Решение олимпиадных задач по физике, 8

Рабочая программа факультативного курса
«Решение олимпиадных задач по физике»
8,9 классы
на 2013 – 2014 учебный год
Руководитель: Мизинцева Н.В.,
учитель физики
МБОУ «Чушевицкая средняя
общеобразовательная школа»
2013 год
Пояснительная записка.
Рабочая программа элективного курса составлена на основе авторской программы Е.М.
Гутник, А.В. Перышкина «Физика. 7-9 классы» М.: Дрофа, 2011. и федерального компонента
государственного образовательного стандарта основного общего образования2004 года (приказ
Министерства образования и науки РФ от 05. 03. 2004г. № 1089) для углубления отдельных
сложных разделов физики.
При реализации рабочей программы используются материалы Всероссийской олимпиады
школьников по физике. В соответствии со школьным базисным учебным планом рабочая
программа рассчитана на 17 часов.
Этот курс предназначен для учащихся 8-9 классов, которые уже выбрали физику для
углубленного изучения, которые уже были участниками школьной и районной физической
олимпиады в 7, 8 классах и получили определенный опыт участия в таких соревнованиях. Этот
курс предназначен и для тех учащихся, которым физика нужна для вступительного экзамена в
технические и медицинские ВУЗы, и для тех учеников, которые хотят расширить, углубить и
повторить материал по физике.
Цели курса:
помочь ученикам углубить понимание отдельных сложных разделов физики, развивать
логическое мышление учеников, способствовать углублению теоретических и практических
знаний, формировать умения выдвигать гипотезы, строить логические умозаключения,
пользоваться индукцией, дедукцией, обобщения, анализа и синтеза, методом аналогий и
идеализаций.
Задачи курса:
1. Познакомить учащихся с олимпиадными задачами, сформировать умение находить общее в
подходах к решению задач различных видов.
2. Развивать у обучающихся познавательные интересы и способности, мыслительные операции
обобщения, анализа и синтеза при использовании задач из разных разделов физики.
3. Воспитать нервно-психическую устойчивость, преодолевая трудности.
4. Проводить с учащимися рефлексивно-оценочную деятельность по умению вычленять этапы
решения задач с указанием успехов и трудностей, которые учащиеся испытывают при решении
задач.
Физическая олимпиада – это, прежде всего соревнование, причем соревнование на
«высоком» уровне. Учащиеся на олимпиаде встретятся с «достойным соперником» - с задачами
довольно высокой трудности решения. К таким задачам относятся: задачи, допускающие
различные подходы к их решению; задачи, решение которых требуют привлечения материала
из различных разделов курса физики; задачи, решение которых требует вероятностных
рассуждений; экспериментальные задачи и так далее. Быстрое и точное решение
нестандартных задач, обоснованное законами и правилами физики посильно лишь
подготовленным ученикам. При решении таких задач учащиеся должны хорошо владеть
математическими операциями, знать законы физики и самое главное проявлять догадливость,
смекалку, сообразительность, предельное внимание, настойчивость, волю и умение
представить в рисунках процессы или явления, описанные в задачах и перенести их в формулы
и законы.
Требования к уровню подготовки учащихся
В результате проведения элективного курса учащиеся будут лучше
знать/понимать:
смысл понятий: физическое явление, физический закон;
смысл физических величин: путь, средняя скорость, масса, плотность, сила, давление,
работа, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, коэффициент полезного
действия, внутренняя энергия, температура, количество теплоты, удельная теплоемкость,
сила электрического тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление, работа и
мощность электрического тока;
смысл физических законов: Паскаля, Архимеда, Ньютона, механической энергии,
сохранения энергии в тепловых процессах, Ома для участка электрической цепи, ДжоуляЛенца;
уметь:
описывать и объяснять физические явления: неравномерное прямолинейное движение,
передачу давления жидкостями и газами, плавание тел, конденсацию, кипение, плавление,
кристаллизацию, тепловое действие тока;
использовать физические приборы и измерительные инструменты для измерения
физических величин: расстояния, промежутка времени, массы, силы, давления, температуры,
силы тока, напряжения, электрического сопротивления, работы и мощности электрического
тока;
выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы;
решать олимпиадные задачи на применение изученных физических законов;
осуществлять самостоятельный поиск информации естественнонаучного содержания с
использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных
изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в
разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и
структурных схем);
использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности повседневной
жизни для обеспечения безопасности в процессе использования транспортных средств,
электробытовых приборов, электронной техники; контроля за исправностью электропроводки.
