Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VII класса.
Физика – география :
1. Лесник вышел из сторожки и 2 ч шел со скоростью 3,5 км/ч в южном направлении, затем 1,5 ч со скоростью 4 км/ч на запад, а оставшееся время 1ч 20 мин двигался на северо-восток со скоростью 3 км\ч. На каком расстоянии от сторожки оказался лесник.
Решение: Выберем масштаб 1 см = 1 км. Построим траекторию движения лесника (см. рис.) и вычислим длину отдельных участков:
ОА = 3,5 км\ч * 2 ч = 7 км
АD = 4 км\ч * 1,5 ч = 6 км
DE = 3 км\ч * ч = 4 км
Пусть l = AO+OD+DE = 17 км. Пользуясь рисунком и измерив искомое расстояние найдём ОЕ = 5 км. С учётом масштаба получим ответ: лесник оказался в 5 км от сторожки.
2. За какое время пролетит самолет Ту-154 расстояние Москва — Свердловск, если этот многоместный лайнер обладает средней ско-ростью 800 км/ч? Расстояние измерьте по карте с использованием масштаба.
3. Казань от Москвы находится на расстоянии 750 км по азимуту 90°. Определите, с какой скоростью летел самолет, если он преодолел это расстояние за 1,5 ч.
4. Первая советская дрейфующая станция существовала 274 дня и про-шла за это время по Северному Ледовитому океану примерно 2500 км. Какова была скорость ее дрейфа? Изобразите примерно графики пути и скорости.
5. Сколько времени потребуется самолету гражданской авиации Ил-86 («Аэробус») при перелете из Москвы в Калининград? Средняя скорость этого лайнера 900 км/ч. Расстояние между городами определите по географической карте.
6. Почему в море легче держаться на воде, чем в реке?
Ответ. Плотность соленой морской воды больше, чем пресной,— следовательно, больше и архимедова сила.
7. В прошлом году по географии вы учили, что атмосферное давление в приземном слое воздуха с высотой уменьшается «на 1 мм на каждые 10 м подъема». Почему эта закономерность справедлива только для приземного слоя воздуха? Как будет изменяться эта закономерность в зависимости от высоты? Ответ. Плотность атмосферы интенсивно уменьшается с высотой. В верхних разреженных слоях атмосферы для уменьшения давления на 1 мм рт. ст. потребуется подняться на высоту, значительно большую 10 м.
8. 4. Почему большая часть сельскохозяйственных угодий на побережье Голландии отгорожена от океана дамбой? Ответ: Большая часть побережья Голландии лежит ниже уровня моря. Если дамб не будет, то по закону сообщаю-щихся сосудов вода зальет эти угодья.
9. С помощью дождемера определили, что высота слоя выпавших осадков равна 6 мм. Сколько воды (по массе) выпало на площадь в 1 га? Ответ: 6*104 кг.
Физика –история:
1. Масса прославленного в Великой Отечественной войне танка Т –34 равна 31,4 тонны. Длина той части гусеницы, которая соприкасается с полотном дороги равна 3,5 м, ширина 0,5 м. вычислите давление танка на грунт и сравните его с тем давлением, которое семиклассник производит на землю при ходьбе (р ≈ 36 кПа).Решение: Запишем исходные формулы:
Дано: ; s=b*a; F=mg
m = 31400 кг :
b = 3.5 м
a = 0.5 м ≈ 8970 Па
p1 = 36000 Па ≈ 4 раза
p=? n=?
Ответ: давление танка на землю равно 8970 Па , что в 4 раза меньше давления ученика при ходьбе.
2. В кинофильме «Освобождение» показано, как во время Великой Отечественной войны при наступлении наших войск в белорусских лесах для проезда по заболоченным местам солдаты делали настил из хвороста, бревен, досок и другого подручного материала. С какой целью это делалось? Ответ. Чтобы увеличить площадь опоры транспорта и тем самым уменьшить давление, производимое на грунт; это позволяло проезжать по заболоченным местам.
Физика – литература:
1. Вот мое родное северное сияние! — сказал олень. — Гляди, как го-рит! И он побежал дальше, не останавливаясь ни днем, ни ночью Хлебы были съедены, ветчина тоже, и вот Герда очутилась в Ла-пландии.Задача. Сколько времени (в часах и сутках) были в пути Олень и Герда, если они мчались со скоростью 10 м/с и преодолели путь в 1800 км? (О т в е т. 50 ч = 2 сут и 2 ч.)
2. Прочитайте отрывок из сказки «Золушка».
Последним подарком были туфельки из чистейшего хрусталя, какие и не снились ни одной девушке. Определите плотность хрусталя, если известно, что одна туфелька имела массу 403 г и объем 155 см3. Выразите плотность в кг/м3. (Ответ. 2600 кг/м3). О каком физическом теле в тексте идет речь? Укажите вещество, из которого оно сделано. (Ответ. Туфелька, хрусталь.)
3. Прочитайте отрывок из сказки «Приключения Незнайки».
— Почему рано? — удивился Незнайка.
— Уже можно лететь!
