Урок 65/10. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ПОЛНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель урока: дать представление о законе сохранения полной механической энергии и сформулировать его.

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: Работа силы упругости.

Задачи.

1. Деформация вертикально расположенной легкой пружины, удерживающей гирю, составляет 4 см. Чтобы увеличить деформацию пружины еще на 50%, медленно надавливая на груз в вертикальном направлении, надо совершить работу 0,3 Дж. Найти жесткость пружины.

2. Брусок массы m покоится на горизонтальной плоскости. К нему прикреплена недеформированная пружина жесткостью k. Какую работу нужно совершить, чтобы сдвинуть с места брусок, растягивая пружину в направлении, составляющем угол α с горизонтом? Коэффициент трения между бруском и плоскостью µ.

3. Пружина жесткости k прикреплена одним концом к неподвижной стенке. На другой ее конец вдоль пружины с начальной скоростью налетает шар массы т. Какова наибольшая деформация сжатия пружины?

Вопросы:

1. Куда девается потенциальная энергия сжатой пружины после того, как ее растворили в кислоте?

2. Когда труднее растянуть пружину на 1 см, когда она не растянута или когда она предварительно растянута?

3. В чем состоит "секрет" спортсменов-ходоков, способных двигаться долго и быстро, не очень утомляясь при этом?

4. Почему плохо стреляют и слишком туго натянутые и слишком слабо натянутые луки? Как подобрать наиболее подходящий лук?

5. Если к грузу, подвешенному на нити, прикладывать силу, медленно нарастающую от нулевого значения, то нить обрывается, когда величина силы достигает значения . При какой минимальной величине силы оборвется нить, если прикладываемая сила мгновенно достигает некоторого значения и в дальнейшем остается неизменной?

III. На прошлом уроке мы получили формулы для измерения работы, производимой силой тяжести и силой упругости. Выяснили, что работа этих сил не зависит от вида траектории (от чего она тогда зависит?), а при перемещении тела по замкнутой траектории равна нулю. Такие силы называют консервативными, в отличие от неконсервативных сил (например, силы трения), работа которых при перемещении тела по замкнутому пути не равна нулю. Ясно, что потенциальная энергия может быть введена только для полей консервативных сил.

Рассмотрим теперь замкнутую систему тел, между которыми действуют только консервативные силы. Примеры: искусственный спутник Земли, сталкивающиеся шары. При взаимодействии этих тел изменяются их координаты и скорости, кинетическая и потенциальная энергии. Если, например, тело падает в поле тяготения Земли, то система, состоящая из тела и Земли, замкнутая и консервативная (движение Земли не учитывается).

А^' = Е_п1 - Е_п2 - работа консервативной силы.

А_пол = Е_к2 -Е_к1 - теорема о кинетической энергии.

А^' = А_пол Е_п1 - Е_п2 = Е_к2 -Е_к1

Е_к1 + Е_п1 = Е_к2 + Е_п2 = Е = пост.

Вывод: Сумма кинетической и потенциальной энергии тел (полная механическая энергия) замкнутой консервативной системы остается неизменной (Лейбниц), какие бы процессы не происходили в ней. Закон сохранения энергии связан с однородностью времени.

Пример 1. Если тело падает с высоты h без начальной скорости, то его скорость в конце падения (показать). .

Поиск по сайту: