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 69/14. РАБОТА СИЛЫ ТРЕНИЯ



 

Цель урока: показать, что трение уменьшает полную механическую энергию замкнутой системы тел, однако ее полная энергия остается неизменной.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:

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

2. Опрос 10 мин.

3. Объяснение 15 мин.

4. Закрепление 15 мин.

5. Задание на дом 2-3 мин.

 

II. Задачи.

1. Трубка с каплей эфира подвешена на легком стержне длиной 1 м. С какой скоростью должна вылететь пробка после подогревания эфира чтобы трубка сделала полный оборот в вертикальной плоскости? Масса пробки 20 г, масса трубки 100 г.

2. Пуля массой m1, летящая горизонтально, попадает в деревянный шар массой m2, висящий на нити длиной , и застревает в нем. При какой минимальной скорости пули шар может сделать один полный оборот в вертикальной плоскости?

3. Найти наибольшую силу давления человека на качели, если его масса 70 кг, а наибольший угол отклонения качелей от вертикали 600.

4. Маленький шарик скатывается с вершины жесткозакрепленной полусферы радиуса R. В какой точке он оторвется от полусферы (демонстрация)?

5. Тело массой М, движущееся со скоростью , налетает на неподвижное тело и после упругого соударения отскакивает от него под углом 900 к первоначальному направлению своего движения со скоростью . Определите массу неподвижного тела.

6. Груз массой 5 кг подвешен к потолку на упругом резиновом шнуре жесткостью 500 Н/м. Грузу дважды сообщают скорость, направленную вертикально вверх. В первом случае эта скорость равна 0,5 м/с, во втором – 2 м/с. Во сколько раз максимальная высота подъема груза во втором случае больше, чем в первом?

7. Два бруска массами 0,5 кг и 1 кг, лежащие на гладком полу, соединены пружиной жесткостью 900 Н/м. Вначале первый брусок упирается в стену, пружина не деформирована и расположена перпендикулярно стене. Второй брусок перемещают на 10 см в сторону первого и отпускают. Найдите максимальную скорость первого бруска в процессе дальнейшего движения.

Вопросы:

1. Можно ли определить скорость пули, выстрелив из винтовки в контейнер с песком?

2. Двум одинаковым телам сообщают равные скорости, направленные под одним и тем же углом к горизонту. Одно тело находится после броска в свободном движении, а другое движется без трения по прямой трубе. Какое тело поднимется на большую высоту?

3. Когда ружье стреляет дальше, когда оно закреплено в станке или когда оно укреплено на подвеске?

4. Когда покоящийся шар приобретает большую скорость от другого такого же шара: при упругом или центральном неупругом ударе?

5. Почему при абсолютно упругом соударении шарика со стенкой импульс шарика изменяется, а кинетическая энергия не меняется?

6. На нити подвешен шарик. Нить приводят в горизонтальное положение и затем отпускают шарик. В какой точке траектории его ускорение направлено вверх; вертикально вниз; горизонтально?

7. На горизонтальной плоскости покоится шар. С ним сталкивается другой шар такой же массы. Удар абсолютно упругий и нецентральный. Определите угол, под которым разлетятся шары после удара.

III. Возникновение силы трения при относительном движении соприкасающихся тел. Направление силы трения скольжения всегда противоположно направлению скорости, а, следовательно, и направлению перемещения. Поэтому работа силы трения скольжения всегда отрицательна(A = – FтрS) и при перемещении тела по замкнутому пути не равна нулю (неконсервативная сила). Работа силы трения покоя может быть как положительной(ходьба, движение автомобиля, кирпич на ленте транспортера), так и отрицательной (спуск с горки без проскальзывания). Если при движении тела работу совершает только сила трения скольжения (рисунок на доске), то для вычисления работы можно воспользоваться теоремой о кинетической энергии.

А = Ап = Ек2 – Ек1 = . Поскольку А< 0, то и

Fтр·S = + Fтр·S (чем больше S, тем меньше Ек2).

Пройдя некоторое расстояние, тело остановится совсем ( ).

= Fтр·Sтр.

Куда делась механическая энергия тела (демонстрация)?! Исчезла?! Другие примеры "исчезновения" механической энергии: падение мяча с высоты h, удар молотком по куску свинца, забивание гвоздя ударом молотка. Нет! Механическая энергия не исчезает, а переходит во внутреннюю энергию!

Для того чтобы сформулировать общий закон сохранения энергии, физикам помимо тепловой пришлось признать существование электрической, химической, ядерной и других видов энергии. При этом было установлено, что полная энергия замкнутой системы, являющейся суммой кинетической, потенциальной и других видов энергии, сохраняется.

Ек1 + Еп1 + (другие виды энергии)1 = Ек2 + Еп2 + (другие виды энергии)2

При любых процессах полная энергия замкнутой системы не увеличивается и не уменьшается. Энергия может превращаться из одного вида в другой и передаваться от одного тела к другому, но ее полная величина остается неизменной.

В нашем примере: Ек1 + Еп1 + U1 = Ек2 + Еп2 +U2 .

 

 

После популярной лекции одна из слушательниц обратилась к лектору с вопросом

- Господин профессор, я поняла, что энергия сохраняется, но где именно?

IV. Задачи.

1. Стальной шарик массой 20 г, падая с высоты 1 м на стальную плиту, отскакивает от нее на высоту 81 см. Определите количество теплоты, выделившееся во время удара.

2. Тело массой 10 кг брошено с высоты 100 м вертикально вниз со скоростью 14 м/с. Определите среднюю силу сопротивления грунта, если тело углубить в песок на 0,2 м. Сопротивление воздуха не учитывать.

3. Поезд массой 2000 т при торможении с ускорением 0,3 м/с2 останавливается спустя 50 с после начала торможения. Какое количество теплоты выделилось при торможении?

4. Ядро толкнули горизонтально, сообщив ему кинетическую энергию 45 Дж. При попадании в песок скорость ядра была направлена под углом 300 к горизонту. Найдите количество теплоты, выделившееся при ударе о песок.

Вопросы:

1. Почем стальной шарик хорошо отскакивает от мраморной плиты и хуже – от асфальта?

2. Ньютон – школьник победил на соревнованиях по прыжкам в длину, потому что выждал момент, когда ветер помогал ему. Почему это удалось?

3. Предложите конструкцию прибора для измерения скорости пуль и снарядов (баллистический маятник).

4. Как зависит длина тормозного пути от скорости движения автомобиля?

5. Во сколько раз возрастает время торможения при увеличении скорости в два раза?

V. § 49, упр.28, № 2-6

1. Определите коэффициент трения бруска о плоскость, не имея динамометра.

2. Изучите центральный удар пятикопеечной монеты массой 2,56 г с однокопеечной монетой массой 1,46 г. Установите, какая доля кинетической энергии налетающей частицы переходит в тепло при столкновении.

Тайна – это всего лишь задача, которую нужно решить.

Вильям Крукс