Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Урок 63/8. РАБОТА ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ



 

Цель урока: Вывести формулу для работы силы тяжести и показать, что сила тяжести – консервативная сила, а гравитационное поле – потенциальное поле. Ввести понятие "потенциальная энергия" и применить его для расчета работы гравитационного поля.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:

План урока: 1. Вступительная часть 1-2 мин.

2. Опрос 10 мин.

3. Объяснение 20 мин.

4. Закрепление 10 мин.

5. Задание на дом 2-3 мин.

 

II. Опрос фундаментальный: 1. Кинетическая энергия. 2. Теорема о кинетической энергии.

Задачи.

1. Вычислите работу силы трения при торможении поезда массой 1200 т до полной остановки, если его скорость в момент выключения двигателя 72 км/ч.

2. Деревянный брус держат вертикально над водой так, что нижним концом он касается поверхности воды. Брусок отпускают, и в момент максимального погружения верхний его конец оказывается на уровне поверхности воды. Пренебрегая трением, определите плотность дерева.

3. Санки, движущиеся поступательно по горизонтальной поверхности льда со скоростью 4 м/с, выезжают на горизонтальный асфальт. Направление движения санок перпендикулярно границе раздела льда и асфальта. Длина полозьев санок 1 м, коэффициент трения об асфальт 0,8. Какой путь пройдут санки по асфальту до полной остановки?

4. Пуля, летящая со скоростью , пробивает несколько одинаковых досок, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. В какой по счету доске застревает пуля, если ее скорость после прохождения первой доски равна

5. Какую скорость имеет пробка из бутылки шампанского сразу после вылета, если ее масса 8 г, внутренний диаметр горлышка бутылки 18 мм, глубина погружения пробки 24 мм, давление в бутылке 3,4 атм, атмосферное давление 1 атм? В начальный момент сила трения равна силе давления.

Вопросы:

1. На гладком столе вращаются два шарика на нити. Один накручивается на цилиндр, а у другого длина нити уменьшается гномом. У какого из шариков кинетическая энергия увеличивается и почему? (Увеличение угловой скорости смерча при его сжатии.)

2. Приведите пример, когда одно тело обладает большей кинетической энергией, но меньшим импульсом, чем другое тело и наоборот.

3. Два шарика разной массы, имеющие одинаковые кинетические энергии, летят навстречу друг другу. В какую сторону они полетят после центрального абсолютно неупругого удара?

4. Мальчик стреляет из пневматического ружья, находясь на платформе поезда, движущегося со скоростью 30 м/с. Скорость вылета пули из ружья также 30 м/с. Будет ли пуля обладать кинетической энергией?

 

III. Можно говорить, что энергия тела обусловлена не только его движением, но и положением в пространстве. Например, поднятое на некоторую высоту тело обладает способностью совершить работу (если его отпустить, то оно упадет на землю и загонит в нее торчащий стержень или колышек).

Работа силы тяжести (гравитационного поля): A = FтS; Fт = mg; S = h1–h2.

A' = mg(h1–h2) = mgh1 – mgh2

A' = mg(h1–h2) = mg(h'1–h'2) – симметрия относительно выбора начала отсчета высот.

Зависит ли работа силы тяжести от вида траектории тела? Движение тела по ступенькам. . При возвращении тела в исходное состояние A' = -mgS.

Вывод: Работа силы тяжести не зависит от вида траектории тела, а по замкнутому пути ("кругосветное путешествие") равна нулю. Сила тяжести - консервативная сила, а гравитационное поле - потенциальное поле!

Консервативные силы: сила тяжести, сила упругости, архимедова сила. Неконсервативные силы: сила трения, сила сопротивления.

Покажем, что тело, поднятое на высоту h, способно совершить работу. Действительно, h = /2g, A' = mgh = . Обладая же кинетической энергией, тело способно совершить работу: А = (кому-нибудь кирпич падал на голову?).

Поднимая тело на высоту h, мы увеличиваем его энергию на mgh, производя работу. Но какая эта энергия?! Кинетическая?! Нет! Эту энергию называют потенциальной энергией! Совершая работу, энергию можно запасать.

Еп = mgh

Выводы:

1. Потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня, поэтому может быть положительной, отрицательной и равной нулю. Если вы решаете задачу и какой-то уровень приняли за нулевой уровень, то менять его в процессе решения задачи нельзя.

А' = Еп1 - Еп2

2. Как видно из формулы, физический смысл имеет изменение потенциальной энергии, поскольку оно связано с работой и определено, чего совсем нельзя сказать о потенциальной энергии.

3. Работа внешней силы при подъеме тела: А = Еп2 - Еп1.

4. Потенциальная энергия поднятого тела - энергия взаимодействия тела с Землей (энергия системы "тело-Земля") или гравитационная потенциальная энергия.

 

IV. Задачи.

1. Груз массой 130 кг поднимается вертикально вверх на высоту 30 м одиночным тросом с ускорением 0,5 g. Вычислите: а) натяжение троса; б) работу, совершаемую тросом над грузом; в) работу, совершаемую над грузом силой тяжести; г) полную работу, совершаемую над грузом; д) конечную скорость груза, считая, что его начальная скорость равна нулю.

2. Какую наименьшую работу нужно совершить, чтобы лежащий на земле длинный однородный столб длины ℓ и массой т поставить вертикально?

V. § 45, 46, упр.25, № 1-3

1. Тело свободно падает с некоторой высоты. Как соотносятся работы, совершаемые гравитационным полем за последовательные одинаковые промежутки времени?

2. За все то коварство и обманы, которые совершил Сизиф на земле, он вынужден вкатывать на высокую, крутую гору громадный камень. Напрягая все силы, трудится Сизиф. Пот градом струится с него от тяжелой работы. Все ближе вершина, еще усилие - и окончен будет труд Сизифа, но вырывается из рук его камень и с шумом катится вниз, поднимая облака пыли. Снова принимается Сизиф за работу. В чем состоит наказание?

 

Самое главное то, чего глазами не увидишь.

Антуан де Сент-Экзюпери