Методическое пособие г. Семей 2010 Нестандартные физические задачи: методическое пособие



страница1/9
Дата17.11.2016
Размер1.23 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


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

  1. Механика 4

  2. Молекулярная физика 42

  3. Ответы к заданиям 56



  1. 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


Задание. Составьте задачи по этим данным.

1.17 Хотя растение банан достигает высоты 10 м и имеет ствол толщиной до 1м, оно является травой. Банан от начала развития до десятиметровой высоты вырастает всего за 8-10 месяцев. Листья банана растут со скоростью 15 см в сутки. Каждое растение дает три урожая в год, что составляет и целом 100 кг плодов.

Задача. Определите среднюю скорость роста банана. Сравните скорости роста листа банана и самого растения.

1.18. Бамбуки - общее название для более чем 100 родов и 600 видов травянистых растений. Их осо­бенностью является быстрый рост. Некоторые виды бамбука растут со скоростью 2 см в час. В начале же роста стебель бамбука прибавляет более 1 мм в минуту.

Задача. Сравните средние скорости роста банана и бамбука (см. задачу18).

1.19 Бамбуки Вьетнама растут со скоростью 2м в сутки. Бамбук, относящийся к семейству злаков, у себя на родине, в Юго-Восточной Азии, может достигать высоты 50м и иметь стебель диаметром до 40 см.

Задача. Определите прирост бамбука за 1 минуту, за 1 час, за неделю.

1.20 Кораллы растут очень быстро. Так, одна личинка фавии за год дает колонию площадью 20мм2 и высотой 5мм. Есть кораллы, растущие еще быстрее. Так, один из кораблей, затонувший в Персидском заливе, за 20 месяцев оброс коркой кораллов толщиной 60 см.

Задание. Составьте задачу по этим данным.

1.21 Максимальная скорость передвижения виноградной улитки (Helix pomatia) -7см/мин.

Вопрос. На какое расстояние переместится улитка, дви­гаясь с максимальной скоростью, за 10 минут?

1.22 Перелетная саранча способна совершать пере­леты до 1500 км. Известны случаи ее перелета через Черное море. Некоторые исследователи считают, что длина беспосадочного перелета саранчи достигает 2200 км.

Задача. За какое время перелетает саранча расстояние 2200 км, двигаясь со скоростью 10 м/с?

1.23 Самая быстрая сухопутная змея - черная мамба. Она может передвигаться со скоростью до 11км/ч.

Задача. Какое расстояние может преодолеть черная мамба за 10 минут?

1.24 Удивительная привязанность голубей к месту гнездования еще в древности натолкнула людей на мысль использовать их для передачи почты. Голубиная почта существует и в наше время. В Великую Отечественную войну, несмотря на совершенство технических средств связи, голуби с успехом использовались для передачи донесений (голубеграмм). Большую пользу голубиная почта принесла советским войскам во время героиче­ской обороны Москвы, при освобождении Риги и на других фронтах. Строгие формы, отвечающие самым придирчивым требованиям аэродинамики, скромная окраска, мускулистое сильное тело - главные признаки голубя-почтаря. Современные породы почтовых голубей развивают скорость до 140км/ч, а рас­стояние, преодолеваемое ими, превышает 3 ты­сячи километров.

Задача. Определите среднюю скорость голубя-почтаря, если l/З всего расстояния он летел со скоростью 100км/ч, а остальное расстояние - с макси­мальной скоростью.

1.25 Почти все птицы умеют летать, а у тех, которые летать не умеют (пингвины, страусы, киви), все равно есть недоразвитые или видоизмененные крылья. У пингвинов, например, они служат плав­никами, ими птицы гребут в воде, развивая при этом скорость около 10 м/с.

Вопрос. За какое время пингвин может преодолеть расстояние 200 м?

