Презентация "Статика. Подготовка к ЕГЭ" 11 класс

Статика. Подготовка к ЕГЭ Учитель: Попова И.А. МОУ СОШ № 30 Белово 2010 Цель: повторение основных понятий, законов и формул статики в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010: Момент силы Условия равновесия твердого тела Закон Паскаля Закон Архимеда Статика

• Различные виды равновесия шара на опоре.
• (1) – безразличное равновесие,
• (2) – неустойчивое равновесие,
• (3) – устойчивое равновесие

• Статикой называется раздел механики, изучающий условия равновесия тел.

Момент силы

• Момент силы (крутящий момент; вращательный момент; вертящий момент; вращающий момент) — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.
• Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.
• Различают Момент силы относительно центра (точки) и относительно оси.

Момент силы

• Момент силы относительно центра О величина векторная.
• Модуль момента силы:
• Mo = Fr,
• где F - модуль силы, a r - плечо,
• т. е. длина перпендикуляра, опущенного из О на линию действия силы
• Направлен вектор Mo перпендикулярно плоскости, проходящей через центр О и силу, в сторону, откуда поворот, совершаемый силой, виден против хода часовой стрелки.

Момент силы

• Правило моментов:
• тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю:

Силы, действующие на рычаг, и их моменты.

• M1 = F1 · d1 > 0;
• M2 = – F2 · d2 < 0.

При равновесии

• M1 + M2 = 0

Условия равновесия твердого тела

• Равновесие твердого тела под действием трех сил.

• Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю.
• При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке C

Закон Паскаля

• На тело, погруженное в жидкость или газ, действуют силы, распределенные по поверхности тела.
• Давление определяется как отношение модуля силы действующей перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности:
• Закон Паскаля: давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.
• Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости.
• Давление столба жидкости ρgh называют гидростатическим давлением.
• Полное давление в жидкости на глубине h можно записать в виде:

Закон Архимеда

• Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или архимедова сила

Закон Архимеда: Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом.

Следствия закона Архимеда

• Если средняя плотность тела больше плотности жидкости (или газа) ρт > ρ, тело будет опускаться на дно.
• Если же ρт < ρ, тело будет плавать на поверхности жидкости.
• Объем погруженной части тела будет таков, что вес вытесненной жидкости равен весу тела.
• Для подъема воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха

FA

Fт

Следствия закона Архимеда

• В сообщающихся сосудах любой формы, заполненных однородной жидкостью, давления в любой точке на одном и том же уровне одинаковы
• «Золотое правило механики»: произведение силы на расстояние остается неизменным
• Гидравлическая машина:

Рассмотрим задачи:

• ЕГЭ 2001-2010 (Демо)
• ГИА-9 2008-2010 (Демо)

2008 г. (ГИА-9)5. Ученик опускал кубик льда и яйцо поочередно в сосуды А, Б и В, в которых находились три жидкости: вода, спирт и раствор соли в воде. На диаграмме указаны плотности этих жидкостей, льда и яйца. В каком сосуде находится спирт, а в каком – вода?

• В сосуде А – спирт, в сосуде Б – вода
• В сосуде А – спирт, в сосуде В – вода
• В сосуде В – спирт, в сосуде А – вода
• В сосуде В – спирт, в сосуде Б – вода

2008 г. (ГИА-9). 5. В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода. Если открыть кран К, то

• вода обязательно будет перетекать из сосуда 2 в сосуд
• вода обязательно будет перетекать из сосуда 1 в сосуд 2
• вода перетекать не будет ни при каких обстоятельствах
• перемещение жидкостей будет зависеть от давления в воздушном зазоре сосуда 2

2008 г. (ГИА-9). 5. Брусок в форме прямоугольного параллелепипеда положили на стол сначала узкой гранью (1), а затем – широкой (2). Сравните силы давления (F1 и F2) и давления, производимые бруском на стол в этих случаях (р1 и р2).

• F1 < F2; p1 < p2
• F1 = F2; p1 < p2
• F1 = F2; p1 > p2
• F1 = F2; p1 = p2

(ГИА 2009 г.) 15. Необходимо экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженного в жидкость тела. Имеется три набора металлических цилиндров из алюминия и меди. Какой набор можно использовать для опыта?

• А или
• Б или В
• только А
• только Б

2010 г. (ГИА-9). 8. В одинаковые сосуды с холодной водой опустили нагретые до 1000С сплошные шары одинакового объема, в первый сосуд — из меди, а во второй — из цинка. После достижения состояния теплового равновесия оказалось, что в сосудах установилась разная температура. В каком из сосудов окажется более высокая температура?

• В первом сосуде, так как удельная теплоемкость меди больше удельной теплоемкости цинка.
• В первом сосуде, так как плотность меди больше плотности цинка.
• Во втором сосуде, так как удельная теплоемкость цинка больше удельной теплоемкости меди.
• Во втором сосуде, так как плотность цинка больше плотности меди.

