Ознакомление с содержанием раздела "Работа, мощность и энергия" (Лабораторная работа № 3), страница 4

2. Пружину от ведерка Архимеда подвешивают к штативу и нагружают гирей в 1 кг. Отпустив гирю, наблюдают растя­жение пружины. В нижнем положении гирю останавливают, не позволяя ей совершать колебания. Поясняют, что сила тяжести, опуская гирю, совершила работу по растяжению пружины.

Оттягивают гирю вниз и отпускают. Пружина, возвращаясь в исходное положение, совершает работу по поднятию гири.

3. Деревянный брусок кладут на доску трибометра и нагружают гирей в 2 кг. За крючок бруска зацепляют пружину от ведерка Архимеда. Придерживая брусок с гирей рукой, растягивают пружину.

Затем опускают брусок. Пружина, сжимаясь, медленно перемещает брусок с гирей по трибометру (рис. 8), совершая работу против силы трения.

Поясняют, что упругая сила пружины в каждый момент зависит только от величины растяжения пружины. Поэтому и работа, которую совершает эта сила, зависит от растяжения пружины, т. е. от взаимного положения ее витков.

На основе проделанных опытов приходят к выводу, что поднятое над землей тело и деформированная пружина обладают определенной энергией. Величина этой энергии зависит от положения тела (высоты, на которую оно поднято) или взаимного расположения частей одного и того же тела (витков пружины). Поэтому ее называют энергией положения или потенциальной энергией.

ОПЫТ № 5

ИЗМЕНЕНИЕ  ЭНЕРГИИ ПРИ СОВЕРШЕНИИ РАБОТЫ

Оборудование: трибометр; набор грузов; динамометр; песок; метр демонстрационный.

Установку собирают по рисунку 7. В чашку насыпают песок в таком количестве, чтобы при небольшом толчке система начала двигаться приблизительно равномерно. Замечают, что брусок с грузом может двигаться под действием чашки с песком, т.е. под действием поднятого груза.

Для подсчета энергии поднятого груза находят его вес динамометром и расстояние, на которое опустился груз. Для подсчета работы по преодолению силы трения бруска о доску трибометра к нити прикрепляют динамометр и определяют силу тяги, которая при равномерном движении равна силе трения. Подсчитав соответствующие работу и энергию, сравнивают полученные значения и делают вывод.

ОПЫТ № 6

ПЕРЕХОД ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ В КИНЕТИЧЕСКУЮ И ОБРАТНО

Оборудование: грузик с двумя крючками; маятник Максвелла на стержне; гиря массой 1 кг с крючком; пружина от ведерка Архимеда; штатив универсальный; метр демонстрационный; нить.

Многократный переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно демонстрируют с помощью трех маятников: нитяного, пружинного и маятника Максвелла.

1. К штативу подвешивают грузик на нити. Немного выше грузика в штативе укрепляют горизонтально линейку, например  демонстрационный метр (рис. 9).

Отклоняют грузик до уровня метра и обращают внимание учащихся на то, что в этом положении грузик обладает потенциальной энергией, равной работе, совершенной при его подъеме.

 Отпускают грузик и после одного неполного колебания снова его останавливают. Обращают внимание на то, что грузик поднялся на ту же высоту, на которую он был поднят в начале опыта (затухание за одно колебание не учитывается). Поясняют, что при движении грузика вниз его потенциальная энергия постепенно превращалась в кинетическую, а при движении вверх происходило обратное: его кинетическая энергия постепенно превращалась в потенциальную. При этих превращениях полная механическая энергия (т.е. сумма потенциальной и кинетической энергии) осталась неизменной.

Затем грузик отпускают и в течение некоторого времени наблюдают периодический переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно.