ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МУРОМСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО – ГУМАНИТАРНЫЙ ТЕХНИКУМ»
Методическая разработка

Тема: Применение



полученных знаний

для решения физических задач



Автор: Шишкина Ирина Евгеньевна

преподаватель физики и математики

Меленки

2013 год


РАССМОТРЕНА
МК преподавателей общеобразовательных дисциплин Протокол № ____ Руководитель МК ___________Пискарева Е.Г. «___»___________20___г. Методические рекомендации предназначены для преподавателей физики учреждений профессионального образования.
В методических рекомендациях показано решение качественных задач по физике, содержание которых связано с устройством и эксплуатацией автомобиля, которые способствуют установлению межпредметных связей курса физики и спецпредметов. Подготовка квалифицированных рабочих в учреждениях профессионального образования связана с необходимостью повышения уровня знаний обучающихся по физике, так как в процессе изучения физики развиваются творческие способности обучающихся, их техническое мышление. Перед преподавателями стоит проблема повышения интереса обучающихся к избранной ими специальности. Поэтому для более успешного решения этой проблемы рекомендуется использовать качественные задачи по физике с учётом профессиональной направленности преподавания. Качественными называют задачи, при решении которых устанавливают качественную зависимость между физическими величинами, при решении задач такого типа не требуется никаких вычислений. Обучающиеся пользуются изученными физическими закономерностями и применяют их к анализу явлений, о которых идёт речь в задаче. Использование на занятиях по физике качественных задач способствует формированию у обучающихся интереса к избранной ими профессии, так как в процессе решения таких задач они осознают роль и значение физики в их будущей профессии, что повышает активность обучающихся при изучении этого предмета. Умение анализировать различные физические явления подготавливает обучающихся к более сознательному и успешному изучению специальных дисциплин. Таким образом, решение качественных задач с профессиональным содержанием может способствовать повышению уровня подготовки квалифицированных рабочих . Качественные задачи способствуют более глубокому усвоению содержания курса физики, позволяют контролировать знания, умения и навыки обучающихся. Поэтому качественные задачи являются хорошим средством для более прочного закрепления изученного теоретического материала и показа практического его применения. Решение качественных задач может осуществляться различными методами: графическим, экспериментальным, методом построения логических рассуждений. Алгоритм решения качественных задач: Изучить условие задачи; Составить план решения, если есть необходимость, сделать рисунок Проанализировать полученный ответ с точки зрения возможности его использования в профессиональной ситуации.
Примеры решения задач с профессиональным содержанием