Учащиеся получат возможность активно участвовать в олимпиадах и добиваться хороших
результатов.
Содержание программы
Неравномерное движение. Средняя скорость (2 часа)
Относительность механического движения (2 часа)
Гидростатика-4 часа
Действие жидкостей и газов на погружённые в них тела.
Плавание тел. Грузоподъёмность плавающих тел.
Изменение агрегатных состояний вещества - 3 часа.
Изменение агрегатных состояний вещества. Расчёт энергии.
К.П.Д. тепловых нагревателей. Мощность нагревателей.
Электрический ток. Соединение проводников-3 часа.
Электрический ток. Основные характеристики электрического тока. Соединение проводников.
Электрические нагреватели. Мощность и К.П.Д. нагревателей.
Экспериментальные задачи -2 часа.
Экспериментальные задачи на статику. Условия равновесия тел.
Экспериментальные задачи на плавание тел.
Итоговое занятие. Рефлексивно-оценочная деятельность.(1 час)
Тематическое планирование
№ п/п
Тема занятия
1
2
3
4
5
6
7
Неравномерное движение . Средняя скорость
Относительность механического движения
Гидростатика
Изменение агрегатных состояний вещества
Электрический ток. Соединение проводников.
Экспериментальные задачи
Итоговое занятие
Итого
Кол-во
часов
2
2
4
3
3
2
1
17
Календарно - тематическое планирование
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Тема занятия
Средняя скорость - 2 часа
Неравномерное движение. Средняя скорость
Решение задач на расчёт средней скорости.
1.Стержень изготовлен из большого числа чередующихся отрезков,
изготовленных из разных материалов. Длина отрезков из одного материала равна
L1 , а скорость звука в них равна V1 . Для отрезков из другого материала длина и
скорость звука равны соответственно: L2 и V2 . Какова средняя скорость звука в
стержне?
2. Первую часть пути тело двигалось со скоростью 20 км/ч. Половину
оставшегося времени - со скоростью 10 км/ч. Остаток пути со скоростью 5
км/ч.Найти среднюю скорость тела на всем пути.
Относительность механического движения - 2 часа.
Относительность механического движения
Решение задач на относительность механического движения
1. Самолет летит по прямой из города А в город в и обратно. Найти отношение
полных времен полета в случаях, когда ветер дует со скоростью U по
направлению, и когда ветер дует с той же скоростью перпендикулярно прямой АВ.
Скорость самолета относительно воздуха в том и другом случаях равна V.
2 Рыболов, двигаюсь на лодке против течения реки, уронил удочку. Через 1 мин
он заметил потерю и сразу же повернул обратно. Через какой промежуток времени
после потери он догонит удочку. Скорость течения реки и скорость лодки
относительно воды постоянны. На каком расстоянии от места потери он догонит
удочку, если скорость течения воды равна 2 м/с?
Гидростатика-4 часа
Действие жидкостей и газов на погружённые в них тела.
Решение олимпиадных задач на расчёт выталкивающей силы.
7.
Плавание тел. Грузоподъёмность плавающих тел.
1. На дне водоема глубиной Н находится затонувшая конструкция, имеющая массу
М и объем V. Она плотно прилегает ко дну своим основанием, имеющим форму
квадрата со стороной а. Какой минимальной грузоподъемности кран требуется для
подъема конструкции на поверхность? Плотность воды 1000 кг/м3.
2. На пробку массой m намотана проволока из алюминия. Плотность пробки
равна 500 кг/м3, алюминия 2700 кг/м3, воды 1000 кг/м3. Определите, какую
минимальную массу проволоки надо намотать на пробку, чтобы пробка вместе с
проволокой погрузилась в воду?
8.
Решение олимпиадных задач на условия плавания тел.
Кусок льда плавает в воде, погрузившись наполовину своего объема. Какую часть
от объема куска льда занимает воздушная полость, заключенная в нем? Отношение
плотности льда и плотности воды равно 0,9.
