Физика 20. Путеводитель к пропускному экзамену

Физика 20
Путеводитель к пропускному экзамену
Проходной балл = 65%
Май 2009 года
1
Действующий Путеводитель к пропускному экзамену ФИЗИКА 20
Этот путеводитель состоит из двух частей:
1) Список заданий из SAIT's Physics 181 course (равносильный Физика 20).
2) Примерные вопросы для вашего изучения.
Для того, чтобы посмотреть примерную таблицу формул, пройдите по следующей ссылке:
http://education.alberta.ca/admin/testing/diplomaexams.aspx.
Нажмите на информационную таблицу «Физика 30». Учтите, что она содержит формулы,
как для Физика 20, так и для Физика 30, поэтому существуют части таблицы, которые вам
не понадобятся, например, Квантовая механика и ядерная физика, электричество и
магнетизм, атомная физика и периодическая таблица, так же как и некоторые из
постоянных величин, связанные с этими формулами.
Вам будет дана таблица формул во время экзамена, и вы так же можете принести научный
калькулятор.
Проходной бал по экзамену Физика 20 составляет 65%. Если ваш набранный бал
составляет 65% или выше, этот бал будет включен в систему SAIT и может быть
использован вместо экзамена Физика 20, требуемого для поступления по любым
программам SAIT. Учтите, что он не может быть использован ни для аттестации в SAIT's
Phys 181, ни для высшей образовательной школы Alberta, и он так же не может быть
использован для принятия в любое другое учебное заведение.
Для того, чтобы получить информацию о часах работы и сборах Центра Тестирования
перейдите по ссылке www.sait.ca/testing. Экзамен проходит на основе 23.
2
Авторские права
Источник
для
материалов:
http://education.alberta.ca/. Использование этих материалов SAIT Polytechnic
произведено без какого либо членства или поддержки правительства Alberta. Уверенность
SAIT Polytechnic в использовании этих материалов в своих целях, может привести к риску
окончания отношений с клиентом.
Направление текста
Вильсон, Буффа, Лоу (2007). Колледж физики (6-ое издание). Аппер Садл Ривер. НЖ
Прентис Холл.
Помощник по изучению
Научный и графический калькулятор
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Ниже представлен список изучающих блоков для того, чтобы достигнуть результатов в
изучениях по этому курсу
1. : Кинематика
Результат изучения
Студенты должны описать мотивации в терминах смещение, векторная скорость,
ускорение и время
Задачи:
1. Дайте определение, качественно и количественно, смещению, векторной
скорости и ускорению
2. Дайте определение, оперативно, а так же сравните и сопоставьте скалярные и
векторные величины
3. Объясните, качественно и количественно, постоянное движение и движение с
постоянным ускорением, после того как предоставите письменное описание, а
так же численную и графическую информацию
4. Объясните, количественно, движение одного предмета по отношению к другому,
используя вектора смещения и скорости
5. Объясните, количественно, двумерное движение по горизонтальной и
вертикальной плоскости, используя составляющие вектора
____________________________________________________________
3
2. : Динамика
Результат изучения:
Студенты должны объяснить результаты сбалансированных и несбалансированных
сил векторной скорости
Задачи:
1. Объяснить, что не нулевая равнодействующая сила служит причиной изменения
векторной скорости
2. Обратитесь к первому закону движения Ньютона для того, чтобы объяснить,
качественно, состояние покоя предмета или постоянное движение.
3. Обратитесь ко второму закону движения Ньютона для того, чтобы объяснить,
качественно, взаимосвязь между равнодействующей силой, массой и ускорением
4. Обратитесь к третьему закону движения Ньютона для того, чтобы объяснить,
качественно, взаимодействие между двумя предметами, осознавая, что две силы,
равные по величине и противоположные по направлению не влияют на тот же
самый предмет
5. Объяснить, качественно и количественно, статическую и кинетическую силы
трения, влияющих на предмет
6. Просчитайте результирующую силу или ее составные части, действующие не
предмет при помощи добавления, графически и алгебраически, составляющих
вектора.
7. Обратитесь к законам движения Ньютона для того, чтобы разрешить,
алгебраически, задачи линейного движения по горизонтали, вертикали и
наклонным плоскостям, расположенным около поверхности земли, не беря во
внимание сопротивление воздуха.
8. Сделайте анализ данных и обратитесь к математическим и абстрактным моделям
для того, чтобы изложить и оценить возможные методы решения
9. Используйте схемы свободного тела для того, чтобы описать силы, действующие
на предмет
____________________________________________________________
4
Результат изучения:
Студенты должны объяснить, что гравитационные силы распространяются по всей
площади земли.
