Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 10

2.     Потенціальна енергія вантажу, піднятого над землею. Під час підняття вантажу масою на висоту виконується робота , тому потенціальна енергія системи «вантаж і Земля» збільшується на .Оберемо як нульовий рівень потенціальної енергії стан системи, коли вантаж перебуває на поверхні землі. Тоді

.

Не завжди за нульовий рівень потенціальної енергії зручно обирати рівень землі. Скажімо, перебуваючи в кімнаті, зручно обрати за нульовий рівень поверхню підлоги. Однак незалежно від того, який рівень обра­но за нульовий, зміна потенціальної енергії в будь-якому конкретному досліді буде однією й тією самою.

3. Потенціальна енергія деформованої пружини. Потенціальна енер­гія деформованої пружини дорівнює роботі, яку треба виконати, щоб деформувати пружину. Учні вже знають, що ця робота . , де — жорсткість пружини, — її видовження. Отже, потенціальна енер­гія деформованої пружини

.

Зміна потенціальної енергії вимірюється роботою, яку може викона­ти система тіл у разі зміни взаємного розташування цих тіл. Якщо всі тіла системи повернулися до свого початкового положення, потенціаль­на енергія системи не змінилася.

Отже, потенціальну енергію можна визначити тільки для сил, ро­бота яких під час руху по замкнутій траєкторії дорівнює нулю.

А цій умові відповідають тільки дві з розглянутих у механіці сил — сила тяжіння і сила пружності. Тому для цих сил можна використову­вати поняття потенціальної енергії. А от робота сили тертя під час руху по замкнутій траєкторії завжди відмінна від нуля, тому для сили тер­тя визначити потенціальну енергію не можна.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Як змінюється енергія пружини (збільшується чи зменшується), коли пружина повертається до недеформованого стану? Чи залежить відповідь від того, розтягнута була пружина чи стиснута?

2.  Як змінюється потенціальна енергія пружини: а) коли її розтягують; б) коли її стискують; в) коли вона повертається до недеформованого стану?

3.  Наведіть приклади використання потенціальної енергії тіл, піднятих над поверхнею Землі.

Задачі, розв'язувані на уроці

1.  У кімнаті висотою 3 м на столі висотою 1 м лежить книга масою 1 кг. Чому дорівнює потенціальна енергія книги, якщо за нульовий рівень узято рівень столу? Рівень підлоги? Рівень стелі? На яку величину зміниться потенціальна енергія книги внаслідок падіння на підлогу?

2.  Видовження пружини збільшилося в 3 рази. У скільки разів збільшилася потенціальна енергія пружини?

3.  У якому випадку потенціальна енергія пружини є більшою: якщо пружина стиснута на 2 см чи якщо вона розтягнута на 2 см?

4.  На яку висоту потрібно підняти вантаж вагою 50 Н, щоб його потенціальна енергія збільшилася на 40 Дж? На скільки потрібно опустити вантаж, щоб його потенціальна енергія зменшилася на 100 Дж?

5.  Визначте потенціальну енергію пружини, стиснутої на 30 мм силою 2,6 кН.

До конспекту учня

в Потенціальною енергією називається та частина механічної енергії, що визначається взаємним розташуванням тіл, які взаємодіють. По­тенціальна енергія — це енергія взаємодії.

Зміна потенціальної енергії: , де А — робота, виконувана системою внаслідок зміни взаємного розташування тіл, які взаємодіють.

• Нульовий рівень потенціальної енергії обирається довільно.

Потенціальна енергія вантажу, піднятого над землею: , де  — маса вантажу, — висота вантажу над землею.

І Потенціальна енергія деформованої пружини , де — коефіцієнт жорсткості,  — величина деформації.

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: впр. 27 (3, 4, 5).

2.  Г: § 22 (22.2, 22.3, 22.4, 22.5).

3.  1)  Динамометр, пружина якого розтягнута на 10 см, показує силу 100 Н. Якою є потенціальна енергія розтягнутої пружини? (36: № 25.16)

2)  Вимірювана за допомогою динамометра сила спочатку збільшується від нуля до 40 Н, а потім — від 40 до 60 Н. У якому випадку під час розтягнення пружини виконується більша робота? У скільки разів більша? (36: № 25.17)

3)  Пружина жорсткістю 120 Н/м розтягнута на 10 см. Яку роботу потрібно виконати, щоб розтягти пружину ще на 20 см? (36: № 25.18)

Додаткове:

1. Ф-9: § 60.

2. 36: № 26.19.

УРОК іа/67. КІНЕТИЧНА ЕНЕРГІЯ

Мета уроку: дати учням уявлення про кінетичну енергію.

Тип уроку:  комбінований урок.

Демонстрації: залежність кінетичної енергії тіла від його маси та швид­кості.

План викладу нового матеріалу:1. Поняття про кінетичну енергію.

2.  Залежність кінетичної енергії від маси рухомого тіла та його швидкості.

3. Теорема про кінетичну енергію.

Перевірка знань

1.  Штучний супутник Землі рухається по коловій орбіті. Чи мають потенціальну енергію предмети, розташовані в кабіні супутника, відносно кабіни; відносно Землі?

2.  Яке з двох тіл має більшу потенціальну енергію — сталева кулька чи свинцева такого самого розміру, що лежать на балконі третього поверху?

3.  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?

Виклад нового матеріалу

1.     Поняття про кінетичну енергію. Тіла, що рухаються, мають здатність виконувати роботу в разі зміни швидкості. Енергія, яку має тіло внаслідок свого руху, називається кінетичною енергією.

Частина механічної енергії, зумовлена рухом тіла, називається кіне­тичною енергією.

Позначимо кінетичну енергію .

2.     Залежність кінетичної енергії від маси рухомого тіла та його швидкості. Кінетична енергія тіла, що рухається з певною швидкістю, дорівнює роботі, яку потрібно виконати, щоб надати нерухомому тілу цю швидкість. Нехай до нерухомого тіла масою прикладено сталу силу . Тоді , де — модуль переміщення. Підставляючи в цю формулу вирази  і , , дістанемо: кінетична енергія тіла масою  , що рухається зі швидкістю , виражається форму­лою