— Много ты понимаешь! Шар сначала нужно надуть теплым воздухом.
Найдите объем воздушного шара Незнайки, если известно, что плот-ность теплого воздуха 1,1 кг/м3, а для проведения операции «надувание шара» его потребуется 0,033 т. (О т в е т. 30 м3)
4. Буратино вытащил из кармана всех пиявок и положил туда золотой ключик. Задача. Определите массу золотого ключика, если его объем 5 см3. (Ответ. 96,6 г.)
Физика – техника:
1. Каково назначение насечек на губках тисков и плоскогубцев? Ответ. Чтобы создавать большие давления при малых действиях сил.2. Какие физические явления и законы используются при заточке инстру-мента на точиле в учебной мастерской? Ответ. Давление; трение между твердыми телами.
3. Работая в учебной мастерской, вам приходилось закреплять винт, под-кладывая под него шайбу. Каково назначение шайбы? Ответ. Для увеличения площади опоры, что обеспечивает лучшее закрепление винта.
4. Какие простые механизмы используются в подъемном кране? Ответ: Ры-чаг, блок, ворот и др.; их сочетание.
5. Зачем используют противовес в подъемных кранах? Как это объяснить с точки зрения физики? Ответ. Чтобы при подъеме тяжелых грузов подъемный кран не опрокинулся. Это можно объяснить условием равновесия рычага.
6. Какие виды механической энергии используются при работе ветродвигателя? Ответ. Кинетическая энергия ветра.
7. Трактор «Кировец» трогается с места на первой передаче, а спустя 15 с водитель включает другую передачу. На графике изображена зависимость пути трактора от времени (cм. рис.). Определите по графику скорость трактора на первой передаче. Какой она стала после переключения скорости? Какой путь прошел трактор за 35с с начала движения? Какова его средняя скорость на этом пути?
8. Почему на горизонтальной дороге нагруженный автомобиль буксует меньше порожнего? Ответ: Сила трения прямо пропорциональна силе давления; она больше у нагруженного автомобиля, поэтому он меньше буксует.
Физика – биология:
1. Определите скорость движения в воде птицы чомги (из отряда по-ганок), которую охотники называют «нырком», так как она обладает изумительной способностью к нырянию, если известно, что она равномерно проплывает под водой за 3 мин примерно 500 м.2. Догонит ли волк сайгака (парнокопытного животного семейства поло-рогих, обитающего в степях и полупустынях), если скорость волка 12,5 м/с, а сайгака 60 км/ч? Через какое время это произойдет?
3. Среднеазиатский кабан-секач, двигаясь равномерно со скоростью 8 м/с в течение 10 с, совершает такое же перемещение, как и другой кабан, но за 26 с. Какую скорость развивает второй кабан?
4. Во сколько раз площадь лап волка больше площади копыт сайгака, если его масса 38 кг, а сайгака 30 кг; давление волка на землю 16 кПа, а сайгака 50 к Па?
5. Как объяснить, что мухи легко перемещаются по потолку и не пада-ют?
6. «Летучая рыба», которая водится в тропических водах, может лететь до 150 м. Сколько времени бывает она в полете, если летит со скоростью 25 км/ч?
7. Зачем рыбный пузырь состоит из двух сообщающихся частей? Ответ. Перекачивая воздух в переднюю или заднюю камеру пузыря, рыба изменяет направление движения в вертикальной плоскости.
8. При выходе из воды животные встряхиваются. На каком законе физики основано освобождение их от воды? Ответ. На законе инерции.
9. Кета за сутки проходит вверх по Амуру 50 км. Определите среднюю скорость ее движения. Ответ. 0,58 м/с или 2 км/ч.
10. Кто быстрее перемещается—аист или почтовый голубь? Скорость полета аиста равна 60 км/ч, а голубя— 17 м/с. Ответ. Почтовый голубь.
11. Как с точки зрения физики можно объяснить отличие стеблей водорослей, которые растут в воде, от стеблей растений, растущих на берегу? Ответ. Подводные растения имеют более тонкие стебли, так как их «поддерживает» выталкивающая сила воды; они более гибки, чтобы не ломаться при быстром течении.
Физика – физическое воспитание:
1. Спортсмен поднял штангу массой 200 кг на высоту 2 м за 4 с. Какую мощность при этом он развил? Сравните её со средней мощность человека указанной в учебнике.Решение: запишем формулу мощности
A=Fh=mgh, тогда : ≈980Вт.
Ответ: средняя мощность развиваемая человеком, равна приблизительно 70 Вт. Мощность, развиваемая спортсменом, будет 980 Вт:70 Вт ≈ 14 раз больше.
2. Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на снарядах ладони натирают магнезией, а подошвы — канифолью? Ответ. Для увеличения силы трения, уменьшения скольжения.
3. Во время тяжелой физической работы сердце человека сокращается до 150 раз в минуту. При каждом своем сокращении оно совершает работу, равную поднятию груза массой 0,5 кг на высоту 0,4 м. Определите мощность, развиваемую сердцем в этом случае. Ответ. 4,9 Вт.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VIII клас-са
Физика – география:
1. Для изготовления пищи полярники используют воду, полученную из расплавленного льда. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы расплавить лед массой 25 кг и полученную воду вскипятить, если начальная температура льда равна —10 °С?