Задачи:
1. Дать определение гравитационной силе как одной из основных сил в природе
2. Опишите, качественно и количественно, закон всемирного тяготения Ньютона
3. Объяснить, качественно, законы, относящиеся к опыту Кавендиша,
используемые для определения всемирной гравитационной постоянной, G
4. Дать определение термину «поле», как понятию, которое заменяет
«дальнодействие» и применяется к понятию для того, чтобы описать
гравитационные силы
5. Установите отношение, качественно и количественно, используя закон
всемирного тяготения Ньютона, гравитационной постоянной к локальной
ценности ускорения вследствие гравитации
6. Спрогнозировать, количественно, разницу в весе предметов на различных
планетах
____________________________________________________________
3. : Вращательное движение, Работа и Энергия
Результат изучения:
Студенты должны объяснить вращательное движение, используя законы движения
Ньютона.
Задачи:
1. Описать постоянное вращательное движение, как особый случай двумерного
движения
2. Объяснить, качественно и количественно, что ускорение в постоянном
вращательном движении направлено непосредственно в центр круга
3. Объяснить, количественно, взаимоотношение между скоростью, частотой,
периодом и радиусом для вращательного движения
4. Объяснить, качественно, постоянное вращательное движение с точки зрения
законов движения Ньютона
5. Объяснить, количественно, движение планетарных, естественных и
искусственных спутников, используя вращательное движение к близким
эллиптическим орбитам.
6. Спрогнозируйте массу небесного тела из орбитальных данных спутника в
постоянном вращательном движении вокруг небесного тела.
7. Объяснить, качественно, как законы Кеплера использовались в разработке
закона всемирного тяготения Ньютона
____________________________________________________________
5
Результат изучения:
Студенты должны объяснить, что работа это переход энергии и что сохранение
энергии в изолированной системе это основная физическая концепция
Задачи:
1. Дать определение механической энергии как сумме кинетической и
потенциальной энергий
2. Определить, количественно, взаимоотношения между кинетической энергий,
потенциальной энергией гравитационного притяжения и абсолютной
механической энергией масс в любой точке между максимальной потенциальной
энергией и максимальной кинетической энергией.
3. Проанализируйте, количественно, кинематические и динамические проблемы,
которые имеют отношение к сохранению механической энергии в изолированной
системе
4. Вспомните работу как единицу измерения перехода механической энергии и
мощности, так же как и величину производимой работы
5. Опишите мощность количественно и качественно
6. Опишите, качественно, изменение в механической энергии в системе, которая не
изолирована
6
4. : Колебательное движение и
механические волны
Результат изучения:
Студенты должны описать условия, которые создают колебательное движение
Задачи:
1. Описать колебательное движение с точки зрения периода и частоты
2. Дать определение простому гармоническому колебанию, как движению в
результате возвращающейся силы, которая прямо пропорциональна и
противоположна перемещению от положения равновесия
3. Объяснить,
количественно,
взаимоотношения
между
перемещением,
ускорением, векторной скоростью и временем простых гармонических
колебаний, как показано системой свободного падения, горизонтальной упругой
системой с массой или маятником, используя приближенное значение малого
угла
4. Определить, количественно, взаимоотношения между кинетической энергией,
потенциальной энергией гравитационного притяжения и абсолютной
механической энергией массы, выполняющей простые гармонические колебания
5. Дать определение механическому резонансу
____________________________________________________________
7
Результат изучения:
Студенты должны будут описать отличительные черты механических волн и
объяснить как механические волны передают энергию
Задачи:
1. Описать механические волны, как частицы средства, которые движутся в
простых гармонических колебаниях
2. Сравнить и сопоставить энергию, переносимую веществом и волнами
3. Дать определение продольным и поперечным волнам с точки зрения
направления движения промежуточных частиц по отношению к направлению
распространения волны
4. Дать определение терминам длина волны, векторная скорость волн, период,
частота, амплитуда, фронтальная и лучевая волна, как они применяются для
описания продольных и поперечных волн.
5. Описать, как скорость волн зависит от характеристик среды
6. Спрогнозируйте, количественно, и подтвердите результаты изменения одного
или комбинации показателей во всемирном волновом уравнении v = fλ .
7. Объяснить, качественно, явление отражения, которое выражено механическими
волнами
8. Объяснить, качественно, условия для конструктивной и деструктивной
интерференции волн, и для акустического резонанса.
9. Объяснить, качественно и количественно, эффект Доплера на неподвижного
наблюдателя движущегося источника
____________________________________________________________
8
Самоанализ – этот анализ предназначен для
того, чтобы дать студенту представление о том,
как будут выглядеть вопросы. Обращайтесь к заданиям для того, чтобы быть
уверенным, что изучили все сферы темы.
