Все домашние работы к учебнику: А. В. Перышкин
«Физика
М.:
-
9
класс». Издательство «Дрофа,>. ФГОС
для общеобразовательных учреждений. Дан
ное пособие включает в себя ответы на все
вопросы и упражнения учебника, а также
сможет помочь тебе при выполнении лабо
раторных работ учебника. Материалы посо
бия размещаются по главам и параграфам.
Мы надеемся, что это пособие поможет
тебе успешно усвоить и понять >
как науку.
Удачи!
3
ГЛАВА
1.
ЗАКОНЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
И ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ
Материальная точка.
Система отсчета
§ 1.
Вопросы
1.
Под материальной точкой в физике понима
ется тело, размерами которого в условиях данной
задачи можно пренебречь. Материальная точка
обладает определенной массой, но имеет нулевые
(очень малые) размеры.
2.
Материальная точка
-
абстрактное поня
тие, т. к. в природе все тела обладают определен
ными размерами.
3.
Понятие материальной точки использует
ся для упрощения условий и решений задач. Если
пренебречь размерами реального тела, то нет необ
ходимости
рассматривать
движение
тела
при
его
движении вокруг своей оси (мяч в полете) или дви
жение каких-то частей тела (колеса автомобиля),
если нас интересует с какой скоростью движется
тело.
4.
В данном
рассматривать
размеры
случае движущееся тело можно
как
намного
материальную
меньше
оно перемещается.
4
тоску,
расстояния
на
если
его
которое
5.
Если рассматривать, например, движение ав
томобиля при его перемещении из города А в город
Б, то в данном случае, при определении средней
скорости движения автомобиля его можно рассмат
ривать
как
материальную
точку,
однако
если
нас
интересует движение автомобиля более подробно,
то окажется, что при движении автомобиля, напри
мер передние и задние колеса из за неровностей
дороги двигаются по разному (не синхронно).
6.
7.
Если тело движется поступательно.
Материальная
точка
это
-
абстрактное
понятие обозначающее тело, размеры которого не
играют роли в условиях рассматриваемой задачи.
8.
9.
Если тело движется прямолинейно.
Система отсчета
занная
с
измерения
ним
система
времени,
сматривается
это тело отсчета, свя
-
координат
и
по отношению к
движение
прибор
для
которым рас
материальных
точек
или
тел.
Упражнение
1.
80 • 2
1
Да можно, т.к. в данном случае он прошел
= 160
км
= 160 ООО
-
м, а размер автомобиля
~з м, что существенно меньше.
2.
вать
в
С точки зрения диспетчера, если рассматри
только
воздухе
маршрут
f-!аходятся
дит на посадку
-
самолета,
другие
можно,
или
но
он
если
захо
нет. С точки зрения пассажира
при полете по маршруту
-
да, но при перемещении
пассажира внутри самолета
3.
то
самолеты
-
нет.
Под телом остчета, в данном случае, обычно
подразумевают поверхность Земли.
5
4.
Оба правы. Мальчик выбрал систему отсчета
относительно себя (он был неподвижен), а девочка
относительно себя (она была на качелях).
5.
а) относительно поверхности Земли;
6) отно
сительно текущей воды; в) относительно поверхно
сти Земли;
r) относительно центра (оси) колеса; д)
относительно поверхности Земли.
§ 2.
Перемещение
Вопросы
ни
1.
Положение тела в заданный момент време
t,
при данных начальных условиях (начальное
положение, путь
зя определить
S,
промужуток времени
однозначно,
так
t)
нель
как неизвестна
его
траектория движения. Тело например может дви
гаться в разных направлениях от начальной точки,
или двигаться по окружности.
2.
Перемещением тела (материальной точки)
называют вектор (направленный отрезок прямой),
соединяющий начальное положение тела с его ко
нечным положением.
3.
t,
Положение тела в заданный момент времени
при данных начальных условиях (начальное по
ложение, вектор перемещения
мени
t)
можно определить
S,
промежуток вре
однозначно,
так как
известна его траектория движения. Конец вектора
перемещения
однозначно
показывает
конечное
по
ложение тела. Например тело двигаясь по прямой
в заданном
v за
направлении
с
постоянной скоростью
время t окажется на расстоянии
начального положения.
6
S=
v •t
от
Упражнение
1.
2
Счетчик спидометра определяет пройденный
путь.
2.
Автомобиль должен двигаться прямолиней
но.
§ 3.
Определение координаты
движущегося тела
Вопросы
1.
Во всех случаях вычисления производят со
скалярными величинами.
вычислений
используют
В случае
их
векторов для
проекции
на
коорди
натные оси.
2.
ной,
Проекция вектора на ось будет положитель
если вектор сонаправлен с осью,
и отрица
тельной в противном случае. (Если вектор перпен
дикулярен оси, то его проекция равна нулю.)
3.
х0
-
х
=
xo+sx, где х - конечная координата тела,
координата тела, sx проекция
= v · t = s. Площадь под графиком
скорости S = lv · tl = lvl · t. Следовательно lsi = S
(см. рис. 6 и 7 учебника).
Х с модулем скорости
v = 30
км/ч, а второе тело
движется в противоположном направлении с моду
лем скорости
v = 25
Упражнение
4
1.
Модуль
км/ч.
вектора скорости
всегда
положите
лен, поэтому его график не может быть под осью
Ot,
а
проекция
вектора скорости
отрицательной.
8
может быть и
2.
l00 , Vx, КМ/Ч
80
60
40
+---------------+----------------
20
О+-~~~~--.-~-~~~~~---.-~-•
t,
-20
ч
-40
-60
-80
Прямолинейное равноускоренное
движение. Ускорение
§ 5.
Вопросы
Прямолинейное
1.
относится
к
равноускоренное
неравномерному
движению,
движение
т.
к.
оно
происходит с переменной (меняющейся во времени
по величине и направлению) скоростью.
Под мгновенной скоростью неравномерного
2.
движения понимают скорость в конкретной точки
траектории в данный момент времени.
3.
Ускорением равноускоренного движения а на
зывается
жутке
шло:
отношение
времени,
- -v--vo-
а=
за
изменения
которое
t
9
это
скорости
к
изменение
проме
произо
4.
Движение с постоянны ускорением называет
ся равноускоренным движением.
5.
Модуль вектора ускорения
менение модуля скорости
В СИ
6.
ускорение
за
такого
lvl
lai
показывает из
в единицу времени.
единицу ускорения
принимается
равноускоренного движения,
при
котором за
1 секунду скорость тела изменяется на
1 м/с, т. е. 1 м/с 2 (метр на секунду в квадрате или
другими словами 1 метр в секунду за секунду).
7. Модуль вектора скорости увеличивается, ес
ли
проекция
ускорения
положительна,
Упражнение
на
ось
вектора
скорости
и уменьшается, если отрицательна.
5
Из рисунка видно, что скорость первого ав
1.
томобиля возрастала быстрее чем второго, а следо
вательно у него было большее ускорение.
верхности Земли (нет ни скорости, ни траектории,
ни пути), однако
вокруг
своей
в это время Земля вращается
оси,
и
следовательно
человек,
от
носительно, например центра Земли, движется по
определенной траектории (по окружности), переме
щается и имеет определенную скорость.
3.
Движение тела (скорость, путь, траектория)
различны в разных системах отсчета.
4.
В гелиоцентрической системе тело отсчета
Солнце, а в геоцентрической
5.
-
-
Земля.
В гелиоцентрической системе смена дня и
ночи объясняется вращением Земли.
Упражнение
9
1. Скорость плота относительно берега - 2 м/ с,
относительно воды в реке - О м/с.
2.
Если оба тела, с которыми связаны систе
мы отсчета этих тел, остаются неподвижными друг
относительно друга, то они связаны с третьей си
стемой отсчета
-
Землей, относительно которой и
происходят измерения.
3.
Если эти системы остчета неподвижны отно-
сительно друга друга.
9000
4. 900 км/ч = 900 . 1000 - 900000
36
3600
60 · 60
= 250 м/с. Эти скорости равны.
5. Так как Земля вращается на запад, то при
движении катера на восток скорости движения ка
сил всемирного тяготения. Магниты притягиваются
или отталкиваются из за
5.
магнитных сил.
Так как силы приложены к разным телам, то
они не уравновешивают друг друга. Равные по мо
дулю
и
противоположно
новешивают
друг
направленные силы
друга,
если
они
урав
приложены
к
одному телу.
Упражнение
1. Fтяж
-
12
сила тяжести,
опоры.
24
N -
сила реакции
2.
Предел измерений динамометра не будет пре
вышен, т.к. в итоге на него действует сила
3.
=
80
Н.
а) из второго закона Ньютона получаем
ат 2
= 0,2 • 1,5 =
= - F2x =
-0,3
F2x
0,3 Н, а из третьего F1x
=
=
Н; б) из второго закона Ньютона
Fix = ат1 = 0,2-0,5 = 0,1 Н, а из третьего
F2x = -F1x = -0,1 Н; в) в первом случае нить
натягивается сильнее; г) Fx = ахт = а(т1 + m2) =
= 0,2 · (1,5 + 0,5) = 0,4 Н.
получаем
§ 13.
Свободное падение тел
Вопросы
1.
Движение тела под действием силы тяжести
называется свободным падением.
2.
Если модули векторов перемещения
ls1
прой
денного шариком за последовательные промежутки
t будут
= 1 : 3 : 5 ... , то
времени
ством
того,
что
ускорением (см.
3.
относится
как
s1 : s2 : sз . . .
=
это будет служить доказатель
падение
§ 8, 4
происходит
с
одинаковым
вопрос).
Опыт ставился с целью определить зависит
ли ускорение свободного падения от массы, формы,
25
материалы и т.п. свойств тел. Из этого опыта мо
жет быть сделан вывод, что ускорение свободного
падение для
всех тел одинаково.
Ускорение свободного падения
4.
-
это уско
рение вызываемое силой притяжения Земли
( силой
тяжести).
5.
При
падении
тела
в воздухе на него дей
ствует сила сопротивления воздуха. Кусочек ваты
падает
вом
медленнее
размере
первый
будет
так
как
железного
намного
например
шарика
тяжелее
и
при
одинако
кусочка
второго,
и
ваты,
вклад
силы сопротивления в результирующую силу бу
дет значительно больше для кусочка ваты, чем для
железного шарика.
Существует легенда,
6.