Решение. Изобразим графически процессы нагревания и плавления льда(см. рис).
Участок графика АВ соответствует нагреванию льда от температуры t1=-10 оС:
Q1 = cm(t2-t1)
Q1= 4.2*103 Дж\(кг • оС)•25кг •10 оС = 1,05•106 Дж
Участок графика ВС соответствует процессу плавления льда:
Q2=χm
Q2=3.4•105 Дж\кг • 25кг=8,5•106Дж
Участок графика АВ соответствует нагреванию льда от температуры t2=0 оС до температуры t3=100 оС
Q3 = cm(t3-t2)
Q1= 4.2*103 Дж\(кг • оС)•25кг •100 оС=10,5•106 Дж
Общее количество затраченной энергии
Q=Q1+Q2+Q3
Q=1,05•106 Дж+8,5•106Дж+10,5•106 Дж=2•107Дж=2*104кДж
Ответ: общее количество затраченной полярниками энергии равно 2*104кДж.
2. На основе понятия об удельной теплоемкости и конвекции объясните, почему у берегов морей и океанов наблюдаются ветры бризы и ветры муссоны. Каково их преимущественное направление в течение суток и в течение года?
3. Почему ориентирование по компасу затруднено в высоких широтах? Ответ. Несовпадение магнитного и географического полюсов Земли.
4. Какие физические явления наблюдаются в процессе малого круговорота воды в природе? Ответ. Испарение с поверхности-жидкости, подъем теплых слоев под действием архимедовой силы, конденсация паров при охлаждении, падение под действием земного притяжения.
5. Почему дневной бриз дует с моря на сушу, а ночной, наоборот, с суши на море? Ответ. Теплоемкость твердых пород, образующих берег, значительно меньше теплоемкости воды, поэтому днем берег нагревается быстрее до более высокой температуры, чем вода в море. Конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются над сушей вверх, а на их место поступает более холодный воздух с моря, образуя дневной бриз. Ночью наблюдается обратный процесс.
6. . Почему климат островов гораздо умереннее и ровнее, чем климат больших материков? Ответ. Вследствие большой теплоемкости окружающих острова водных масс.
7. Чем объяснить, что весной во время ледохода вблизи реки бывает холоднее, чем вдали от нее? Ответ. Для таяния льда необходимо количество теплоты, которое поступает из окружающего воздуха, поэтому вблизи реки холоднее.
Физика – техника
1. В двигателе внутреннего сгорания было израсходовано горючее массой 1,2 кг, теплота сгорания которого 4,6•107 Дж\кг. При этом двигатель совершил полезную работу 1,5,*107 Дж. Каков его КПД ?Дано: Решение:
m=1.2 кг η= η=
q=4.6•107 Дж\кг Азатр=qm
Апол=1,5•107Дж η = ≈0.3
η=?
2. Рассчитайте длину нихромовой проволоки для электрического паяльни-ка со следующими исходными данными: /? = 25 Ом; 5=0,03 мм2 (/ = 36 В. Какую электрическую мощность этот электропаяльник потребляет при работе?
1. Почему не следует касаться руками насечек напильника?
2. Можно ли работать напильником, смазанным маслом?
3. В каких случаях и для чего приводной ремень натирают канифолью? Что произойдет, если его смазать маслом?
4. Какова причина нагревания детали при сверлении?
5. Почему паяльник большой массы быстро плавит припой?
6. В чем преимущество горячего соединения электрических проводов (пайки) перед холодным скручиванием?
7. Какое сопротивление при работе имеет электропаяльник мощностью 60 Вт, если он рассчитан на напряжение 220 В?
8. . Почему металлические детали при обработке на станке нагреваются? Ответ. Механическая энергия при этом превращается во внутреннюю и температура тела повышается.
9. Почему бензовозы заземляют скользящей по земле металлической цепью или оборудуют баллонами из токопроводящей резины? Ответ. Для отвода в землю электрического заряда, возникшего при электризации трением, чтобы предотвратить взрыв.
10. Плотная горная порода такая, как базальт плавится при температуре 1300°С. Из базальта или чугуна (его температура плавления 1200 °С) можно делать отливки с помощью электропечи, температура в которой 1250°С? Ответ. Из чугуна, так как температура его плавления меньше температуры электропечи. Базальт же плавится при более высокой температуре, чем температура в электропечи.
Физика –Биология:
1. В некоторых местах гнездятся длинноногие, розовые, не-обыкновенно красивые птицы фламинго (например, на озере Тенгиз в Казахстане), где летом бывает очень жарко и песок раскаляется до 60— 70°С. В эти дни птицы подолгу стоят над кладкой яиц в гнезде, расправив свои крылья, и начинают работу по настраиванию своих гнезд. Они захватывают клювом воду и сырой песок из ям, находящихся рядом на берегу, и увеличивают им высоту стенок гнезд. Дайте физическое толкование действиям птиц.2. Птица-нырок (чомга), которую еще называют «пернатым водолазом», делает себе гнезда из стеблей тростника и камыша» выстилая дно полуперегнившими остатками растений. Гнездо этой птицы особое: оно плавающее, т.е. «держится на воде» и перемещается туда, куда дует ветер. Какая сила удерживает на плаву гнездо даже вместе с птицей? Что вы можете предположить о форме и размерах гнезда?