2010 г. (ГИА-9). 19. В сосуд, частично заполненный водой, опускают на нити свинцовый шарик из положения 1 в положение 2 (см. рисунок). Как при этом изменяются сила тяжести и выталкивающая сила, действующие на шарик, а также давление воды на дно сосуда? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Сила тяжести	Выталкивающая сила	Давление воды на дно сосуда

3

1

1

ЕГЭ-2001 г. А3. На весах стоит чаша с водой. В чашу опустили гирю так, что она не касается дна (см. рисунок). Изменятся ли показания весов и почему?

• не изменится, т.к. гиря не касается дна и не давит на него
• увеличится, т.к. гиря давит на воду частью своего веса
• увеличится, т.к. масса гири добавилась к массе воды
• уменьшится, т.к. вода выталкивает гирю

(ЕГЭ 2001 г., Демо) А16. В стакане с водой плавает брусок льда (см. рисунок). После того, как лед растает, уровень воды в стакане. . .

• поднимется, т.к. объем ледяного бруска больше объема вытесненной им воды.
• опустится, т.к. плотность льда меньше плотности воды.
• останется на прежнем уровне, т.к. масса льда равна массе воды.
• поднимется, т.к. воды станет больше.

ЕГЭ-2002 г. А3. На рычаг действуют две силы, плечи которых равны 0,1 м и 0,3 м. Сила, действующая на короткое плечо, равна 3 Н. Чему должна быть равна сила, действующая на длинное плечо, чтобы рычаг был в равновесии?

• 1 Н
• 6 Н
• 9 Н
• 12 Н

F1 · d1 = F2 · d2

3 Н  ·  0,1 м = F2 ·  0,3 м

ЕГЭ-2002 г. А6. Теплоход переходит из устья Волги в соленое Каспийское море. При этом архимедова сила, действующая на теплоход,

• Уменьшается
• не изменяется
• увеличивается
• уменьшается или увеличивается в зависимости от размера теплохода

ЕГЭ-2003 г. А4. На рисунке изображен тонкий невесомый стержень, к которому в точках 1 и 3 приложены силы F1 = 100 Н и F2 = 300 Н. В какой точке надо расположить ось вращения, чтобы стержень находился в равновесии? Ось вращения закреплена.

• 2
• 6
• 4
• 5

ЕГЭ-2003 г. А5. Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F1 = 4 H. Какова сила F2, если плечо силы F1 равно 15 см, а плечо силы F2 равно 10 см?

• 4 Н
• 0,16 Н
• 6 Н
• 2,7 Н

2004 г. А4 (ДЕМО). При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. При опускании груза в воду показание динамометра уменьшается до 1,5 Н. Выталкивающая сила равна

• 0,5 Н
• 1,5 Н
• 2 Н
• 3,5 Н

2005 г. А4 (ДЕМО). Груз А колодезного журавля (см. рисунок) уравновешивает вес ведра, равный 100 Н. (Рычаг считайте невесомым.) Вес груза равен

• 20 Н
• 25 Н
• 400 Н
• 500 Н

2006 г. А5 (ДЕМО). Четыре одинаковых листа фанеры толщиной L каждый, связанные в стопку, плавают в воде так, что уровень воды соответствует границе между двумя средними листами. Если в стопку добавить еще один такой же лист, то глубина погружения стопки листов увеличится на 2007 г. А5 (ДЕМО). В широкую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами налиты неизвестная жидкость плотностью 1 и вода плотностью 2 = 1,0103 кг/м3 (см. рисунок). На рисунке b = 10 см, h = 24 см, H = 30 см. Плотность жидкости 1 равна 2008 г. А2 (ДЕМО). Льдинку, плавающую в стакане с пресной водой, перенесли в стакан с соленой водой. При этом архимедова сила, действующая на льдинку,

• 1) уменьшилась, так как плотность пресной воды меньше плотности соленой
• 2) уменьшилась, так как уменьшилась глубина погружения льдинки в воду
• 3) увеличилась, так как плотность соленой воды выше, чем плотность пресной воды
• 4) не изменилась, так как выталкивающая сила равна весу льдинки в воздухе

2008 г. А5 (ДЕМО). При выполнении лабораторной работы ученик установил наклонную плоскость под углом 60 к поверхности стола. Длина плоскости равна 0,6 м. Момент силы тяжести бруска массой 0,1 кг относительно точки О при прохождении им середины наклонной плоскости равен

• 0,15 Нм
• 0,30 Нм
• 0,45 Нм
• 0,60 Нм

Используемая литература

• Берков, А.В. и др. Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ 2010, Физика [Текст]: учебное пособие для выпускников. ср. учеб. заведений / А.В. Берков, В.А. Грибов. – ООО "Издательство Астрель", 2009. – 160 с.
• Касьянов, В.А. Физика, 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / В.А. Касьянов. – ООО "Дрофа", 2004. – 116 с.
• Момент силы. ВикипедиЯ [текст, рисунок]/http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8B
• Мякишев, Г.Я. и др. Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / учебник для общеобразовательных школ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев . –" Просвещение ", 2009. – 166 с.
• Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru
• Подготовка к ЕГЭ /http://egephizika
• Силы в механике/ http://egephizika.26204s024.edusite.ru/DswMedia/mehanika3.htm
• Три закона Ньютона / http://rosbrs.ru/konkurs/web/2004
• Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/