сбрасывал
металлические
что
Галилео
шары
разной
Галилей
массы
с
Пизанской башни. Однако падение было слишком
быстрым и Галилей проделал опыты по скатыванию
шаров по наклонной плоскости, чтобы увеличить
время
.
Упражнение
13
l.
Дано:
t = 4с,
g
= 9,8м/с 2
Найти:
li - ?
Решение:
h
=
gt
2
2
Ответ:
= 9,8 · 4
2
2
h
= 78,4
= 156,8 = 78,5
2
м
26
м.
2.
Дано:
h
g
= О,8м
= 10 м/с 2
Найти:
t- ?
Решение:
h = g~2
⇒t=
1V
=
✓2 ~~,8 =
lf#
=
= Jo,iб = 0,4 с.
Ответ: t = 0,4 с.
3.
Дано:
h
= 45м
g:::::: 10 м/с 2
t1
=1
с
Найти:
t,
?
S1, St -
Решение:
2
h- ~
- 2 '
St
=
- gti
2 '
s1 -
si-(t-l) где s1-t перемещение к
s1-t -
секунде, si-(t-l) -
перемещение к
секунде.
gt 2
S1-t
= 2 , S1;1)
Откуда
s1 =
g(t - 1) 2
gtf
2
t
=
=
-
V9 =
2
10-1
2
ri .
у~ = Зс.
= 5 м.
27
(t - 1)
t
St
= S1-t
=g
gt 2
-
S]-(t-1)
t 2 - (t - 1) 2
=-
=g
2
-
g(t - 1) 2
2
t 2 - t 2 + 2t - 1
2,g-1
5 2
= 10 · - 2 - = 10 х -2 = 25 м .
Ответ: t = 3 с, s 1 = 5 м, St = 25
§ 14.
2t - 1
=
2
=g~-
м.
Движение тела, брошенного
вертикально вверх. Невесомость
Вопросы
1.
Сила тяжести действует на все тела, незави
симо от того подброшено оно вверх или находится
в состоянии покоя.
2.
Тело подброшенное вверх при отсутствии си
лы трения движется с ускорением свободного па
дения g направленным к земле. Скорость движе
v(t) = v(0) - gt, где
момент времени t, v(0) -
ния тела меняется по закону
v(t) -
скорость тела в
начальная скорость,
дения,
t-
g -
ускорение свободного па
время. Сначала тело поднимается вверх,
с постепенно уменьшающейся скоростью, потом в
высшей точке через время О
= v(0) - gt 1; 2 => t 1;2 =
= v(0)/g, на расстоянии s = v(0)t 1;2 - gti; 2 /2 =
= v(0)v(0)/ g-gv(0)2 /(2g 2 ) = v(0)2 / g-gv(0)2 /(2g 2 ) =
= (2gv(0)2)/(2g 2 ) - gv(0) 2 /(2g2) = gv(0) 2 /(2g2) =
= v(0) 2 /2g от поверхности земли его скорость ста
нет равной нулю, а затем тело начнет падать вниз
с постепенно увеличивающейся скоростью по зако
ну
v(t) = gt
и достигнет поверхности земли через
28
время s = gt 2/2 ⇒ t =
,j2ifg =
поверхность земли со скоростью
= gv(O)/g = v(O),
v(O)/g, упав на
v(t 1 ; 2 ) = gt 1;2 =
т.е. с той скоростью, с которой
было подброшено, только противоположно направ
ленной.
Высота подъема зависит от начальной скоро
3.
сти. (Вычисления см. предыдущий вопрос.)
При свободном движении тела вверх знаки
4.
проекций векторов скорости и ускорения противо
положны.
Описания
5.
опытов
см.
стр.
58-59.
Вывод.
Если на тело действует только сила тяжести, то
его вес равен нулю, т.е. оно находится в состоянии
невесомости.
Упражнение
14
Дано:
vo = 9,8 м/с,
g
= 9,8 м/с 2
Найти:
tv=O,
Stu~o -
?
Решение:
9,8
С.
9 .8
2
g
gtv=O
9,8 · t
St и~о = votv-0
- - -2- = 9' 8 · 1- -2- = 9.8,
- 4,9 = 4,9 М.
V
=
Vo
Vo -
Ответ:
§ 15.
gtv=O = 0 ⇒ tv=O = -
tv=O
=1
с, Stи~o
= 4,9
= _ =1
м.
Закон всемирного тяготения
Вопросы
1.
Всемирным тяготением было названо взаим
ное притяжение всех тел во Вселенной.
29
2.
Силы всемирного тяготения иначе называют
ся гравитационными (от лат.
).
Закон всемирного тяготения был открыт в
3.
Исааком Ньютоном в
4.
gravitas -
XVII
веке.
Два любых тела притягиваются друг к другу
с силой, прямо пропорциональной произведению их
масс и обратно пропорционально квадрату расстоя
ния
между
5.
ними.
т1т2
= G-r 2 - , где F1 ,2 - сила притяжения
телами, G = 6,67 • 10- 11 Н- м 2 /кг 2 - грави
F12
,
между
тационная
постоянная,
m1, m2
-
массы
тел,
r -
расстояние между телами.
6.
Формулу можно применить для расчета гра
витационных
сил,
если
материальные точки:
1)
тела
можно
принять
за
если размеры тел много
меньше чем расстояния между ними;
2)
если два
тела имеют шарообразную форму и однородны;
3)
если одно тело, шарообразной формы во много раз
больше по массе и размеру второго.