9.
10.
11.
Изменение агрегатных состояний вещества - 3 часа.
Изменение агрегатных состояний вещества. Расчёт энергии.
1. В цилиндрическом сосуде с площадью основания S в жидкости с плотностью
опущен кусочек льда массой m. Определите изменение уровня жидкости в сосуде,
когда лед растает. При каких значениях уровень жидкости в сосуде понизиться.
Учесть, что плотность льда меньше плотности воды.
2. В цилиндрическом теплоизолированном сосуде находиться вода с высотой
столба h и температурой t C. В воду кладут кусок льда при температуре 0 С. После
установления теплового равновесия высота столба воды стала H+h. Какая
температура установилась в сосуде?
К.П.Д. тепловых нагревателей. Решение задач олимпиадных задач.
Мощность нагревателей. Решение задач олимпиадных задач
Электрический ток. Соединение проводников-3 часа.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Электрический ток. Основные характеристики электрического тока Решение з
олимпиадных задач.
Решение задач на соединение проводников.
1.Имеется шесть проводников, сопротивление которых 1 Ом.2 Ом. 4Ом, 5Ом,6Ом.
Соединить их так, чтобы общее сопротивление было равно 1Ом.
из куска проволоки сопротивлением 100 Ом сделано кольцо. В каких точках
кольца следует присоединить подводящие провода, чтобы сопротивление
полученной цепи стало равным 9 Ом.
Электрические нагреватели. Мощность и К.П.Д. нагревателей. Решение задач
олимпиадных задач
Экспериментальные задачи -2 часа.
Экспериментальные задачи на статику. Условия равновесия тел.
1. Определить отношение масс линейки и груза.
Оборудование: деревянная линейка, Груз неизвестной массы, стол.
2. Определите массу бруска.
Оборудование: динамометр на 4 Н, брусок весом больше 4 Н, штатив с муфтой и
лапкой, линейка, нить.
3. Найти отношение диаметров булавок.
Оборудование: 2 линейки без делений, 2 булавки, кусок фольги, лист бумаги.
Экспериментальные задачи на плавание тел.
Итоговое занятие. Рефлексивно-оценочная деятельность.
Критерии оценки и самооценки деятельности учащихся:
1. Проявление учащимися самостоятельности при решении задач
2. Желание возвратиться к задаче и довести ее до конца.
3. Проявление настойчивости и упорства при возникновении трудности.
4. Знакомство с дополнительной литературой по решению задач.
5. Проявление физической интуиции, смекалки, сообразительности, догадки.
6. Результаты участия в олимпиадах по физике: победители и призёры
Завершение работы курса, подведение итогов проводится после участия ребят в
школьной и районной физических олимпиадах.
Задания Всероссийской олимпиады школьников
9 класс
1. Пассажирский поезд длиной l стоял на первом пути. В
последнем вагоне сидел дядя Фёдор (герой книги
Э.Успенского «Каникулы в Простоквашино») и ожидал
письмо, которое ему должен был передать пёс Шарик от
Матроскина.
В тот момент, когда поезд тронулся, на
привокзальной площади, как раз напротив первого вагона,
появился Шарик (см. рис.). Он определил, что расстояние до
последнего вагона равно L. С какой минимальной
скоростью υо должен бежать пёс, чтобы передать письмо,
поезд движется с постоянным ускорением a?
кота
если
2.
Первый автомобиль с двигателем мощностью 30 кВт при перевозке груза развивает
скорость 54 км/ч. Второй автомобиль с двигателем мощностью 20 кВт при тех же условиях
развивает скорость 36 км/ч. С какой скоростью будут двигаться эти автомобили, если их
соединить тросом?
3. Тело, состоящее из льда и вмёрзшего в него алюминиевого
бруска, плавает в воде так, что под водой находится α = 95%
объёма тела. Какой процент льда β должен растаять, чтобы тело
полностью погрузилось в воду?
Плотность воды 1 г/см3, плотность льда 0,9 г/см3, плотность
алюминия 2,7 г/см3.