3. Как известно перелётные птицы могут находить места своего гнездования, возвращаясь с зимовки, пролетая тысячи километров. Существует ли какое – либо объяснение данной способности птиц, с точки зрения физики.
4. Почему в болотистых местах сильная жара переносится труд-нее? Ответ. В болотистых местах воздух в жаркое время года влажный, испарения почти не происходит, тело человека плохо охлаждается за счет испарения, поэтому жара переносится труднее.
Физика – Химия:
1. Как изменяется внутренняя энергия топлива при горении? Ответ. Часть внутренней энергии, скрытая в реагирующих веществах (химическая энергия), при горении выделяется и передается окружающим телам в виде теп-ла. Следовательно, в целом внутренняя энергия топлива уменьшается.2. Какой энергией обладает химическое топливо (каменный уголь, нефть, бензин, керосин)?
3. Как можно объяснить выделение теплоты при сгорании топлива (уголь, нефть, мазут, керосин, дрова и др.)? Ответ. Все виды топлива обладают внутренней энергией и при сгорании выделяют ее часть (при горении происходят процессы перестройки молекул, изменения сил взаимодействия и характера их движения).
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики IX класса
Физика – география:
1. Почему пассатные ветры, притекающие к экватору, отклоняются к запа-ду (в северном полушарии вправо, а в южном — влево) относительно своего направления? Ответ. Воздух, находящийся на некотором расстоянии от экватора, при вращении Земли (с запада на восток) движется медленнее, чем воздух на экваторе. Поэтому, притекая к экватору, воздух, сохраняя по инерции свою меньшую Скорость вращения, отклоняется к западу.2. В результате взрыва, произведенного геологами, в земной коре распро-странилась сейсмическая волна. Через 10 с после взрыва была зафиксирована волна, отраженная от глубоких слоев Земли. На какой глубине залегает порода, резко отличающаяся по плотности от пород земной коры? Скорость распространения сейсмической волны в земной коре считайте равной приблизительно 5 км/с. Ответ. 25 км.
3. Самолет вылетел из города, который находился на 50° с. щ. и 30° в. д., в город, находящийся на 60° с. ш. и 30° в. д. Определите по карте эти города и расстояние между ними. Сколько времени потребуется самолету на этот перелет, если его скорость составляет 900 км/ч? Ответ. Самолет вылетел из Киева в Ленинград. Расстояние между этими городами 1040 км, время полета 1,16 ч.;
4. Почему капли дождя падают, а облака не падают, ведь облака тоже скопление капелек воды? Ответ. На каплю воды, движущуюся в воздухе, действует сила тяжести и сила аэродинамического сопротивления. Сила тяжести капли пропорциональна кубу радиуса. Аэродинамическое сопротивление пропорционально площади ее лобового сечения. Если облако состоит из капелек большого радиуса, то сила тяжести капелек будет больше силы сопротивления и они падают вниз (идет дождь). Если же радиус капельки мал, то ее сила тяжести мало отличается от силы сопротивления. Поэтому достаточно незначительных восходящих конвекционных потоков воздуха, чтобы капелька (а следовательно, и облако), удерживалась на одной и той же высоте или даже поднималась вверх.
5. Как объяснить морские приливы? Ответ. Причиной морских приливов является притяжение Луны и Земли по закону всемирного тяготения.
6. При измерении глубины моря под кораблём при помощи эхолота оказалось, что мо-менты отправления и приёма ультразвука разделены промежутком времени 0,6 с . ка-кова глубина моря под кораблём ? Решение: Глубина моря Н равна: Н = Vзв ∆t/2 = 420м. Ответ: Н = 420 м.
Физика – Биология:
1. Частота колебаний крыльев комара 600 Гц, а период колебаний крыльев шмеля 5 мс. Какое из насекомых и на сколько больше сделает при полёте взмахов крыльями за 1 мин? Решение: Частота колебаний крыльев шмеля fш = 1\Tш . Число колебаний крыльев шмеля и комара соответственно равно:n1= 60 c* fш ; n2= 60 c* fк ;
fш=1\(5*10-3с)=200 Гц;
n1= 60 c*200 Гц =1.2*104;
n2= 60 c*600 Гц =3.6*104;
Итак, комар совершит на n1-n2 =24000 взмахов крыльев больше. Ответ: комар сделает на 24000 взмахов больше.
2. Скорости многих рыб в воде достигают десятков километров в час, на-пример скорость голубой акулы — около 36 км/ч. Какие факторы обу-словливают такие скорости? Ответ. Такую скорость рыбы могут развивать благо-даря обтекаемой форме тела, конфигурации головы, обусловливающей малое лобовое сопротивление.