7.
В соответствии с законом всемирного тяготе
ния яблоко притягивает Землю с такой же силой,
что и Земля яблоко, только противоположно на
правленной.
Упражнение
1.
15
Падение тел на землю под действием силы
тяжести, притяжение небесных тел (Земли, Луны,
солнца, планет, комет, метеоритов) друг к другу.
2.
По мере удаления станции от Земли и при
ближения ее к Луне сила притяжения ее к Земле
уменьшается а к Луне увеличивается, т.к. одно
30
расстояние уменьшается, а другое растет.
Когда
станция находится на середине пути, то Fземля
=G
mМземля
и Fлуна
R2
Fземля
=G
R2
Мземля
- - - = -81 = 81,
Fлуна
Fлуна
1
притягивает станцию в
3.
m1'vfлyнa
81
=
, соответственно
т.е. на середине
З
емля
раз сильнее чем Луна.
Нет, тела притягивают друг друга с одина
ковыми
силами,
т.к.
сила
притяжения
пропорцио
нальна произведению их масс.
4.
а) да, сила притяжения действовала на всем
пути;
б)
всемирная
сила тяготения
(притяжение
Земли); в) при движении вверх скорость и ускоре
ние тела разнонаправлены, а при движении вниз
-
сонаправлены.
5.
Да, все тела притягиваются друг к другу,
но сила притяжения человека к Луне много мень
ше чем к Земле т.к. Луна находится значительно
дальше.
Ускорение свободного падения на
Земле и других небесных телах
§ 16.
Вопросы
1.
Притяжение тел к Земле является одним из
случаев всемирного тяготения.
2.
В соответствии с законом всем~ного тяготе-
ния: Fтяж = Fтяготения, Fтяготения = с· ;т,
Л1зm
= - -2 - ,
r
r
т.е.
Fтяж =
по мере удаления тела от поверхности
Земли сила тяжести будет уменьшаться обратно
пропорционально квадрату расстояния (расстояние
31
измеряется
от
центра
Земли до
центра
тяжести
тела).
По
3.
сти,
формуле Fтяж
=
mg, F -
масса тела, g -
m -
сила тяже
ускорение свободного
падения.
4.
Так как Земля немного сплюснута у полюсов,
то сила тяжести там будет больше чем на экваторе
(поэтому космодромы поближе к экватору).
Ускорение свободного падение на Луне gл
Мл
5.
= G 2- ,
Rл
и оно приблизительно в шесть раз меньше
чем на Земле.
Упражнение
16
1.
Дано:
т1
= 2,5 кг
m2 = 600 r = 0,6 кг
mз = 1,2т = 1200 кг
m4 = 50 т = 50000 кг
g=10м/с 2
Найти:
Fтяжl, Fтяж2, FтяжЗ, Fтяж4 -
?
Решение:
Fтяжl
=
=
Fтяж2 =
FтяжЗ =
Fтяж4 =
gm1 =
gm2 =
grnз =
gm4 =
10 · 2,5 = 25 Н.
10 · 0,6 = 6 Н.
10 · 1200 = 12 кН.
10 · 50000 = 500 кН.
32
Ответ:
Fтяж4
Fтяжl
= 25
Н, Fтяж2
= 6
Н, FтяжЗ
= 12
кН,
= 500 кН.
2.
Дано:
т
64кr
=
g=10м/с 2
Найти:
Fтяж -
?
Решение:
Fтяж
= gm = 10 · 64 = 640
Ответ:
Fтяж
= 640
Н.
Н. Земной шар притягивается
к человеку с такой же силой.
3.
Дано:
Fтяж
g
= 819,3 Н
= 10 м/с 2
Найти:
?
т -
Решение:
=
Fтяж
Ответ:
4.
gm ==> т
т
Fтяж
819,3
10
= - - = - - = 81,93
= 81,93
g
КГ.
кг.
Нет, по данной формуле рассчитывать силу
тяжести нельзя, т.к. расстояние от Земли в данном
случае сравнимо с ее размерами. Но силу тяжести
в
данном
Fтяж
=
случае
можно
mракетыАfз
G (Rз h) 2 , где
+
h -
над поверхностью Земли.
33
2
А.В. Перышкин,
9 класс
рассчитать
по
формуле
высота полета ракеты
5.
Нет, на ястреба действует сила тяжести, и
если он сложит крылья он спикирует вниз и упадет
на землю.
6. Пусть
Fo
= а. Поскольку Fтяж ~ (Rз + h) 2 , то
(Rз+h) 2
=а=
-F
1
Fo
Fh
2
h
или упрощенно а
=
(R+h) 2
R2
R3
⇒
aR 2 = R 2 + 2hR + h 2 ⇒ h 2 + (2R)h + (1 - a)R 2 .
Решая квадратное уравнение получаем:
2
hi, 2 = -2R±J(2R~ -4(1-a)R2 = -R ± -J,iR = R(-
-1±-J,i)
⇒
h1 = R(ya-l),h2 = -R(ya+l). Второй
корень отбрасываем, так ка он всегда отрицателен,
следовательно !1.
= ( JFo/Fh - 1)R.