1. Грузовик (масса = 2500 кг) движется со скоростью 90 км/ч по гладкой дороге.
Водитель жмет на тормоза и снижает скорость за -3.30 м/сек/сек. Определить:
а) векторную скорость с односекундными интервалами. b) Перемешение грузовика,
когда он останавливается.
2. Камень брошен вертикально вверх с первоначальной векторной скоростью 20.2
м/сек. Определить: а) векторную скорость камня с односекундным интервалом до
момента его удара об землю. b) максимальный подъем камня.
3. Определить величину и стандартный угол векторной суммы для следующих 3-х
векторов: A=20 N @ 24º B = 24 N @ 270º C = 12 N @ 122º
4. Студент бросает мяч горизонтально с вершины Сенатор Бернз Билдинг. Если здание
высотой 120 м, и мяч приземляется в 55.0 м от здания, определите:
а) первоначальную векторную скорость мяча. b) векторную скорость, где t = 2.8 сек.
5. Вы находитесь в лифте и вы стоите на весах, которые показывают ваш вес в
Ньютонах. Если лифт ускоряется вниз за 1.90 м/сек2, какой вес показывают весы?
Ваш вес составляет 75 кг.
6. Две массы А и В соединены легкой веревкой. Масса В составляет 4 кг и лежит в
состоянии покоя на горизонтальной поверхности стола. Существует сила трения
между массой В и столом. Кинетический коэффициент составляет 0.33. Масса А
(3 кг) брошена с кромки стола, свободная от трения и она падает вниз со скоростью
1 м/сек в этот момент. Определить: а) векторную скорость, когда масса упадет на
2.00 м. b) натяжение веревки.
9
7. Рассчитайте центростремительное ускорение
Земли на ее Орбите вокруг Солнца и равнодействующую силу, влияющую на
Землю. Предполагаем, что орбитой Земли, является круг радиусом 1.50 x 1011.
8. Пружина (k = 400 Н/м) весит вертикально.
a) Если 5-и кг масса прикреплена к концу пружины и умерено опускается до
упорного положения, каким будет растяжение пружины?
b) Если 5-и кг масса прикреплена и просто брошена, какой будет
максимальная векторная скорость и максимальное растяжение?
c) Каким будет период получающегося колебания?
9. В день, когда температура воздуха составляет 30º C, винтовка стреляет через каньон
в стальную мишень на другой стороне каньона. Средняя горизонтальная скорость
пули составляет 500 м/сек. Если звук пули, ударившейся об мишень, слышен через
11.7 сек после ее выстрела, как далеко она летела через каньон?
10. Вы едите на С-поезде в теплый (35º C) день в июле. Окна открыты, и вы можете
слышать «звон» колоколов на 36-ой улице. Нормальная частота звона колоколов
600 Гц. Скорость поезда в момент прохождения улицы со звоном колоколов
составляет 90 км/ч. Какие изменения наблюдаются в частоте в момент пересечения
улицы со звоном колоколов?
11. Роберт толкает газонокосилку по уровню газона с постоянной силой в 200 Н под
углом 30º к низу от горизонтали. Как далеко ему толкать косилку для того, чтобы
проделать работу в 1440 Дж?
12. Девочка раскачивается назад и вперед на качели из веревок длинной 4 м.
Максимальная высота, которую она достигает составляет 2.00 м над землей. В
самой низкой точке качели, она находиться на расстоянии 0.500 м над землей. Какая
максимальная скорость девочки на самом нижнем уровне качели?
10
ОТВЕТЫ
1. a) 25.0 21.7 18.4 15.1 11.8 8.5 5.2 1.9
0
b) 94.7 м
2. a) 20.2 10.4 0.6 -9.2 -19.0 0
b) 20.8 м
3. R = 13.2 m @ 334º
4. a) 11.1 м/сек→ b) 29.7 м/сек θ = 68° вниз от горизонтали
5. 593.25 Н
6. a) 3.23 м/сек b) 22.3Н
7. 5.93 x 10-3 м/сек2 на встречу к солнцу (центростремительное ускорение Земли)
3.55 x 1022 Н на встречу к солнцу (равнодействующая сила, производящая ускорение)
8. a) 0.1225 м или 12.25 см b) 1.0975 м/сек c) 0.70248 сек
9. 2.4 км
10. ΔF = 85.22 Гц11. 8.31 м12. 5.42 м/сек
11. 8.31 м
12. 5.42 м/с
11