3. Человеческое ухо может воспринимать звуки частотой от 20 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин волн соответствует этому интервалу слышимости звуковых колебаний? Скорость звука в воздухе считайте равной 340 м/с.? О т в е т. От 17 до 1,7 см.
4. Бежит кулан (дикий осел — непарнокопытное животное из семейства лошадей) обычно со скоростью 60—70 км/ч, а в открытой степи -— до 85 км/ч. Какое расстояние он пробежит за 20 мин, если вначале, уходя от погони, мчится на предельной скорости примерно половину этого времени, а затем умеряет свой равномерный бег до 60 км/ч?
5. Морские зуйки — птицы, гнездящиеся на восточных берегах Арала, — бегают, делая внезапные остановки: стремительная пробежка — клевок и опять бег. Дрофа же — птица семейства журавлиных, обитающая пре-имущественно в степях или безлесной горной местности, — бегает иначе: зигзагами, за что ее прозвали «вихляем». Объясните, используя свои знания по механике, эти особенности передвижения.
6. Сова — ночная птица. Ее крики не теряются в ночном лесу даже в силь-ный ветер, они как бы защищены практически от любых помех и слышны на сотни и даже тысячи метров. Что обеспечивает им это?
Физика – ОБЖ:
1. Пуля в стволе автомата Калашникова движется с ускорением 616 км\с2. Какова скорость вылета пули, если длина ствола 41,5 см. Решение: при нулевой начальной скорости S = at2\2, υ = at, откуда и υ = .υ = м\с = 715 м\с. Ответ: υ = 715 м\с.
2. При выстреле пуля массой 7,9 г вылетит из канала ствола автомата со скоростью 715 м/с. Определите скорость отдачи (движение автомата назад), и энергию отдачи. Масса автомата равна 3,8 кг. Ответ. 1,5 м/с; 4,25 Дж.
3. Чтобы обеспечить устойчивый полет пули, в канале ствола огнестрельного оружия делают винтовую нарезку. Внутри ствола длиной 1 м пуля делает один полный оборот и вылетает со скоростью 800 м/с. Определите время, в течение которого пуля движется внутри ствола. Чему равна угловая скорость вращения пули в момент вылета? Ответ. 2,5*10-3 с; 5*10-3 с-1.
4. На сколько сила сопротивления воздуха уменьшает дальность полета снаряда, если при начальной скорости 400 м/с, направленной под углом 45° к горизонту, дальность полета снаряда 10 км? Ответ. На 6300 м.
Физика – техника:
1. При холостом ходе резец продольно-строгального станка движется со скоростью 0,4 м/с. В начале строгания его скорость в течение секунды снижается до 0,25 м/с. С каким ускорением движется при этом резец? Ответ. —0,15 м/с2.2. Почему при обработке металла на токарном станке следует вначале включить станок и лишь после того, как деталь получит достаточную угловую скорость, начать ее обрабатывать? Ответ. Если резец включить одновременно с двигателем, то угловая скорость детали станет возрастать медленнее из-за силы дополнительного сопротивления. Это приведет к перегрузке двигателя.
3. Движение от вала двигателя мотоцикла передается цепной передачей . Ведущая звездочка имеет число зубьев Zi = 24, ведомая — 22=72. Определите, сколько оборотов в минуту делает ведомая звездочка, если ведущая вращается со скоростью V = 3000 об/мин. (Ответ: 1000 об/мин.)
4. При торможении автомобиля тормозные колодки прижимаются к тормозному барабану с силой 2500 Н. Определите, силу трения, возникающую при торможении, если коэффициент трения 0,4. Ответ: 1000 Н.)
5. Тепловоз с постоянной скоростью 10 м/с двигается по горизонтальному участку пути с коэффициентом трения 0,002. Затем он переходит на участок пути, где коэффициент трения равен 0,005, при этом режим работы двигателя остался тем же. Определите, какой путь пройдет вагон до остановки. Ответ: 1700 м.
6. Определите максимальное ускорение, с которым может двигаться автомобиль по выпуклому мосту, имеющему форму дуги окружности, если скорость автомобиля в верхней точке моста 72 км/ч, коэффициент трения 0,4, а радиус кривизны моста 100 м. Ответ: 2,4 м/с2.
7. Определите силу тяги и мощность реактивного двигателя, из кото-рого ежесекундно вытекает газ массой 100 кг со скоростью 1,5 км/с. Ответ: 150 Н.
8. Определите, на какую высоту необходимо запустить спутник связи, период которого должен быть равен периоду вращения Земли вокруг своей оси. (Ответ: 42000 км.)
9. Определите мощность воздушного потока, набегающего на автомо-биль «Жигули» при скорости 72 км/ч, если площадь лобовой поверхности машины 2 м3. Плотность воздуха 1.3 кг/м3. Ответ: 10,4 кВт.