Тема программы: Механика

1. Необходимо погрузить зерно в автомобиль из бункера комбайна, убирающего хлеб. Как это сделать, не останавливая комбайн? Ответ: автомобиль должен двигаться совместно с комбайном, т.е. его положение во время погрузки должно оставаться неизменным относительно комбайна. 2. При движении автомобиля стрелка спидометра «замерла» на отметке «45» его шкалы. Как движется автомобиль в этом случае? Ответ: Автомобиль движется равномерно со скоростью 45 км/ч 3. Почему при необходимости внезапной остановки мотоцикла тормозят обоими колёсами? Что может случиться, если затормозить только передним колесом? Ответ: Мотоциклист может перевернуться, так как задняя часть мотоцикла продолжает движение по инерции. 4. Для какой цели сидения автомобиля снабжаются ремнями безопасности и подголовниками? Ответ: Это необходимо для обеспечения безопасности людей. При столкновении автомобиля, движущегося с большой скоростью, с каким-либо препятствием водитель и пассажиры вследствие движения их по инерции могут удариться о лобовое стекло автомобиля, что приведёт к травме; но если они пристёгнуты к сиденью ремнями, то этого не произойдёт. Если же в задний бампер автомобиля ударяет другое транспортное средство. Движущееся с большой скоростью, то головы водителя и пассажиров резко откидываются назад, что приведёт к перелому шейных позвонков. 5. Почему при больших скоростях автомобиль иногда «заносит» на поворотах? Ответ: Траектория движения автомобиля на повороте – дуга, которая является частью окружности. Для движения тела по окружности необходимо действие на него силы, направленной по радиусу к центру окружности. Эта сила сообщает телу центростремительное ускорение. Такой силой является сила трения покоя, и если она будет недостаточной для обеспечения автомобилю необходимого центростремительного ускорения, может произойти «занос» автомобиля. 6.На шляпке гвоздя имеется насечка в виде сетки, а под нею на стержне – несколько поперечных рисок. В чём их значение? Ответ: Риски на стержне увеличивают силу трения между гвоздём и древесиной, насечка нужна для того, чтобы не было скольжения молотка при ударе о головку гвоздя. 7.Каково назначение насечек на губках тисков и плоскогубцев? Ответ: Чтобы создавать большие давления при малых действиях силы. 8. Почему надо беречь смазочные материалы от попадания в них песка и пыли? Ответ: Чтобы уменьшить силу трения и износ трущихся деталей. 9. Как можно облегчить распиловку металла пилой? Ответ: Смазать ножовочное полотно маслом.
10. Почему нужно беречь тормозную колодку и тормозной барабан транспортного средства от попадания между ними масла? Ответ: При попадании масла между тормозной колодкой и тормозным барабаном ослабевает сила трения, а это приводит к увеличению длины тормозного пути.
Тема программы: Молекулярная физика. Тепловые явления.
11. На каких свойствах жидкости основана работа масляных амортизаторов? Ответ: Текучесть, несжимаемость. Можно здесь з а д а т ь дополнительные вопросы: Для чего применяется амортизатор в автомобиле? За счёт чего происходит гашение колебаний в амортизаторе? Что может произойти с движущимся автомобилем при выходе из строя амортизатора? При движении автомобиля по неровной дороге происходят колебания кузова и колёс автомобиля. Для уменьшения возникающих колебаний и служит амортизатор, в котором происходит превращение механической энергии колебаний во внутреннюю энергию жидкости. Гашение колебаний в амортизаторе происходит за счёт внутреннего трения, возникающего в жидкости при её перетекании из одной полости амортизатора в другую. При выходе амортизатора из строя нарушается контакт колеса с дорогой, что может привести к боковому заносу автомобиля и увеличению длины тормозного пути. Если же выйдут из строя оба амортизатора передней оси, то автомобиль в значительной степени теряет управляемость. 12. Почему зимой сливается вода из радиатора и блока цилиндров автомобиля? Ответ: Вода имеет наименьший объём при температуре 4 ℃ , а при понижении температуры объём воды увеличивается, так как увеличивается расстояние между молекулами. Именно свойство воды расширяться при замерзании может привести к разрушению радиатора и блока цилиндров. 13.Нормальная температура тела человека равна приблизительно 37 ℃ . почему же человеку не холодно при 25 ℃ и очень жарко при 37 ℃ ? Ответ: В теле человека непрерывно выделяется теплота, которая отдаётся окружающему воздуху. При температуре воздуха, близкой к 37 ℃ , процесс теплопередачи замедляется, и в теле человека образуется избыточная теплота. 14. В цилиндре дизельного двигателя под действием поршня происходит сжатие воздуха. Объясните это явление с точки зрения молекулярно- кинетической теории. Ответ: Сжатие воздуха происходит за счёт уменьшения расстояния между молекулами воздуха. 15. Может ли объём газа при сжатии стать сколь угодно малым? Ответ: Объём газа не может быть меньше объёма плотной упаковки молекул