4. Мячик массой m и объёмом V мальчик погрузил на глубину Н в воду плотностью ρ и
отпустил его. На какую высоту h над поверхностью воды должен был выскочить мячик, если
бы сопротивление воды (и воздуха) отсутствовало?
5. Что показывает амперметр, если к точкам А и В цепи
рис.) подведено напряжение 220 В?
Сопротивления резисторов R1, R2, R3, R4, R5, R6
соответственно R1 = 15 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = R4 = 5 Ом,
R5 = 3 Ом, R6 = 38 Ом.
Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.
(см.
Задания Всероссийской олимпиады школьников
8 класс
1. Велосипедист проехал первую половину пути со скоростью V1 = 10 км/ч. Затем он
поехал с большей скоростью, но проколол шину. После попытки ликвидировать прокол
велосипедист был вынужден оставшуюся часть пути пройти пешком. Чему равна средняя
скорость движения велосипедиста на всем пути, если первую треть времени, затраченного им
на вторую половину пути, он ехал со скоростью V2 = 20 км/ч, вторую треть занимался проколом
и последнюю треть шел пешком со скоростью V4 = 5 км/ч?
Решение. Средняя скорость на некотором участке пути, согласно определению, равна
отношению пройденного пути ко времени, в течение которого этот путь пройден
S
Vcр 
.(1)
t1  t2  t3  t 4
Согласно условиям задачи:
0,5S=V1 t1,
0,5S=V2 t2 0∙t3+ v4t4 ,
t2=t3=t4 .
Отсюда можно найти:
t1 = 0,5 S/V1, (2)
t2 = t3 = t4 = 0,5 S/(V2 + V4). (3)
Подставляя соотношения (2) и (3) в формулу (1), получаем:
2V (V2  V4 )
 9,1км / ч .
(3V1  V2  V4 )
2. Теплоизолированный сосуд до краев наполнили водой при температуре t0 = 20 °С. В него
опустили алюминиевую деталь, нагретую до температуры t = 100 °С. После установления теплового
равновесия температура воды в сосуде стала t1 = 30,3 °С. Затем этот же эксперимент провели с
двумя такими же деталями. В этом случае после установления в сосуде теплового равновесия
температура воды стала t2 = 42,6 °С. Чему равна удельная теплоемкость с алюминия? Плотность
воды ρ0 = 1000 кг/м3, ее удельная теплоемкость с0 = 4200 Дж/(кг · °С). Плотность алюминия ρ = 2700
кг/м3.
Vcp 
Решение. Пусть m – масса детали, V – объём сосуда, тогда уравнения теплового баланса
при опускании одной и двух деталей соответственно имеют вид
cm(t - t1) = c0 ρ0(V – (m/ρ))∙ (t1 - t0)
(*)
2cm(t - t2) = c0 ρ0(V – (2m/ρ))(t2 - t0) (**)
Делим соотношение(*) на (t1 - t0), а соотношение (**) на (t2 - t0) и , вычитая соотношение (**)
из (*), получаем
cm(t - t1)/ (t1 - t0) - 2 cm ∙ (t – t2)/(t2 - t0) = c0 ρ0 m/ρ,
откуда можно найти с.
Ответ: с ≈ 922 Дж/(кг∙°С).
3. На зимней дороге при температуре снега t1 = –10 ºC автомобиль в течение 1 мин
буксует, развивая мощность 12 кВт. Сколько снега растает при буксировании автомобиля, если
считать, что вся энергия, выделившаяся при буксировании, идет на нагревание и плавление
снега? Удельная теплоёмкость льда с = 2100 Дж/(кг ·ºC), удельная теплота плавления льда λ =
33·104 Дж/кг.
Решение. При буксировании внутренняя энергия снега увеличивается за счет
совершения работы. За счет этой энергии снег нагревается до температуры 0 ºC , а затем
плавится. Согласно закону сохранения энергии запишем:
А = Q1 + Q2, где А = N∙τ; Q1 = сm(tпл – t1) и Q2 = λ∙m,
Отсюда
m = Nτ/(с(tпл – t1) + λ).
m ≈ 2,05 кг
Ответ: 2,05 кг.
4. Сообщающиеся сосуды состоят из двух одинаковых трубок (U-образная трубка).
