
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный рисунок с указанием всех
сил приложенных к грузу, построен график зависимости модуля
силы реакции поверхности стола | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан и назван второй закон Ньютона, записано условие отрыва груза от поверхности стола) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Небольшое тело вращается в вертикальной плоскости по закрепленному кольцу. Основываясь на законах физики, объясните, в какой точке колеса давление на колесо со стороны тела будет максимальным? Сделайте схематичный рисунок с указанием всех сил, действующих на тело. Трением пренебречь.
Пусть радиус кольца,
– скорость тела в верхней точке,
– скорость тела в какой-то другой точке кольца.
Сила давления тела на поверхность кольца равна силе реакции опоры со стороны кольца. Введем ось , направленную в центр
кольца, тогда сила реакции опоры в проекции на ось
равна
. По второму закону Ньютона
Из закона сохранения энергии можно найти
Откуда
Для того, чтобы было максимально, нужно чтобы
тоже был максимален, то есть
и это соответствует нижней
точке.
Сила реакции опоры равняется силе давления на колесо по третьему закон Ньютона, значит, в той точке, где сила реакции опоры максимальна, максимальна будет и сила, с которой тело действует на кольцо
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сделан верный чертеж с указанием всех сил действующих на тело) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: для произвольного момента времени записан второй закон Ньютона в векторной форме и в проекции на координатную ось, проходящую через центр колеса, на основе анализа записи второго закона Ньютона в проекции на ось сделан верный вывод о положении точки на колесе, в которой сила реакции опоры принимает наибольшее значение, с использованием третьего закона Ньютона сделан вывод о численном равенстве силы реакции опоры и силы давления тела на колесо) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маленькая шайба движется из состояния покоя по неподвижной гладкой сферической поверхности радиусом . Начальное
положение шайбы находится на высоте
относительно нижней точки поверхности. Сделайте рисунок с указанием сил,
действующих на шайбу в момент, когда она движется влево-вниз, находясь на высоте
над нижней точкой поверхности (см.
рис). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шайбы (по радиусу поверхности, по
касательной к поверхности, внутрь поверхности, наружу от поверхности). обоснуйте. Сопротивление воздуха не
учитывать.
Источники:
К шайбе приложены сила тяжести , направленная вертикально вниз, и сила реакции поверхности
, направленная по
радиусу вверх. Ускорение шайбы
направлено внутрь траектории левее направления силы
(см. рисунок).
В точке скорость шайбы не равна 0, значит, у шайбы есть центростремительное ускорение
, направленное в центр
окружности траектории движения.
Так же у шайбы есть ускорение на касательную к траектории, которое равно , то есть есть тангенциальное ускорение
, не
равное нулю и направленное влево в нижнюю точку сферы.
Общее ускорение будет равно
которое будет направляться внутрь поверхности
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: рисунок с направлением ускорения) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сделан верный чертеж с указанием всех сил действующих на тело, для данного момента времени расписано полное ускорение тела. Сказано куда будет направлено нормальное (центростремительное) и тангенциальное (касательное ускорение).) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маленькая шайба движется из состояния покоя по неподвижной гладкой сферической поверхности радиусом . Начальное
положение шайбы находится на высоте
относительно нижней точки поверхности. Сделайте рисунок с указанием сил,
действующих на шайбу в момент, когда она движется вправо-вверх, находясь на высоте
над нижней точкой поверхности (см.
рис). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шайбы (по радиусу поверхности, по
касательной к поверхности, внутрь поверхности, наружу от поверхности). обоснуйте. Сопротивление воздуха не
учитывать.
Источники:
К шайбе приложены сила тяжести , направленная вертикально вниз, и сила реакции поверхности
, направленная по
радиусу вверх. Ускорение шайбы
направлено внутрь траектории левее направления силы
(см. рисунок).
В точке скорость шайбы не равна 0, значит, у шайбы есть центростремительное ускорение
, направленное в центр
окружности траектории движения.
Так же у шайбы есть ускорение на касательную к траектории, которое равно , то есть есть тангенциальное ускорение
, не
равное нулю и направленное влево в нижнюю точку сферы.
Общее ускорение будет равно
которое будет направляться внутрь поверхности
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: рисунок с направлением ускорения) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сделан верный чертеж с указанием всех сил действующих на тело, для данного момента времени расписано полное ускорение тела. Сказано куда будет направлено нормальное (центростремительное) и тангенциальное (касательное ускорение).) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маленький шарик, подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной
плоскости. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет угол . Сделайте рисунок с указанием
сил, приложенных к шарику в тот момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует угол
с
вертикалью (см. рисунок). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шарика (по нити,
перпендикулярно нити, внутрь траектории, наружу от траектории). Ответ обоснуйте. Сопротивление воздуха не учитывать.
Источники:
1) Сделаем рисунок с расстановкой всех сил
На шарик действует сила тяжести , сила натяжения нити
.
2) Также у шарика при есть центростремительное
и тангенциальное ускорение
. Причем тангенциальное
ускорение направлено к положению равновесия и равно
, а центростремительное ускорение направлено в
центр.