16. Почему рабочее тело в двигателе внутреннего сгорания можно считать идеальным газом? Ответ: При действующих в цилиндрах температурах и давлениях силы межмолекулярного сцепления ничтожны, и расстояния между молекулами значительно превышают размеры самих молекул. 17. Почему перед выездом из гаража шины колёс автомобиля накачивают до большего давления зимой, чем летом? Ответ: Зимой с понижением температуры, давление при постоянном объёме уменьшается, а летом – наоборот. 18. Почему при заточке инструментов на наждачном круге необходимо охлаждать их водой? Ответ: При заточке инструменты от трения сильно нагреваются и, если их не охлаждать, потеряют свою твёрдость. 19. При точении деталей на токарном станке иногда резец охлаждают водяной струёй, иначе инструмент теряет прочность. Каким способом увеличивается внутренняя энергия резца при точении? Изменяется ли при этом внутренняя энергия охлаждающей воды? Ответ: Путём совершения работы. Внутренняя энергия охлаждающей воды увеличивается путём теплопередачи 20. Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя низкая, несмотря на то, что она в цилиндре двигателя достигает 1800 ℃ ? Ответ: Работа выхлопных газов совершается за счёт убывания внутренней энергии газов, а следовательно, понижения температуры. 21. Для чего используют пористые материалы (пенопласт, поролон, керамзит и др.) в строительстве? Ответ: В порах таких материалов имеются газы, которые обладают плохой теплопроводностью. Благодаря этому свойству пористые материалы применяют для теплоизоляции. 22. Какое значение имеют высокие дымовые трубы? Ответ: Чем выше дымовая труба, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе. Кроме того, высокие трубы уменьшают загрязнение окружающей среды. 23. Стены некоторых помещений делают двойными. Почему , несмотря на то, что воздух является хорошим теплоизолятором, пространство между этими стенами не оставляют пустым, а заполняют рыхлым материалом? Ответ: Чтобы избежать потерь энергии конвекционными потоками между стенами 24.Воздух, поступивший в цилиндр дизельного двигателя, подвергается сильному сжатию. Как изменится при этом его давление и температура? Изменяется ли при этом масса воздуха? Ответ: Давление и температура повышаются. Масса воздуха остаётся неизменной. 25. Почему при сгорании (окислении) горючей меси давление в цилиндре двигателя сильно увеличивается?
Ответ: При сгорании топлива скорость беспорядочного движения молекул увеличивается за счёт выделившейся энергии, а давление тем больше, чем интенсивнее молекулы ударяются о стенки цилиндра и днище поршня. 26. Во время какого такта закрыты оба клапана в четырёхтактном двигателе? Ответ: Во время сжатия горючей смеси, а также рабочего хода. 27 Сколько раз открывается впускной клапан за два оборота коленчатого вала четырехтактного двигателя? Ответ: Один раз. 28. Каково назначение кулачков распределительного вала? Сколько пар кулачков и клапанов имеет четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель? Ответ: Кулачки управляют открыванием и закрыванием клапанов. Столько пар кулачков, сколько цилиндров, т.е. четыре пары. 29. Почему шестерня распределительного вала имеет в 2 раза больше зубцов, чем шестерня коленчатого вала? Ответ: За два оборота коленчатого вала распределительный вал должен совершить только один оборот. 30.Во время образования горючей смеси в карбюраторе температура понижается. Какова причина? Ответ: Вследствие испарения топлива.
Тема программы: Электродинамика.
31. В кабине бензовоза имеется надпись: « При наливе и сливе горючего обязательно включите заземление». Почему необходимо соблюдать данное требование? Ответ: При переливании бензин электризуется. Если бензовоз не заземлён, то заряды постепенно будут накапливаться и могут стать причиной воспламенения горючего. 32. Трущиеся части машин, например ремённая передача, типографская бумага в ротационной машине, пряжа на ткацком станке и т. д., наэлектризовавшись, могут вызвать аварию и неполадки. Для устранения статических зарядов вблизи таких машин можно установить нейтрализаторы, испускающие лучи, под действием которых молекулы воздуха расщепляются на частицы, одни из которых заряжены положительно, а другие – отрицательно. Объясните действие такой защитной установки. Ответ: под действием излучения, испускаемого нейтрализатором, молекулы воздуха расщепляются на частицы, заряженные положительно и отрицательно (ионы), которые затем нейтрализуют статический заряд трущихся частей машин. 33. По какой причине, выходя из автомобиля и коснувшись его дверцы, можно иногда испытать электрический удар? Ответ: Причиной такого удара является статическое электричество. Когда человек едет на машине, его тело в результате трения может