Трубки частично заполнили водой. На сколько повысится уровень воды в левой трубке, если в
правую налить столько керосина, что он образует столб высотой 30 см?
Плотность керосина 900 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3.
Решение. Предположим, что в левой трубке уровень воды повысился на h. Тогда в
правой трубке уровень воды будет ниже, чем в левой, на 2h.
ρк gH = ρв g2h. → h = 12 см.
5. Мяч объёмом V и массой m всплыл на поверхность воды с глубины Н. Чему равна
механическая работа, совершённая при всплывании мяча? Трением пренебречь. Плотность
воды ρо считать известной.
Решение. А = (ρо gV – mg)∙H = (ρоV – m)∙gH.
5. Электроплитка с двумя одинаковыми спиралями позволяет получить три степени нагрева в
зависимости от порядка и характера включения спиралей. Начертите схемы включения.
Сравните количества теплоты, полученные от плитки за одно и то же время.
Решение
Спирали можно комбинировать следующим образом:
Количество теплоты, полученное от плитки :
U2
1) для схемы а): Qa 
t
2R
U2
2) для схемы б) Qб 
t
R
2U 2
3) для схемы в) Qв 
t
R
Таким образом: Qa : Qб : Qв  1 : 2 : 4 .
5. В сосуде, из которого быстро откачивают воздух, находится вода массой m г при
температуре t = 0°C. В результате интенсивного испарения происходит замораживание воды.
Какая часть первоначальной массы воды обратилась в лед?
Решение
Энергия, необходимая для образования пара, может быть получена за счет энергии,
выделившейся при замораживании воды.
Пусть m1 — масса образовавшегося льда, а m2 - масса пара, тогда масса воды до замерзания
m = m1 + m2 .
При кристаллизации воды массой m1 выделяется количество теплоты, равное  m1 .
Для испарения воды массой m2 требуется количество теплоты, равное r m2 .
В соответствии с законом сохранения энергии можно записать:
 m1 .= r m2 .
rm
 0,87m , что составляет 87% первоначальной массы воды
 m1 .= r ( m - m1 ), Откуда: m1 
r 
Ресурсное обеспечение программы
Литература для учителя
1. Лукашик В.И. Физическая олимпиада.- М.: Просвещение, 2010.
2. Камин А.Л. Развивающее обучение. Физика. – Ростов н/д: Феникс, 2003.
3. Всероссийские олимпиады по физике. 1992-2001. Под редакцией.Козела С.М,
Слободянина В.П. – М.: Вербум-М, 2002 .
4. Задания Всероссийской олимпиады по физике 2010-2013 годы
Литература для учащихся
1. Лукашик В.И. Физическая олимпиада.- М.: Просвещение, 2010.
2. Всероссийские олимпиады по физике. 1992-2001. Под редакцией.Козела С.М,
Слободянина В.П. – М.: Вербум-М, 2002 .
3. Задания Всероссийской олимпиады по физике 2010-2013 годы
Электронно-образовательные и Интернет ресурсы:
-Физика в школе. Электронные уроки и тесты.-CD.М.: Просвещение, 2005.
-Открытая физика под редакцией С.М. Козела.- CD.OOO Физикон, 2005.
-Живая физика. Динамическое представление физических процессов.- CD.
Институт новых технологий, 2007.
-ФИПИ. Открытый банк заданий.- htt://www. Fipi.ru
olympiads.biz›forum…90/olimpiady…shkolnikov…2014…
sipkro.ru›index.php…олимпиада…shkolnikov-2013-2014
sipkro.ru›index.php…олимпиада…shkolnikov-2010-2013
Материально- техническое обеспечение
Материально - техническая база проведения элективного курса - учебный кабинет физики.
Используются комплекты лабораторного оборудования по механике,
гидростатике,
электрическим и тепловым явлениям.
Демонстрационное оборудование:
Комплект электроснабжения для кабинета физики, набор гирь, шар Паскаля, прибор для
демонстрации гидростатического парадокса, прибор для демонстрации давления внутри
жидкости, модель подъемного крана, прибор для демонстрации теплоемкости тел, амперметр
демонстрационный-3, вольтметр демонстрационный-3, ваттметр, выпрямитель ВУП-2М,
панель с лампами и плавким предохранителем.