Физика – Физическое воспитание:
1. Спортсмен переплыл бассейн по водной дорожке длиной 25 м дважды (туда и обратно). Определите графически координаты этого спортсмена в начальной, средней и конечной точках траектории, а также пройденный путь и его перемещение за всё время движения. Ответ: xo = 0; x1= 25м; x2 = 0; L = 50 м; Sx = 0.2. В спорте используют тренировочные дорожки, движущиеся относи-тельно Земли. С какой скоростью спортсмен должен бежать по такой дорожке, чтобы относительно врача, стоящего рядом, он был в покое? Ответ. С такой же скоростью, но в обратном направлении.
3. При спортивной тренировке парашютист совершил затяжной прыжок с самолета. Какие виды движения при этом имели место? Ответ. Сначала движение было равноускоренное; при раскрытии парашюта — равнозамедленное. Когда же сила сопротивления воздуха уравновесила силу тяжести парашютиста, движение стало равномерным.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики X класса
Физика – Химия:
1. Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом при температуре 300 К и давлении 19,6-104 Па. Какое количество электричества необходимо пропустить при электролизе через раствор поваренной соли, чтобы получить нужное количество водорода? Найдите объем выделившегося хлора.Дано: С точки зрения химии качественно рассмотрим происходя
V = 250 м3 щий процесс электролиза (аналогичный пример электроли-
Т =300 К за изучают на уроках химии. Водный раствор поваренной
р = 19,6*104Па соли содержит ионы натрия Na+ и хлора Сl-, ионы диссо
q-? V1-? циированной воды: Н+ и ОН-. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород, а на аноде — хлор (по ряду активности или электрохимическому ряду). Найдем массу выделившегося водорода. На основе уравнения состояния Менделеева — Клапейрона имеем:
где т — масса, М — молярная масса водорода; отсюда найдем массу водорода.
Из закона электролиза Фарадея
m = kIt = kq.
Приравняв уравнения (1) и (2), получим:
Откуда выразим количество электричества:
Так как валентность хлора и водорода равны, то согласно закону Авогадро при одинаковых условиях выделяются одинаковые объемы этих элементов, т. е. объем хлора равен объему аэростата (V1=250 м3).
2. Какого типа будет электропроводимость кремния, если в него в качестве примеси введен индий? мышьяк? сурьма? Ответ Кремний будет обладать проводимостью р-типа при введении в него трехвалентного индия и n-типа при введении пятивалентного мышьяка или сурьмы.
3. 18. Какого типа — электронная или дырочная — будет проводимость у германия, если к нему добавить в небольших количествах фосфор? галлий? индий? Ответ. Проводимость германия при введении фосфора будет n-типа, так как фосфор пятивалентный, а германий четырехвалентный. При введении трехвалентного галлия проводимость германия будет р-типа.
4. Как известно из химии, алмаз и графит состоят из атомов углерода. Почему алмаз имеет большую прочность, чем графит? Ответ. Кристаллическая решетка графита легче разрушается в одних направлениях, чем в других. Поэтому прочность у графита меньше.
5. Какова масса 500 моль углекислого газа? Ответ: m500=22 кг.
6. Какой объём занимают 100 моль ртути? Ответ: V100=1.5 литра.
7. На сколько изменится внутренняя энергия гелия массой 200 г при увеличении тем-пературы на 20 оС. Ответ: U= 12.5 кДж.
8. Последовательно с электролитической ванной, заполненной солью никеля, включена ванна, в которой находится соль хрома. После размыкания цепи в первой ванне выделилось 10 г никеля. Сколько хрома выделилось во второй ванне. Ответ: mCr = 6 г
Физика – география:
1. Какой ветер — зимний или летний — при одной и той же скорости обладает большей мощностью? Ответ. Так как зимой воздух плотнее, чем летом, а кинетическая энергия зависит от массы, то зимой при той же скорости (и других равных условиях) ветер обладает большей мощностью.2. Промышленные центры, расположенные в зоне влажного климата, сильно загрязняют атмосферу. Почему? Ответ. Пылинки промышленных отходов, частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конден-сации водяных паров, в результате чего масса таких частиц увеличивается, уменьшается скорость их диффузии. Поэтому пылинки создают вокруг промыш-ленного центра дымовые облака.
Физика – Техника:
1. Для чего детали перед гальваническим покрытием обезжиривают? Ответ. Осаждение металла на катоде при электролизе происходит только на чис-тую поверхность металла. Жировая пленка плохо проводит ток и нарушает нор-мальный процесс электролиза. Кроме того, жир, попав в раствор электролита, пор-тит его.2. Как изменится температура в кухне, если у включенного холодильника с автоматическим отключением открыть дверцу? Ответ. Температура в кухне будет возрастать.
3. Запуск ИСЗ показал, что температура воздуха на высоте 1000 км достигает нескольких тысяч градусов. Температура плавления железа равна 1520 °С. Почему спутник не плавится? Ответ. Энергия, получаемая спутником в результате ударов молекул разреженного воздуха, теряется им через излучение.
4. Для повышения срока службы машин, работающих в условиях боль-ших нагрузок, стальные детали подвергают азотированию — насыщению поверхности стали азотом. Объясните, какое это имеет преимущество? Ответ. Азотирование придает поверхности изделий исключительно высокую твердость (сохраняющуюся при нагревании до 600—650 °С), износоустойчивость, антикоррозийность для таких сред, как атмосфера, вода, водяной пар и т. д.
