Групповое задание, страница 124 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Вопросы и задачи к главе «динамика» - страница 124.

Условие.

Групповое задание

Разбейтесь на группы по три-четыре человека. Каждая группа должна составить в цвете «карту» темы «Динамика», в которой указаны основные «пункты» и связывающие их «дороги». При этом вся карта должна умещаться на развороте тетради или на листе формата А4. Эти карты вывешиваются в классе и методом голосования выбирают лучшую из них.

Решение.

Для создания «карты» темы «Динамика» можно использовать структуру интеллект-карты (mind map). В центре располагается основное понятие, а от него расходятся ветви — ключевые подтемы. Каждая ветвь детализируется, показывая формулы, определения и связи с другими понятиями.

Центральный элемент карты

В центре листа (или разворота тетради) размещаем крупную надпись: ДИНАМИКА. От этого центра будут отходить основные «дороги» к ключевым «пунктам».

Динамика — раздел механики, изучающий причины возникновения механического движения.

Основные «пункты» и связывающие их «дороги»

От центрального элемента отходят три главные ветви, которые можно выделить разными цветами:

1. Законы Ньютона
2. Силы в природе
3. Законы сохранения в механике

1. Законы Ньютона

Эта ветвь является фундаментальной. От неё идут три подпункта:

• I закон Ньютона (Закон инерции): «Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано». Ключевые понятия: инерция, инерциальная система отсчёта (ИСО).

• II закон Ньютона: Основной закон динамики. «Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе».
  Формула: $ \vec{a} = \frac{\sum \vec{F}}{m} $ или в более известном виде $ \sum \vec{F} = m\vec{a} $.
  Ключевые понятия: сила $ \vec{F} $, масса $ m $, ускорение $ \vec{a} $. Этот пункт является связующим звеном между «Силами» и «Кинематикой» (которую динамика объясняет).

• III закон Ньютона: «Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению».
  Формула: $ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $.
  Ключевые понятия: действие и противодействие. Важно отметить, что эти силы приложены к разным телам.

2. Силы в природе

Эта ветвь детализирует понятие «силы» из второго закона Ньютона. Каждая сила — это отдельная веточка.

• Сила всемирного тяготения: «Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».
  Формула: $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $, где $ G $ — гравитационная постоянная.

• Сила тяжести: Частный случай силы всемирного тяготения вблизи поверхности планеты (например, Земли).
  Формула: $ \vec{F}_т = m\vec{g} $. «Дорогой» можно соединить с Законом всемирного тяготения, показав, что $ g = G \frac{M}{R^2} $.

• Сила упругости: Возникает при деформации тела и стремится вернуть его в исходное состояние.
  Формула (Закон Гука): $ F_{упр} = -kx $, где $ k $ — жёсткость, $ x $ — деформация.

• Сила трения: Возникает при контакте поверхностей и препятствует их относительному движению.

  • Трение покоя: $ F_{тр.п.} \le \mu_s N $
  • Трение скольжения: $ F_{тр.ск.} = \mu_k N $

  Ключевые понятия: коэффициент трения $ \mu $, сила нормальной реакции $ N $.

• Вес тела ($ \vec{P} $): Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Важно показать отличие от массы. По III закону Ньютона, вес тела равен по модулю силе нормальной реакции ($ P=N $), если опора горизонтальна и неподвижна.

3. Законы сохранения в механике

Эта ветвь показывает следствия из законов Ньютона для замкнутых систем.

• Импульс. Закон сохранения импульса.

  • Импульс тела: $ \vec{p} = m\vec{v} $.
  • Импульс силы: $ \vec{F}\Delta t = \Delta \vec{p} $ (связь со II законом Ньютона).
  • Закон сохранения импульса: «Векторная сумма импульсов всех тел замкнутой системы есть величина постоянная».
    $ \sum \vec{p}_{до} = \sum \vec{p}_{после} $.
  • Применение: реактивное движение, столкновения тел (удар).

• Работа и энергия. Закон сохранения энергии.

  • Механическая работа: $ A = F S \cos\alpha $.
  • Мощность: $ N = \frac{A}{t} $.
  • Кинетическая энергия (энергия движения): $ E_к = \frac{mv^2}{2} $.
  • Теорема о кинетической энергии: $ A = \Delta E_к $ (связь работы и энергии).
  • Потенциальная энергия (энергия взаимодействия):
    • В поле тяжести: $ E_п = mgh $.
    • Упруго деформированного тела: $ E_п = \frac{kx^2}{2} $.
  • Закон сохранения полной механической энергии: «В замкнутой системе тел, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется».
    $ E_к + E_п = \text{const} $.

Рекомендации по визуальному оформлению

• Цвета: Используйте разные цвета для основных ветвей (например, синий для законов Ньютона, красный для сил, зелёный для законов сохранения).
• «Дороги»: Связи между понятиями рисуйте в виде стрелок. Например, стрелка от «II закона Ньютона» к «Импульсу силы», от «Закона всемирного тяготения» к «Силе тяжести».
• Иллюстрации: Добавьте небольшие рисунки для наглядности: яблоко, падающее на голову Ньютона (сила тяжести), ракета (реактивное движение), сжатая пружина (сила упругости), бильярдные шары (столкновение и сохранение импульса).
• Структура: Располагайте элементы так, чтобы карта читалась легко, например, по часовой стрелке от центра.

Ответ:

Карта темы «Динамика» представляет собой наглядную схему, в центре которой находится понятие «Динамика». От центра отходят три основные ветви: «Законы Ньютона» (с тремя подпунктами для каждого закона и их формулами), «Силы в природе» (детализирующая силу тяжести, упругости, трения и вес с соответствующими формулами) и «Законы сохранения в механике» (объединяющая закон сохранения импульса и закон сохранения энергии с ключевыми понятиями и формулами). Все элементы связаны логическими «дорогами» (стрелками), показывающими взаимосвязь понятий, например, как второй закон Ньютона является основой для определения сил и для вывода законов сохранения. Карта должна быть выполнена в цвете с использованием иллюстраций для лучшего восприятия материала.