Таким образом если Fo/ Fh = 4, то h = (✓4 - 1)R = (2 - l)R = R, а при Fo/ Fh = 9 ⇒ h = (✓9- l)R
= (3 - l)R = 2R.
§ 18.
Прямолинейное и криволинейное
движение
Вопросы
l.
Шарик приобретает скорость и движется от
точки В к точке А под действием силы упруго
сти
Fупр,
возникающей
из-за
Ускорение а, скорость шарика
растяжения
vи
шнура.
действующая на
него сила упругости .Fупр, направлены от точки В
к точке А, и поэтому шарик движется по прямой.
2.
его
Сила упругости Fупр в шнуре возникает из-за
растяжения,
она
направлена
вдоль
шнура
направлению к точке О. Вектор скорости
vи
по
сила
упругости Fупр лежат на пересекающихся прямых,
34
скорость направлена по касательной к траектории,
а сила упругости к точке О, поэтому шарик дви
жется криволинейно.
3.
Тело под действием силы движется прямоли
нейно если его скорость
vи
сила
F,
действующая
на него, направлены вдоль одной прямой, и, кри
волинейно если они направлены вдоль пересекаю
щихся
прямых.
Упражнение
1. Сила
шарика
17
F подействовала
появилась
в направлении 3, т.к. у
составляющая
скорости
перпен
дикулярная к начальному направлению скорости.
2.
На участках
на шарик
0-3, 7-9, 10-12, 16-19
действовала внешняя сила изменяющая направле
ние его движения. На участках
7-9
и
на
10-12
шарик действовала сила, которая с одной стороны
изменяла его направление а с другой тормозила его
движение в направлении по которому он двигался.
3.
Сила действовала на участках АВ и
как шарик изменил
направление,
однако и
CD,
так
на дру
гих участках могла действовать сила, но не изме
няющая
струн музыкальных инструментов; биение сердца и
дыхание.
2.
Утверждение о том, что колебательное дви
жение
периодично
через
означает,
определенные
что
одинаковые
оно
повторяется
промежутки
вре
мени.
3.
Периодом колебаний называется минималь
ный промежуток времени, через который это дви
жение повторяется.
Тела на
4.
рисунке совершают колебательное
движение при это проходя через положение равно
весия.
§ 25.
Свободные колебания.
Колебательные системы. Маятник
Вопросы
1.
В точках В, С пружина растянута, на тело
действует сила упругости (сила растяжения).
49
В точках
D,
А пружина сжата, на тело дей
ствует сила упругости (сила сжатия). В точке О
пружина не растянута
и
не сжата, сила упругости
не действует (точка равновесия).
2.
При приближении шарика к точке О направ
лении скорости и ускорения шарика совпадают, по
этому скорость увеличивается. При удалении ша
рика от точки О скорость и ускорение разнонаправ
ленны, поэтому скорость уменьшается. Ускорение
обусловлено силой упругости.
3.
Шарик не останавливается так как он при
прохождении
точки
равновесия
обладает
скоро
стью, но на него в этой точке не действует сила
упругости.
4.
Свободными называются колебания происхо
дящие благодаря только начальному запасу энер
гии.
5.
Колебательными системами называют такие
системы тел, которые способны совершать свобод
ные колебания.
6.
Под маятником понимают твердое тело, со
вершающее под действием приложенных сил коле
бания около неподвижной точки или вокруг оси.
7.
ник
В колебательную систему пружинный маят
входит
тело
и
пружина
к
которому
оно
при
креплено. В колебательную систему нитяной маят
ник входит тело и
Упражнение
l.
нить к которому оно подвешено.
23
Колебательные системы
лебательные системы
-
-
а}, в), д).
50
б), г), е). Не ко
2.
а) колебания происходят по действием силы
упругости шнуров;
6)
нет, такая сила не возникла
бы; в) в эту колебательную систему входят шнуры
и диск; г) да, такая система является маятником.
Величины, характериаующие
§ 26.
колебательное движение
Вопросы
1.
Амплитудой колебания называется наиболь
шее по модулю отклонение колеблющегося тела от
положения равновесия. Она обозначается буквой А
и в системе СИ измеряется в метрах (м), но можно
измерять и в сантиметрах, а также ив градусах.
Периодом колебания называется промежуток вре
мени
в
течении
которого
тело
совершает
полное
колебание. Он обозначается буквой Т и в системе
СИ измеряется в секундах (с).
Частотой колебания называется число колеба
ний в единицу времени. Она обозначается буквой
v (ню) и в системе СИ измеряется в герцах (Гц,
1 Гц= 1 с- 1 ).
2.
Полное колебание
-
это колебание за время
Т (период колебания).
3.
Период и частота колебания связаны соотно-
шением Т
4.
1
= -.
V
а) частота колебания маятника v уменьша-
ется с увеличением длинны нити
l; 6)
период Т
колебания маятника растет с увеличением длинны
нити
l.
51
Частота
5.
свободных
колебаний
называется
собственной частотой колебательной системы. На
пример,
если
отклонить
груз
нитяного
маятника
от положения равновесия и отпустить, то он бу
дет
колебаться
с собственной
частотой,
если
же
грузу сообщить определенную, отличную от нуля
скорость, то он будет колебаться с другой частотой.
Если маятники колеблются в противополож
6.