5. Опытный стекольщик, после того как проведет алмазом по стеклу, смачивает царапину водой, а уже затем ломает лист. Почему? Ответ. Вода, являясь поверхностно активным веществом для стекла, снижает его проч-ность.
6. При электрическом получении алюминия используются ванны, рабо-тающие под напряжением 5В при силе тока 40 кА. Сколько потребуется времени для получения 1 т алюминия, каков при этом расход энергии?
Решение: по закону Фарадея
Расход энергии при мощности P=IU равен E=Pt=IUt
E=40*103A*5В**74,4ч=15МВт*ч
Ответ: t = 3.1сут, E = 15МВт*ч
7. Электродвигатель подъёмного крана работает под напряжением 380 В, при этом сила тока в его обмотке равна 20 А Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 м за 50 с. Ответ: КПД=50%
Физика – Биология :
1. При лечении электростатическим душем к электродам электрической машины приложена разность потенциалов 105 В. Определите заряд, который проходит между электродами за время одной процедуры, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу, равную 1800 Дж. Ответ. 0,018 Кл.2. Для определения .влажности семян используют зависимость электро-емкости конденсатора от влажности. С этой целью между двумя ци-линдрическими поверхностями помещают зерно, влажность которого необходимо измерить. Как изменится электроемкость конденсатора с увеличением влажности семян? Ответ. С увеличением влажности электроемкость конденсатора возрастает, так как увеличивается диэлектрическая проницаемость среды.
3. Как во время засухи и суховеев сохранить влагу на полях, чтобы спасти посевы от гибели? Ответ. Надо уменьшить испарение, для этого почву рыхлят.
Физика – ОБЖ:
1. Во время учебных военных тренировок на полигоне замечено, что в сырую погоду дым от разрывов снарядов и дымовых гранат стелется над поверхностью Земли. Почему? Ответ. Частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конденсации водяных паров и, покрываясь слоем воды, становятся более тяжелыми.2. Почему стальные корпуса кораблей, танков, бронетранспортеров оказываются намагниченными? Ответ. Намагниченность этих и других стальных сооружений объясняется действием магнитного поля Земли.
3. Почему военным радистам не рекомендуют в грозу работать с пере-носной радиостанцией при незаземленной антенне? Ответ. Металлическая антенна во время грозы электризуется через влияние, на ней скап-ливаются заряды, противоположные по знаку тем, которые находятся в туче, поэтому между антенной и тучей может возникнуть разряд. Если антенна не заземлена, радиостанция может быть повреждена, а радист подвергается опасности.
4. При выстреле снаряд(пуля массой ) m вылетает из ствола со скоростью V сколько процентов от энергии, освободившейся при сгорании порохового заряда массой M, составляет кинетическая энергия снаряда(пули)? Сделать расчёты для пушечного снаряда при m = 6.2 кг, V=680 м\с, М=1кг и для пули автомата при m =8 г , V=700 м\с, М=1.6г. Ответ:σ1 = 32 % σ2 =38%.
Физика – история:
1. В годы Великой Отечественной войны выдающиеся советские физики академики А. П. Александров и И. В. Курчатов предложили стальные корпуса кораблей «обматывать» несколькими витками кабеля, по которому время от времени пропускали электрический ток. С какой целью эта делали? Ответ. С целью защиты кораблей от маг-нитных мин. Магнитное поле тока, проходящего по виткам кабеля, размагничивало стальной корпус корабля, и магнитный взрыватель мины «не чувствовал» корабля.Решение задач межпредметного содержания в курсе физики XI класса
Физика – техника:
1. Колебательный контур состоит из конденсатора электроемкостью С =1,8 мкФ и катушки индуктивности L=0,2 Гн. Определите максимальную силу тока в контуре, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора 100 В.Решение: Если сопротивлением катушки пренебречь, то ω = ω0, следова-тельно, в этом контуре будут незатухающие колебания. При этом
q=q sin(ω0t+φ0)
Сила тока есть производная заряда по времени, поэтому
i = q'= ω0 qmax cos (ω0t+φ0)
где ω0 qmax — максимальная сила тока в контуре:
Imax= ω0 qmax (1)
Подставляя значение ω0 = в формулу (1) и учитывая равенство qmax=CUmax определим искомую величину:
Imax = ω0 qmax= CUmax=Umax
Подставляя числовые данные, ПОЛУЧИМ Imax = 0,3 А.
2. Почему радиосвязь с ракетой, которая летит на высоте более 100 км, может осуществляться только на коротких или ультракоротких волнах? Ответ. Более длинные волны отражаются от верхних ионизированных слоев атмосферы и возвращаются, а ультракороткие волны проходят сквозь них.
3. Какая электростанция — ТЭЦ или АЭС — имеет положительное экологическое значение (не загрязняет атмосферу)? Ответ. АЭС. Ядерные реакторы не потребляют кислорода, не выделяют дыма и выхлопных газов.