1.26 Многие птицы летают очень хорошо и быстро, преодолевая почти без остановок многие тысячи километров. Например, гнездящаяся на севере России полярная крачка на зиму улетает к берегам Антарктиды, преодолевая дважды в год
расстояние в 20-30 тыс. км. Скорость полета птиц бывает очень велика. Одни из самых быстрых летунов-стрижи. Встречающийся в Сибири иглохвостый стриж может развивать скорость до 170км/ч. Быстрые ласточки по срав­нению со стрижами «тихолеты»: их скорость не превышает 17 м/с. Скорость до 0,1км/с раз­вивает сокол, пикирующий на добычу.

Вопрос. У какой из вышеперечисленных птиц самая большая скорость?

1.27 В особенно неурожайные годы белки покидают родные места и мигрируют. Они преодолевают сотни километров, двигаясь иногда непрерывно сплошным потоком в течение одного-полутора месяцев фронтом до 300км со скоростью 4км/ч.

Вопрос. Определите среднее расстояние, которое смо­гут преодолеть белки за 1,5месяца.

1.28 Верблюды нетребовательны к пище - едят любые пустынные растения, а алпака и гуана­ко - даже мхи, пьют солоноватую и соленую воду. Из-за неприхотливости к суровым условиям жизни они незаменимы в пустынях, сухих сте­пях и высокогорьях. До наших дней в арабских странах существует верблюжья кавалерия. Самая большая скорость, которую способен развивать одногорбый верблюд, - 16км/ч.

Вопрос. Какое расстояние может преодолеть верблюд за 8 часов, двигаясь с максимальной скоростью?

1.29 Первые сверхзвуковые пассажирские лайне­ры (англо-французский «Конкорд» и советский Ту-144) были созданы еще в 70-х годах, но по разным причинам вскоре их сняли с эксплуатации. Однако в середине 90-х годов они снова стали совершать экспериментальные полеты. В 1995году «Конкорд» в рекламных целях осуществил кругосветный перелет по маршруту Нью-Йорк - Нью-Йорк, покрыв (с шестью посадками) рас­стояние в 40717 км. Этот перелет занял 31час 27минут 40 секунд. Расстояние от Лондона до Нью-Йорка «Конкорд» преодолевает за 3 часа 40 минут. В России проводятся летные испытания Ту-144 и на его основе создается самолет Ту-244 с крейсерской скоростью 2300—2500 км/ч.

Задание. Составьте по данным задачу и решите ее.

1.30 Мировой рекорд скорости поезда принадлежит Франции. Здесь в 1955г. была достигнута скорость 331км в час, в 1981 году - 380км/ч, а в конце 80-х годов - 515км/ч. Однако это рекордные показатели. Обычно поезда-экспрессы развивают скорость 200-300км/ч. Лишь самый быстрый поезд в мире на линии Париж-Бор­до перевозит пассажиров со скоростью 350км в час.

Задача. За какое время самый быстрый поезд преодо­леет расстояние от Парижа до Бордо?

1.31 Соглашение о сооружении тоннеля под Ла-Маншем было подписано в 1986 году, а вступило в эксплуатацию в 1994 году. Проложены два парал­лельных железнодорожных тоннеля длиной 50км (в том числе 37км под водой). Скоростные поезда теперь преодолевают расстояние между Лондом и Парижем за 3 часа, причем сам проезд под Ла-Маншем занимает только 30 - 35 минут.

Задание. Составьте задачу по исходным данным.

1.32 Арктика - обширная область северного полушария. Большая часть Северного Ледовитого океана и окраинных морей: Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское и др. – круглый год закована льдом, который дрейфует с востока на запад. Ледяные поля движутся то медленно, едва преодолевая 1-2км в сутки, то за 24 часа покрывают расстояния в 40-45км.

Вопрос. Определите средние скорости передвижения ледяных полей.