ных фазах, то в любой момент времени их скоро-·
сти будут направлены противоположно друг другу,
и
наоборот,
если
они
колеблются
в
одинаковых
фазах, то их скорости сонаправленны.
Упражнение
24
В одинаковых фазах колеблется система
t.
В противоположных фазах системы а), в),
2.
Дано:
v=
2Гц
Найти:
т
- ?
Решение:
т
Ответ:
1
= -;_; =
Т
= 0,5
1
2 = 0,5
с.
с.
3.
Дано:
Т
=
0.5с
Найти:
1/ -
?
52
r)
6).
Решение:
1
1
Т
0,5
v = - = Ответ:
v
=2
= 2
Гц.
Гц.
4.
Дано:
n= 600
t = 1 мин=
60с
Найти:
?
V -
Решение:
1
v= -
'{
T=-
f п 600 =
= - = - = Т
t
60
V
Ответ:
v
= 10
lОГц.
Гц.
5.
Дано:
А=Зсм
'
1
4 '
1
3
tз=-Т t4=T
2 '
4 '
t1=-T t2=-T
Найти:
s1.т, s1.т, s~т, sт 4
2
4
?
Решение:
Очевидно, что за время
t 4 = Т груз пройдет
путь равный sт = 4А = 4 • 3 = 12 см,
1
следовательно: при t1 = - Т 4
1
12
1
s 1 = sт · - = - = 3 см при t2 = - Т 4
4
4
'
53
2
s½ =
8:i
4
1
12
3
·Ш =
= 6 см, при t 3 = т
sт
4 -
2
= sт. - = 9 см.
4
Ответ: s!т
sт
9
4
= 12
см,
см.
6.
Дано:
А
= 10 см = 0,1 м
v = О,5Гц
t = 2с
Найти:
S-?
Решение:
t
S(t) = 4АТ,
Т=
1
-.
V
Следовательно
S(t) =
Ответ:
4А; = 4Avt = 4 · 0,1 · 0,5 · 2 = 0,4 м.
S=
ОА м.
Постоянными
7.
величинами являются
плитуда, частота, период. Переменными
-
-
ам
скорость
и сила.
§ 27.
Гармонические колебания
Вопросы
1.
целью
Опыт изображенный на рис.
выяснить,
по
ординаты колебаний
какому
закону
59
ставится с
меняются
пружинного маятника и
54
ко
как
графически выглядит данная зависимость. Он вы
полняется
в
следующем
прикрепленную
к
порядке:
пружинному
1)
в
воронку
маятнику
насыпа
ют песок или наливают красящую жидкость. Под
него кладут длинную бумажную ленту;
вершать все тела т.к. они происходят под действи
ем
внешней
периодической
силы,
системы совершать свободные
а
возможность
колебания зависит
от того есть ли в этой системы силы способные
возвращать ее в первоначальное состояние (упру
гость ветки, пружины, бортики чашки).
2.
а) да, такие колебания могут происходить,
например раскачивание качелей или маятник часов;
б) нет, такие колебания происходить не могут по
определению.
§ 30.
Резонанс
Вопросы
1.
Цель
опыта.
нанса. Ход опыта:
Демонстрация
1)
явления
колебания маятника
нить, передаются маятнику
58
2,
1,
резо
через
длина нити которого
неизменна, вызывая его колебания;
шении длины нити маятника
1
2)
при умень
частота его коле
баний начнет приближаться к собственной частоте
маятника
2; 3)
при этом амплитуда вынужденных
колебаний маятника
будет возрастать;
2
4)
в мо
мент, когда частота вынуждающей силы маятника
1 совпадет с частотой собственных колебаний маят
ника 2 (одинаковая длина нитей маятников) маят
ники будут колебаться в одинаковых фазах; 5) при
дальнейшем уменьшении длины нити маятника 1
частота колебаний маятника
2
будет уменьшаться.
Явление резонанса заключается в том, что
2.
при
совпадении
частоты
вынуждающей
силы
с
собственной частотой системы амплитуда вынуж
денных колебаний достигает своего максимального
значения.
В резонанс колеблется маятник
3.
1,
так как
его длина нити равна длине нити маятника
3.
Понятие резонанса применимо к вынужден
4.
ным колебаниям.
5.
Вредное проявление резонанса можно уви
деть на
примере
разрушения
мостов,
высотных со
оружений, затопления пароходов на волнах. Поло
жительное
мер
при
явление
резонанса
настройке
помощью камертона,
Упражнение
1.
проявляется
музыкальных
напри
инструментов с
в радиоэлектронике.
27
а) маятники
1, 2
и
4
будут совершать вынуж
денные колебания, т.к. они колеблются под дей
ствием шнура;
б)
вынуждающая сила возникает
59
благодаря колебанию маятника; в) частота маятни
ка
2
1
равна частоте маятника
1
больше частоты маятника
меньше частоты маятника
3,
частота маятника
3,
3;
частота маятника
г) т.к. их длины
одинаковы, то их собственные частоты совпадаюти
они колеблются в резонансе.
2.
Вода начинает расплескивается когда частота
шагов мальчика совпадет с собственной частотой
колебаний ведра с водой в руках мальчика. Если
частоты
не
совпадают,
то
ведро
перестает
сильно
раскачиваться.
Период колебаний качелей Т
3.
= 2
1
= -
V
1
0,5
с, следовательно их надо подталкивать через
=Т=2
промежутки времени дt
с.
Распространение колебаний
в среде. Волны
§ 31.
Вопросы
1.
Волнами
страняющиеся
называются
в
возмущения,
пространстве
и
распро
удаляющиеся
от
места их возникновения.
2.
В бегущей волне любой природы происходит
перенос энергии без переноса вещества.
3.
В бегущей волне перенос вещества не про
исходит.
4.
Упругие волны
-
это механические волны
распространяющиеся в упругой среде.
5.
ности
Электромагнитные волны, волны на поверх
воды.
60
§ 32.
Продольные и поперечные волны
Вопросы
Продольными
1.
волны,
вдоль
в
которых
направления
волнами
колебания
их
называются
частиц
такие
происходят
распространения,
например,
колебания витков в пружине, звуковые (акустиче
ские) волны.
Перечными волнами называются такие волны, в
которых колебания частиц происходят перпендику
лярно направлению их распространения,
например,
волны на поверхности воды, электромагнитные вол
ны.
Волнами сдвига являются поперечные волны.
2.
Волнами сжатия и растяжения являются продоль
ные волны.
3.
Упругие поперечные волны могут распростра
нятся только в твердой среде. Упругие продольные
волны
могут распространятся
в твердой, жидкой
или газообразной среде.
4.
В жидкой и газообразных средах не возника
ют упругие силы при сдвиге.
Длина волны.
Скорость распространения волн
§ 33.
Вопросы
1.
Длинной волны называется расстояние меж
ду двумя ближайшими точками колеблющимися в
одинаковых фазах.
61
2.
Длинна волны обозначается греческой буквой
Л (лямбда).
Колебательный процесс распространяется на
3.
расстояние равное длине волны Л за период полно
го колебания Т.
m1v 2
m2v 2
-+m1gh+--+m2gh.
2
2
не изменяется, то h = О и
Емех = Екин+Епот = Так как высота тел
следовательно в данном случае
_ m1V 2 m2.v2 _
2 + 2 -
Е
мех -
( v 21 v 2)
1 = m v21 + v22
2 + 2
2
т
Для тел до столкновения
2
2
Емех= ·т V1 +V2
2
Для тел после столкновения
,2
,2
Е'
-
мех
V1+V2
2
т
-
Отношение механических энергий до и после
столкновен~я
Емех
mv,+v22
_
2
Е'мех
= 1.
v21 +v22
v'I + v'~
Емех
Ответ: Е'
(0,2) 2 + (-0,1 ) 2
(-0,1) 2 + (0,2) 2
1. Полная механическая энергия
не изменилсrёt.
34.
Из графика находим период Т
1
стота v = Т =
одинаковои
1
= ~,5 Гц. Все качели
2
частотои, поэтому любая
= 2с
и ча-
колеблются с
точка на них
изменяет скорость стой же частотой.
35.
Данная зависимость будет гармонической с
амплитудой А
1
дом Т = - =
V
=3
1
40
=
мм частотой v
= 40
0,025 с
Если выбрать что
=
150
25 мс.
Гц и перио-
в момент времени
= О,
струны х
t =
О смещение средней точки
то полученный график будет таким:
х, м
3
2
1
-1
-2
-3
Но данный график не годиться для других точек
струны
и
других
струн
арф,
т.к.
первые
будут
колебаться с другой амплитудой, а вторые с другой
частотой.
36.
Для этого надо одинаковые камертоны рас
положить не небольшом расстоянии друг от друга
так, чтобы отверстия резонаторных ящиков смот
рели друг на друга. Если теперь заставить один из
камертонов вибрировать, например с помощью уда
ра, а затем заглушить рукой, то можно услышать
звук второго камертона. Этот опыт иллюстрирует
явление звукового резонанса.
37. Из
= 0,2 м, а
графика определяем а) при
при
3
Гц
-
А
при частоте воздействия
больше;
6)
с частотой
туда максимальна А
2
3
= 0,3 м,
1
Гц
-
А=
следовательно
Гц амплитуда колебаний
Гц, т.к. при этом ампли
= 0,6
м; в) при совпадении
собственной частоты качелей с частотой вынужда
ющей силы будет наблюдаться явление резонанса,
151
при
котором
амплитуда
скачкообразно
растет,
и
следовательно она равна частоте с максимальной
амплитудой, т.е.
2
Гц.
А ,м
о .7
r \
о .6
1
·-
о .5
о .4
о .3
о .2
о .1
\
J
/
'-
..
Гu
1 •
.
1
2
4
3
38.
Дано:
l=
= 0,1 м
= 2 Г = 0,002 КГ = 2,0 · 10-З КГ
10см
m
В=
g
4 -10- 2 тл
= 9,8 м/с 2
Найти:
I - ?
Решение:
Сила тяжести Fтяж
= mg
уравновешивается
силой действия магнитного поля Fмar
Fтяж
=
Fмar
=}
mg
= BJl
2,0 · 10-з · 9,8 = , А.
49
4 · 10- 2 · О 1
'
152
=}
I
mg
= Bl =
= Bll.
I = 4,9 А.
Ответ:
39.