4. При закалке стальных деталей на их поверхности появляются так называемые «побежалые» (радужные) цвета. Такие же цвета очень часто имеет стальная стружка, снятая с детали при обработке на станке. От чего зависит окраска "побежалых" цветов? Объясните. Ответ. Под влиянием сильного нагревания сталь окисляется и. покрывается очень тонкой прозрачной оксидной пленкой. В этом прозрачном слое происходит явление интерференции света. Свет, падающий на металл, частично отражается от поверхности пленки, частично проходит через нее и отражается от поверхности металла. В зависимости от толщины пленки цвета побежалости меняются.
5. Ретранслятор телевизионной программы "Орбита" установлен на спутнике связи "Радуга", который движется на высоте 36000 км над поверхностью Земли, занимая постоянное положение относительно Земли. Сколько времени распространяется сигнал от передающей станции до телевизоров системы "Орбита". Ответ: t = 0,24 с.
6. Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220г изотопа урана и имеющей КПД = 25%, если количество теплоты выделяющейся при сгорании 1 г урана равно 83 *109 Дж. Ответ: Р=53МВт
Физика – Астрономия:
1. В недрах Солнца происходит ядерная реакция синтеза ядер водорода в ядро гелия. Сколько энергии выделяется при образовании гелия массой 1 кг, если энергия связи ядра гелия составляет 23,3 МэВ? Какие законы физики и химии используют в решении этой задачи? Ответ 6,81*104 Дж = 1,89*108кВт-ч.2. Земля непрерывно излучает энергию в космическое пространство. Почему же Земля не замерзает? Ответ. Наряду с процессом излучения энергии в космос происходит и поглощение энергии Солнца и звезд.
3. На сколько уменьшится масса Солнца за 1 с, если за это время оно излучает энергию ∆E = 3,83*1026 Дж. Сколько потребуется времени, чтобы масса Солнца, составляющая Мc = 2*1030 кг, уменьшилась на 0,0001%? Ответ: =4.2*109 кг ; t = =4.76 * 1014 c = 15.1*106 лет
4. Известно, что температура фотосферы Солнца около 6000К, а солнечной короны 106 К. Можно ли сказать, что солнечная корона подогревает фотосферу? Ответ. Нет. Температура фотосферы является термодинамической (устанавливаемой по теплообмену). Температура солнечной короны является кинетической (измеренной по средней кинетической энергии поступательного движения молекул). Это разные температуры. К тому же плотность солнечной короны в 1010 меньше плотности фотосферы.
5. От ближайшей звезды (α –Центавра) свет доходит до Земли за 4.3 года. Каково расстояние до звезды. Решение: Расстояние до звезды L = c t = 3*108 м\с *4,3*365*24*60*60 с = 4,07*1016 м. Ответ L=4.07*1016 м.
Физика – Биология:
1. Почему стронций-90 считается наиболее опасным радиоактивным элементом для живого организма? Ответ. Период полураспада стронция-90 равен 28 лет. Откладываясь в костях животных и человека, он вызывает тяжелые недуги.2. Какие ультрафиолетовые лучи — длинно-, средне- или коротковолновые оказывают вредное биологическое действие на живой организм? Ответ. Коротко- и средневолновые. При длине волны менее 265 нм (ультрафиолетовые лучи) гибнут некоторые микроорганизмы.
3. Где интенсивность ультрафиолетовых лучей в солнечном излучении больше — у поверхности Земли или в открытом космосе? Какую роль это играет для жизни растений и животных на Земле? Объясните физическую сущность. Ответ. Интенсивность ультрафиолетовых лучей в солнечном излучении в открытом космосе больше, чем у. поверхности Земли. Это объясняется тем, что атмосфера Земли сильно поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому до поверхности Земли доходит только незначительная их часть. Атмосфера Земли надежно защищает растительный и животный мир от губительного действия коротковолнового и средневолнового ультрафиолетового излучения.
Физика – Литература:
1. В научной фантастике описываются космические яхты с солнечным парусом, движущихся под действием давления солнечных лучей. Через какое время яхта массой 1 т приобрела бы скорость 50 м\с, если площадь паруса 1000 м2, а среднее давление солнечных лучей 10мкПа? Какой путь прошла бы эта яхта за это время? Начальную скорость яхты относительно Солнца считать равной нулю. Ответ: t = 58 сут; L = 125000 км.2. В повести Ю. Алексеева "Горячая точка - 80" описывается, как сапёры использовали миноискатели для нахождения вражеских мин. Миноиска-тель представляет собой генератор незатухающих колебаний звуковой частоты, катушку которого изготавливают в виде проволочного кольца. При перемещении кольца вблизи поверхности Земли и приближении его к мине в телефоне высокий тон звука сменяется низким. Объясните принцип действия миноискателя.
Ответ. Когда кольцо, приближается к мине, индуктивность контура увеличивается вслед-ствие влияния ферромагнитного корпуса мины. Благодаря этому возрастает период коле-баний контура, а это обусловливает снижение тона звука.
Комментариев нет:
Отправить комментарий