3) Ускорение тела будет векторное сложение тангенциального и центростремительного ускорений
Значит ускорение направлено под некоторым углом правее внутрь траектории.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: показаны силы и направление ускорения) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: наличие центростремительного ускорения и ненулевой проекции силы тяжести на касательную к траектории) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маленький шарик, подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной
плоскости. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет угол . Сделайте рисунок с указанием
сил, приложенных к шарику в тот момент, когда шарик движется вправо-вверх, а нить образует угол
с
вертикалью (см. рисунок). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шарика (по нити,
перпендикулярно нити, внутрь траектории, наружу от траектории). Ответ обоснуйте. Сопротивление воздуха не учитывать.
1) Сделаем рисунок с расстановкой всех сил
На шарик действует сила тяжести и сила натяжения нити
.
2) Также у шарика при есть центростремительное
и тангенциальное ускорение
. Причем тангенциальное
ускорение направлено к положению равновесия и равно
, а центростремительное ускорение направлено в центру кривизны
траектории (или же к точке крепления нити к потолку).
3) Ускорение тела будет равно векторному сложению тангенциального и центростремительного ускорений
Значит, ускорение направлено под некоторым углом левее внутрь траектории.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: показаны силы и направление ускорения) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: наличие центростремительного ускорения и ненулевой проекции силы тяжести на касательную к траектории) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Льдинку толкнули в яму с гладкими стенами, в которой она движется без трения. На рисунке приведен график зависимости энергии взаимодействия льдинки с Землей от её координаты в яме.
В некоторый момент времени льдинка находилась в точке и двигалась влево, имея кинетическую энергию, равную 2 Дж.
Сможет ли льдинка выскользнуть из ямы? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для
объяснения.
1) Посмотрим по рисунку, какой энергией должна обладать льдинка, чтобы выскочить с левого или с правого краев. Слева надо
иметь запас механической энергии 5 Дж, а справа запас должен быть меньше 4 Дж.
2) В самом начале движения льдинка обладала кинетической и потенциальной энергиями, равными 2 Дж, а значит ее запас
механической энергии равен сумме этих энергий и равен Дж.
3) По пункту 1 и 2 мы можем сделать вывод, что льдинка не выскочит слева, но выскочит справа, так как ее запас механической
энергии равен 4 Дж, чтобы выскочить справа нужно иметь чуть меньше, чем 4 Дж.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: дан ответ на вопрос задачи) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, что механическая энергия тела является суммой кинетической и потенциальной энергий) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Два абсолютно упругих шарика подвешены на длинных нерастяжимых нитях одинаковой длины. Один из шариков массивный, а
другой намного легче, чем первый. Они подвешены так, что центры шариков находятся на одной высоте и шарики касаются друг
друга. Вначале отклоняют в сторону в плоскости нитей лёгкий шарик, отпускают его, и после лобового удара о тяжёлый шар лёгкий
шарик отскакивает и поднимается на некоторую высоту . Затем такой же опыт проводят, отклоняя из начального положения на
ту же высоту тяжёлый шар. Во сколько раз высота подъёма лёгкого шарика после удара по нему тяжёлым шаром будет
отличаться от той, что была в первом случае? Потерями энергии можно пренебречь. Ответ поясните, опираясь на законы
механики.
1) Высота подъёма лёгкого шарика в первом случае, очевидно, будет равна той, на которую его подняли. Это следует из законов
сохранения импульса и механической энергии при абсолютно упругом ударе о массивный шар — лёгкий шарик просто отскакивает
от неподвижного тяжёлого с той же по модулю скоростью, с какой он к нему приближался, и поднимается на исходную
высоту.
2) При отклонении тяжелого шарика его вся потенциальная энергия перейдет в кинетическую, и его скорость перед столкновением
будет равна скорости маленького шарика.
3) Запишем закон сохранения импульса и энергии
|
где и
– массы большого и маленького шариков,
– скорость большого шарика перед столкновением,
и
– скорости
большого и маленьких шариков после столкновения. Сгруппируем слагаемые
|
Заметим разность квадратов и раскроем ее, умножив второе уравнение на 2
|
Поделим второе на первое
Выразим скорость большого шарика после столкновения и подставим в закон сохранения импульса
Так как
, то массой маленького можно пренебречь.
4) Запишем закон сохранения энергии для маленького шарика с переходом в потенциальную энергию
Значит и высота увеличиться в 4 раза.
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сказано, что высота подъёма будет в 4 раза больше) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: указание на характер отскока легкого шарика от тяжелого шара, следующий из законов сохранения импульса и энергии, использование закона сложения скоростей и связи высоты подъема шарика с квадратом его скорости) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Две одинаковые лодки двигались в озере параллельными курсами со скоростями и
. В тот момент, когда лодки
поравнялись, из первой лодки во вторую переложили рюкзак. Как при этом изменилась (увеличилась, уменьшилась, осталась без
изменений) скорость второй лодки? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
(Трением пренебречь)
Источники:
Т.к. трения нет, то по оси движения лодок работает закон сохранения импульса. Пусть масса лодок-, масса рюкзака-
.
Запишем закон сохранения импульса для лодки и рюкзака.
где - скорости второй лодки после перебрасывания рюкзака соответственно.
Прибавим и отнимем в числителе
Получаем:
Т.к.
Получаем окончательно: скорость второй лодки уменьшается
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
ответ (в данном случае: сказано, как изменяется скорость лодки) | |
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан закон сохранения импульса) | |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
| |
В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
И (ИЛИ)
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
полного верного объяснения | |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
случаев. | |
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
необходимых для полного верного объяснения. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
ИЛИ
| |
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
к ответу, содержат ошибки. | |
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
решение задачи | |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
Максимальный балл | 3 |