наэлектризоваться. Человек ощущает электрический удар, коснувшись корпуса автомобиля. 34. Почему попадание молнии в металлический кузов автомобиля не опасно для человека, находящегося внутри? Ответ: При попадании молнии в металлический кузов автомобиля электроны разойдутся по поверхности кузова автомобиля и уйдут в землю, т. е. молния не попадёт внутрь автомобиля 35. Какие источники тока применяются в автомобиле и в чём различие между ними? Ответ: Генератор и аккумуляторная батарея. В генераторе происходит преобразование механической энергии в электрическую, а в аккумуляторной батарее химической – в электрическую. 36. Почему первичная обмотка катушки зажигания намотана на вторичную? Ответ: Для лучшего охлаждения первичной обмотки, так как по ней проходит большой ток и она могла бы сильно нагреться. 37. Перед зарядкой аккумуляторной батареи обнаружили, что уровень электролита в ней ниже нормального. Что нужно сделать: добавить готовый электролит или долить дистиллированной воды? Ответ: Уровень электролита понижается вследствие испарения или электролиза воды. Поэтому в аккумуляторную батарею необходимо долить дистиллированной воды. 38. От чего зависит температура замерзания электролита? Каким образом предохранить аккумулятор от замерзания в нём электролита? Ответ: От плотности электролита. Следить, чтобы аккумулятор был заряжен. 39.Возникает ли ЭДС индукции на концах стальной оси автомобиля при её движении в магнитном поле Земли? Ответ: Да возникает.
Тема программы: Колебания и волны
40. Какие колебания совершает рессора автомобиля после преодоления препятствия? Ответ: Затухающие. 41. Каково назначение амортизаторов, устанавливаемых на автомашинах? Ответ: Амортизаторы поглощают энергию колебаний упругих элементов (рессор, пружин) и тем самым способствуют быстрому гашению колебаний автомашины. 42. Почему в автобусе при определённой скорости движения начинают дребезжать стёкла? Ответ: Работа двигателя порождает вынужденные колебания корпуса и всех частей автомашины (дрожание). Наиболее сильное колебание стёкол, приводящее к дребезжанию, происходит тогда, когда период колебаний
двигателя становится равным периоду собственных колебаний оконных стёкол. 43.Опытные шофёры оценивают давление воздуха в баллоне колеса автомашины по звуку, получаемому при ударе о баллон металлическим предметом. Как зависит звук, издаваемый баллоном, от давления воздуха в нём? Ответ: Чем больше давление в баллоне, тем выше тон. 44. Механики, проверяя работу двигателя автомашины или трактора, иногда прикладывают один конец ручки молотка к уху, а другой конец – к разным частям двигателя. Для чего они это делают? Звук распространяется в твёрдом теле (дереве) лучше, чем в воздухе. Это свойство и используют механики. Прикладывая ручку молотка к определённой части двигателя, они лучше слышат звуки работающих деталей и могут обнаружить неисправность отдельных частей. 45. Инспектора ГАИ с помощью аппарата-локатора определяют скорость движущихся автомобилей. На каком физическом принципе основано устройство такого аппарата? Ответ: На явлении отражения электромагнитных волн от металлических экранов. 46. Почему замирает или вообще прекращается радиоприём в автомобилях при проезде под мостом или в тоннеле? Ответ: Мост, тоннель отражают или частично поглощают электромагнитные волны.
Тема: Оптика
47. Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте ночью кажется водителю тёмным пятном? Ответ: Поверхность лужи отражает свет зеркально. Отражённый свет практически полностью устремляется прочь от водителя; асфальт же, имея шероховатую поверхность, отражает свет диффузно, и поэтому часть света попадает от асфальта в глаза водителю, и асфальт кажется светлее. 48. Почему в тумане луч дальнего света фар автомобиля не может осветить дорогу? Ответ: Световые лучи отражаются от капелек тумана и перед автомобилем возникает молочно-белая пелена, непроницаемая для глаз. 49. Зачем стёкла автомобильных фар делают рифлёными, состоящими как бы из маленьких трёхгранных призм? Ответ: Призмы, из которых состоит стекло, собирают свет лампы и отклоняют его в нужном направлении (вниз на дорогу). 50.почему фонари задних габаритных огней, стекло стоп-сигнала автомобиля имеют красную окраску? Ответ: Красный свет виден далеко, так как длина его волны больше, чем остальных участков видимого спектра. А длинные волны лучше огибают мелкие пылинки и капельки воды, взвешенные в воздухе, поэтому красный свет распространяется с меньшими потерями.
Литература 1 Анохин В.И. Отечественные автомобили.-М.: Машиностроение.2005. 2.Боровских Ю.И. Устройство автомобилей: Учебник для средних проф.- тех. Училищ.-М.: Высшая школа. 2001 3. Карпович А.Б. Сборник задач-вопросов по физике М .: Просвещение,2004 4.Низамов И.м. Задачи по физике с техническим содержанием.М.: Просвещение 1980 5. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе.-М.: Просвещение, 1986