Направление скорости электрона меняется
под действием магнитного поля. Пользуясь прави
лом левой руки, учитывая
направлены
за
от
нас,
направление
сила
тока
в
что магнитные линии
влево
принято
от
траектории,
направление
а
движе
ния положительных зарядов, находим, что электрон
(отрицательная частица) влетел в камеру в точке
А.
40.
Дано:
= 3 · 107 м/с
q = l,6 · 10- 19 м/с
m = 9 ,1 · 10- 31 КГ
В = 8 5 • 10-з Тл
'
v
Найти:
R-?
Решение:
При стационарном движении электрона в
v2
F = тац.с. = m- = Bqv
R
9 1 · 10- з1 · 3 · 10 7
'
=2·10- 2 м
1
8,5 · 10-з · 1,6. 10- 9
магнитном поле
mv
- Bq
Ответ: R
41.
tc
1
=
⇒
R
=
2 . 10- 2 м
➔
1N + _?Х.
1
Х -
электрон, следова-
тельно это JJ-распад.
iic ➔ ljN + -?е
42. ПАl + 5n ➔ пti=~:if х + ~Не
yf X=yfNa (натрий)
153
нейтрон.
1
~в
44.
торий.
+ 5n ➔ ILi + iHe
2
5~U ➔ 23~ 2! 2~~бХ + ~Не, 2 5бХ =
45. 2 5бТh ➔
2
5~U + N · Je, N
56Th -
2
- число одиночных
,В-распадов.
По закону сохранения зарядового числа
90 = 92 + N(-1) = 92 - N
⇒
N = 92 - 90
Ответ: в результате двух ,В-распадов.
154
= 2.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Законы взаимодействия и движения тел
§ 1. Материальная точка. Система отсчета
§ 2. Перемещение . . . . . . . . . . . . . . .
§ 3. Определение координаты движущегося
тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
§ 4. Перемещение при прямолинейном равномерном движении . . . . . . .
§ 5. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение . . . . . . . . . . . .
§ 6. Скорость прямолинейного равноускоренного движения. График скорости .
§ 7. Перемещение при прямолинейном равноускоренном движении . . . . . . . .
§ 8. Перемещение тела при прямолинейном
4
4
6
7
8
9
11
14
равноускоренном движении без началь-
ной скорости . . . . . . . . . . . . . . .
§ 9. Относительность движения . . . . . . .
§ 10. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона . . .
§ 11. Второй закон Ньютона .
§ 12. Третий закон Ньютона .
§ 13. Свободное падение тел
§ 14. Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость . . . . . .
155
16
17
19
20
24
25
28
§ 15. Закон всемирного тяготения . . . . . . 29
§ 16. Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах . . . . . .
31
§ 18. Прямолинейное и криволинейное движение. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
§ 19. Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью . . . .
35
§ 20. Искусственные спутники Земли . . .
38
§ 21. Импульс тела. Закон сохранения импульса . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
§ 22. Реактивное движение. Ракеты . . . .
43
§ 23. Вывод закона сохранения полной механической энергии . . . . . . . . . . .
47
Глава 11. Механические колебания и вол
ны. Звук
49
§ 24.
§ 25.
Колебательное движение
27.
28.
29.
30.
31.
. . . . .
49
51
54
56
57
58
Гармонические колебания
Затухающие колебания
.
Вынужденные колебания
Резонанс
. . . . . . . . . .
Распространение колебаний в среде.
Волны
§ 32.
§ 33.
. . . . . . . . . . .
Величины, характеризующие колебательное движение
§
§
§
§
§
49
Свободные колебания. Колебательные
системы. Маятник
§ 26.
. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
Продольные и поперечные волны
Длина
волны.
нения волн
. . .
60
61
Скорость распростра-
..
61
156
§
§
§
§
§
§
§
§
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
Источники звука. Звуковые колебания
Высота и тембр звука
Громкость звука
Распространение
.
. . . . . . . . .
звука . . . . . .
Звуковые волны. Скорость звука
Отражение звука. Эхо
Звуковой резонанс
. .
Интерференция звука
Глава 111. Электромагнитное поле
§ 42. Магнитное поле и его графическое
изображение
§ 43.
. . . . . . . . . . . . . . . . .
74
75
Направление тока и направление линий его магнитного поля
§ 45.
74
Неоднородное и однородное магнитное поле
§ 44.
. . . . . . . . . . . . . . .
63
65
66
67
68
71
71
72
. . . . . . . .
77
Обнаружение магнитного поля по его
действию на электрический ток. Пра-
Лабораторная работа
Лабораторная работа
Лабораторная работа
No
No
No
No
No
No
1
2
3
4
5
6
.
. 121
. . . . . . . . . . 123
124
.
.
.
.
.
.
124
126
127
129
130
131
Задачи, предлагаемые для повторения
и при 3 часах физики в неделю
133
Издательство
ladya-book@bk.ru
В. Н. Ландо
Все домашние работы
к учебнику
А. В. Перышкина
«Физика
9
класс>>
ФГОС
Компьютерная верстка
И. А. Каргин
Формат 84х108 1 /з2
Бумага типоrрафская. Печать офсеrnая. 160 с.
Усл.печ.л. 8,4. Тираж 7000 экз. Заказ № 970.
Издательство .ЛадКом, Москва 2013 с
Отпечатано в ОАО «Первая Образцовая типоrрафия•,
- ВЯТКА• в полном соответствии