1.33 Это явление в России происходит сравнительно редко, а в США торнадо возникает до 640 раз в год. Особенно часто их наблюдают на равни­нах штатов Техас, Оклахома. Канзас и Небраска. Живущие там люди имеют в своих домах укрытия, защищающие их от проносящегося смер­ча. Образуются смерчи на равнинах Северной Америки, когда небольшие области разреженного воздуха очень быстро поднимаются вверх и соз­дают огромные воздушные вихревые «трубы», которые скачком перемещаются по поверхности Земли. Все, что попадает на их пути, они всасы­вают в себя. При вращении воздуха со скоростью 100м/с создается воздушная воронка диаметром не менее 200 м с разреженным внутри ее воз­духом. Центробежные силы отгоняют к краям воронки тяжелые капли воды и града и создают стенки толщиной 10-20м. В России смерч в 1984г. обрушился на Ивановскую и Костром­скую области. Он произвел невероятные разру­шения, раскидывал постройки, как спички, ломал вековые деревья, погнул рельсы железной дороги. Диаметр этого смерча достигал 2км.

Задача. По данным, приведенным выше, вычислите центростремительное ускорение, период враще­ния, угловую скорость торнадо.

1.34 Самый разрушительный из всех известных нам торнадо пронесся в США 18 марта 1925 года. Страшный вихрь прошел 352км при ши­рине 1-1,5км;. Погибло 689 человек. В полосе, охваченной торнадо, полностью были разрушены жилые дома и хозяйственный постройки. Имеются случаи, когда поезда сходили с рельсов, иногда на 150-200метров от места нахождения отбрасывало грузовые машины и даже железно­дорожные вагоны.

Задача. Определите период обращения торнадо, его частоту и угловую скорость, если скорость воздушного потока на периферии достигала 35м/с.

      1. Массы в живой природе (средние значения)




название

масса

название

масса

Пиявка

2 г

Голиаф самая крупная лягушка

3,3 кг

Вета, самое большое насекомое

80 г

Комодский варан

200 кг

Скат морской дьявол манта

1,5 т

Слоновая черепаха

150 кг

Белуга самая крупная пресноводная рыба

1,4 т

Дрофа самая тяжелая летающая птица

20 кг


Задача. Какое из этих живых существ имеет наибольшую массу? Наименьшую массу?

1.36 В 1905 году при строительстве Сучанской железной дороги был найден корень женьшеня - чрезвычайно редкого и ценного лекарственного растения массой 600 г. Он был продан во Владивостоке за 1800 рублей золотом, а потом в Шанхае за 5тысяч долларов.

Задание. Выразите массу корня в кг и мг.

1.37 Чего только не находили в желудках акул - кон­сервные банки, почтовые посылки, подковы и дам­ские шляпы, ручные гранаты, поплавки от сетей и даже примусы. Однажды у берегов Сенегала в брюхе тигровой акулы обнаружили туземный барабан тамтам. Размеры его были весьма вну­шительны: длина - 27см, ширина - 25см, а масса составила 7000г.

Задача. Определите объем цилиндрического барабана тамтама и его плотность по данным задачи. Вы­разите массу в системе СИ.

1.38 Природа порой ставит животное в условия, кото­рые требуют от него особых, кажущихся сверхъ­естественными, выносливости, ловкости и силы. Такими качествами обладает белый медведь. Мас­са самых старых самцов достигает тонны, а в среднем масса животного 300-500кг.

Вопрос. Во сколько раз масса старого зверя больше массы средних белых медведей?

1.39 Крот - маленький слепой зверек с широкими ладошками, вывернутыми наружу, действительно трудяга. Длиной всего 10-15см и весом 100г, он выносит на поверхность на 1гектаре березового леса за 1 год до 10 тонн земли. Настоящая миниатюрная землеройная машина.

Вопрос. Какой объем земли переносит крот, если плот­ность земли 2000 кг/м3?

1.40 Средние значения плотностей древесины в кг/м3, абсолютно сухой, приведены в таблице.

Древесная порода

Плотность, кг/м3

Древесная порода

Плотность, кг/м3

бальса

110-120

Красное дерево

540

Бакаут (железное дерево)

1300

Сосна обыкновенная

400

дуб

550

Пробковое дерево

127

кедр

350

Черное дерево

1160

Задание. По этим данным составьте задачи.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница