При изучении курса физики учащиеся встречаются с различными явлениями природы, с их качественными и количественными описаниями. Из-за многообразия изучаемых явлений у многих из них возникают трудности при решении задач. Однако одни и те же законы, приемы решения задач могут быть использованы в различных главах физики Понимание этого позволяет учащимся более успешно решать задачи и поэтому повысить качество своих знаний.
Цель работы: показать применение метода аналогий при решении физических задач.
Задача данной работы: интеграция физических знаний, реализация внутрипредметных связей различных разделов физики.
Рассмотрим применение теоремы о кинетической энергии в различных главах курса физики:
- В механике.
1. Электропоезд в момент выключения тока имел скорость 8 м / с. определить тормозной путь при коэффициенте сопротивления 0,005.
Тормозной путь можно найти, применяя теорему о кинетической энергии. Работа равнодействующей всех сил приводит к изменению кинетической энергии тела ( в данной задаче до нуля ). Работы силы
тяжести и реакции опоры равны нулю, т.к. данные силы и перемещение направлены перпендикулярно друг другу. Работу совершает одна лишь сила трения Fтр = μ N.
Aтр = Fтр S cos α = m v 2 / 2 – m v02 / 2 (1)
или - μ N S = - m v02 / 2, где N – сила реакции опоры, определенная на основании второго закона Ньютона равна в данных условиях силе тяжести N = m g. Поэтому
μ m g S = m v02 / 2, откуда μ g S = v02 / 2.
S = v02/ 2 μ g.
S = 640 м.
- В электростатике
2. Протон вылетает из точки, потенциал которой 475 В, со скоростью 190 м/с. Какую скорость он будет иметь в точке с потенциалом 450 В?
Работу по перемещению протона из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом, которую совершают силы электрического поля можно найти, применяя теорему о кинетической энергии.
А э.п. = mυ22 / 2 – m υ12/ 2,
q (φ 1 – φ 2 ) = m υ22 / 2 – m υ12 / 2,
откуда 
- В магнетизме
3. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить ее радиус.
m р = 1,6. 10 – 27 кг,
q = 1,6 . 10 -19 Кл.
4. Два первоначально покоящихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U, второй – 2 U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное электрическое поле, вектор индукции которого перпендикулярен скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно
1) 2
2) 1 / 2
3)
4) 
В этой задаче правильный ответ 3.
5. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется параллельно прямолинейному проводнику на расстоянии 4 мм от него.
Какая сила будет действовать на электрон, если про проводнику пропустить ток силой 5 А ?
При пропускании тока на электрон действует сила Лоренца F = e B v (1)
Так как электрон был предварительно ускорен в электрическом поле, находим его скорость перед попаданием в магнитное поле, применив теорему о кинетической энергии
( 2 )
Индукция магнитного поля, образованного прямым длинным проводником с током, равна 
(3), где 
Гн / м – магнитная постоянная.
Подставив выражения (2) и (3) в (1), получим
- Внешний фотоэффект.
6. Найти величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равна
м, 
Дж
Применяем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: h ν = Aвых + m v2 / 2;
чтобы задержать вылетающие электроны необходимо приложить задерживающее электрическое поле. Применяем теорему о кинетической энергии.
- В ядерной физике.
7. Какую скорость будет иметь ядро лития 
при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 3В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с. (Эту задачу решите самостоятельно).
Решите самостоятельно.
- Какую скорость будет иметь ядро трития
при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 3В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с (
м/с ). - Какую скорость будет иметь ядро гелия
при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 2В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с (
м/с). - Пуля, летящая со скоростью 400 м/с попадает в вал и проходит до остановки 0,5 м. Определить силу сопротивления вала движению пули, если ее масса 24 г. (3,8 кН).
- Конькобежец массой 70 кг, стоя на льду, бросает в горизонтальном направлении шайбу массой 0,3 кг со скоростью 10 м/с. На какое расстояние откатится конькобежец, если коэффициент трения коньков о лед 0, 02? ( 0, 07 м ).
- Энергия фотона равна кинетической энергии электрона, имевшего начальную скорость
м/с и ускоренного разностью потенциалов 4 В. Найти длину волны фотона. (
м). - Какая длина волны де Бройля соответствует электрону, ускоренному из состояния покоя разностью потенциалов 100 В?
А. 0,12 нм;
Б. 1,2 нм;
В. 1,2 мкм;
Г. 1,2 мм;
Д. 1,2 см.
Таким образом, рассмотрена область применения теоремы о кинетической энергии в различных главах физики. Такое обобщение и структурирование задач оказывает большую помощь при подготовке обучающихся к единому государственному экзамену.
Литература
- Бабаев, В.С. Электростатика. Постоянный электрический ток. Молекулярная физика. Магнетизм, Сборник разноуровневых задач по физике. – СПб.: САГА,Азбука-классика, 2005. – 80 с.
- Лабковский, В.Б. 220 задач по физике с решениями: кн. для учащихся 10 –11 кл. общеобразоват. учреждений / В.Б. Лабковский. – М. : Просвещение, 2006. –256 с. :ил. – (Задачник).
- Мясников, С.П., Осанова, Т.Н. Пособие по физике: учеб. пособие для подготовительных отделений вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1981. – 391 с., ил.
- Веретельник, В.И., Сивов, Ю.А., Хоружий, В.Д. Банк задач по физике для поступающих в ТПУ. Томск: изд. ТПУ, 2002 – 207 с.
- Гомонова, А.И., Плетюшкин, В.А., Погожев В.А. Задачи по физике. Пособие для учащихся 9-11 классов. – М.: Экзамен (Серия «Экзамен»), 1998. – 192 с.
- Панов, Н.А., Шабунин, С.А., Тихонин, Ф.Ф. Единый государственный экзамен. Физика. Типовые тестовые задания: Учебно-практическое пособие / Н.А. Панов, С.А. Шабунин, Ф.Ф. Тихонин. – М.: Издательство «Экзамен», 2003. – 56 с.
- Орлов, В.А., Никифоров, Г.Г., Ханнанов, Н.К. Учебно-тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. Физика / Орлов В.А., Никифоров Г.Г., Ханнанов Н.К. – М.: Интеллект-Центр, 2005 –248 с.