Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 11

Необхідно привернути увагу учнів до того, що значення кінетичної енергії залежить від обрання системи відліку. Адже кінетична енергія тіла залежить від його швидкості, а швидкість тіла в різних системах відліку є різною. Якщо система відліку явно не вказується, зазвичай мають на увазі систему відліку, зв'язану з Землею.

3. Теорема про кінетичну енергію. Нехай тіло рухається вздовж осі х під дією сили, напрямленої вздовж тієї ж осі. Позначимо проекції швидкості тіла в початковий і кінцевий моменти  і . Тоді з фор­мул , ,  одержуємо

Зміна кінетичної енергії тіла дорівнює роботі, виконаній над цим ті­лом. Це твердження називають теоремою про кінетичну енергію.

Кінетична енергія, як і потенціальна, широко використовується лю­диною. За рахунок кінетичної енергії води виробляється електроенергія на гідроелектростанціях, працюють водяні млини. Кінетична енергія вітру використовується для роботи вітрових електростанцій, млинів, надає руху вітрильним суднам тощо.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Які з перелічених тіл мають кінетичну енергію: а) деформована пружина; б) літак, що летить; в) камінь, піднятий над землею?

2.  Чи залежить значення кінетичної енергії від обрання системи відліку?

3.  Після удару об стіну напрям швидкості м'яча змінився, але модуль швидкості залишився тим самим. Як змінилася кінетична енергія м'яча?

4. Тіло кинуто вертикально вгору. Яку роботу — додатну чи від'ємну — виконує сила тяжіння під час підняття тіла? Під час спуску? Як змі­нюється кінетична енергія тіла під час підняття і спуску?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.    Як змінюються потенціальна і кінетична енергії тіла, що вільно падає? Космічного корабля, який здійснює м'яку посадку?

2.    За рахунок якої енергії злітає вгору наповнена гелієм повітряна куль­ка, що вирвалася з рук? (36: № 25.6. Відповідь: за рахунок потен­ціальної енергії навколишнього повітря.)

3.  Яку роботу виконує під час пострілу сила тиску порохових газів, що діє на кулю? Маса кулі 9 г, швидкість вильоту з дула 600 м/с. (36: № 25.7. Відповідь: 1,6 кДж.)

4.  Кулі в точці А надають певної швидкості, достатньої для досягнення точки В. По якій із гладких поверхонь (рис. 1, а, б) куля швидше досягне цієї точки? Куля під час руху не відривається від поверхні. (36: № 25.4. Відповідь: у випадку б.)

5.   Куля масою 10 г має швидкість 400 м/с. З якою швидкістю куля продовжить свій рух після пробиття дошки товщиною 5 см, якщо середня сила опору дошки при цьому дорівнювала 12 кН?

До конспекту учня

Кінетичною енергією називається та частина механічної енергії, що визначається рухом тіл. Кінетична енергія тіла масою , що рухаєть­ся зі швидкістю : .

Теорема про кінетичну енергію:  (робота, виконана над тілом, дорівнює зміні його кінетичної енергії).

Домашнє завдання

Основне:

1. К: впр. 26 (3, 4, 5).

2. Г: § 22 (22.6, 22.7).

3. 1)  У підвалі глибиною 4 м на столі висотою 1 м стоїть гиря масою 1 кг. Знайдіть потенціальну енергію гирі, узявши за нульовий рівень: а) рівень землі; б) рівень підлоги підвалу. (36: № 25.1)

2) Автомобіль, рушивши з місця, на першому етапі руху наби­рає швидкість 40 км/год, а на другому етапі збільшує швидкість до 60 км/год. На якому етапі руху сили, що діють на автомобіль, виконують більшу сумарну роботу? У скільки разів більшу? (36: № 25.8)

3)   Снаряд масою 4 кг, що летить зі швидкістю 500 м/с, проби­ває стіну. У результаті швидкість снаряда зменшується до 300 м/с. Знайдіть роботу сил, що діяли на снаряд із боку стіни. (36: № 25.9) 4. Д: підготуватися до самостійної роботи № 31. Додаткове:

1. Ф-9: § 57.

2. 36: № 25.26, 25.27.

Самостійна робота №31 «Енергія»

Початковий рівень

1.  Які з перелічених тіл мають потенціальну енергію: а) куля, що котиться по землі; б) лук із натягнутою тятивою; в) стиснутий у балоні газ; г) кабінка «оглядового колеса»?

2.  Опишіть перетворення енергії, що відбуваються в ході спортивної стрільби з лука.

Середній рівень

1.  Камінь, кинутий із поверхні землі зі швидкістю 10 м/с, у верхній точці траєкторії мав кінетичну енергію 5 Дж. Визначте масу каменя. (Відповідь: 100 г.)

2.  Тіло масою 1 кг розташоване на висоті 2 м від поверхні землі. На якій висоті слід розташувати тіло масою 0,5 кг, щоб воно мало таку саму потенціальну енергію? (Відповідь: 4 м.)

Достатній рівень

1.  Знайдіть потенціальну і кінетичну енергії тіла масою 3 кг, що падає вільно з висоти 5 м, на відстані 2 м від поверхні землі. (Відповідь: 60 Дж; 90 Дж.)

2.  Камінь масою 5 кг упав із певної висоти. Знайдіть кінетичну енергію каменя в середній точці його шляху, якщо він падав протягом 2 с. (Відповідь: 500 Дж.)

Високий рівень

1.  Визначте кінетичну енергію тіла масою 1 кг, кинутого горизонтально зі швидкістю 20 м/с, наприкінці четвертої секунди його руху. (Відповідь: 1000 Дж.)

2.  Шматок льоду один раз кидають під кутом 45° до горизонту, а другий раз пускають із такою самою швидкістю ковзати по льоду. Знайдіть коефіцієнт тертя, якщо в другому випадку шматок льоду перемістився на відстань, у 10 разів більшу, ніж у першому випадку. (Відповідь: 0,05.)

УРОК 13/68. ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

Мета уроку:  розкрити сутність закону збереження енергії в механічних

процесах.

Тип уроку: комбінований урок.

Демонстрації: перехід потенціальної енергії в кінетичну і навпаки.

План викладу нового матеріалу:1. Зміна потенціальної та кінетичної енергії під час вільного падіння.

2.  Закон збереження механічної енергії.

Перевірка знань

Самостійна робота № 31 «Енергія».

Виклад нового матеріалу

1.     Зміна потенціальної та кінетичної енергії під час вільного падіння. З попередніх уроків учням відомо, що під час взаємодії тіл їхня енергія змінюється, причому в одних випадках кінетична енергія тіла збільшується внаслідок зростання його швидкості, в інших — зменшується внаслідок зменшення швидкості. Так само може змінюватися і потенціальна енергія.