Мальчик завел ключиком игрушечный автомобиль потенциальная энергия

Обновлено: 16.05.2024

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

ШКАТУЛКА КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ
РАБОТА, МОЩНОСТЬ, ЭНЕРГИЯ

Задача №1
Гвоздь забили в бревно, затем вытащили его. Одинаковую ли при этом совершили механическую работу?

Ответ: При забивании гвоздя совершили большую работу, так как нужно было не только преодолевать силу трения, но и разрывать волокна дерева.

Задача №2
Совершает ли механическую работу по перемещению поезда, движущегося равномерно по прямому пути, ветер, дующий в направлении, перпендикулярном направлению перемещения поезда?

Ответ: Нет.

Задача №3
Тренируясь, штангист «взял» в рывке штангу. Одинаковые ли механические работы были произведены силой, приложенной к штанге, на первой и второй половине её подъёма?

Ответ: На первой половине пути подъёма была произведена большая механическая работа, так как в начале поднятия приложенная к штанге сила была большей её веса. Объясните почему ;-)

Задача №4
Два мальчика, соревнуясь в перетягивании каната, тянут его в разные стороны. Один из них перетянул канат на себя. Сравните механические работы сил, приложенных к канату.

Ответ: Работы сил, приложенных к канату одинаковы. Силы, приложенные к канату одинаковы. У одного мальчика направление силы, приложенной к канату, совпадает с направлением его перемещения, а у другого – противоположно. Поскольку пути, на которых действую силы, одинаковы, то работы этих сил равны. В данном случае можно сказать, что работы, совершённые мальчиками, одинаковы, но направлены в разные стороны.

Задача №5
Производит ли человек механическую работу, входя на лестнице на верхний этаж здания? Производит ли человек механическую работу, поднимаясь на туже высоту на лифте?

Задача №6
Изменится ли работа, производимая двигателем эскалатора, если человек, стоящий на равномерно движущейся вверх лестнице эскалатора, начнёт сам равномерно подниматься по ней?

Ответ: Да, работа уменьшится. Как неподвижно стоящий, так и равномерно движущийся по эскалатору человек оказывает на эскалатор одинаковую силу давления, равную своему весу. Поэтому поведение человека, описанное в условии задачи, на силе двигателей эскалатора, совершающей работу по подъёму лестницы и человека, никак не отразится. Между тем, двигаясь, человек совершает некоторую работу по своему подъёму и раньше достигнет верха эскалатора. Следовательно, двигатели эскалатора произведут меньшую работу при подъёме движущегося человека, чем при подъёме неподвижно стоящего.

Задача №7
Может ли механическую работу совершить сила трения покоя?

Ответ: Может. Показать это можно на следующем примере. На полу железнодорожного вагона стоит груз. Поезд начал двигаться. Груз под действием силы трения, действующей между ним и полом, переместится вместе с вагоном, не двигаясь относительно него. После того как вагон переместится на некоторое расстояние, груз приобретёт энергию. Эту энергию он, очевидно, приобрёл за счёт работы, совершённой силой трения покоя.

Задача №8
Трактор тянет сеялку по горизонтальному участку поля. По преодолении какой силы трактор совершает работу?

Ответ: По преодолению силы сопротивления почвы.

Для любознательных: Понятие работы как физической величины, введённое в механике, только до известной степени согласуется с представлением о работе в житейском смысле. Действительно, например, работа грузчика по подъёму тяжести расценивается тем больше, чем больше поднимаемый груз и чем на большую высоту он должен быть поднят.

Однако с той же житейской точки зрения мы склонны называть «физической работой» всякую деятельность человека, при которой он совершает известные физические усилия. Но, согласно даваемому в механике определению, эта деятельность может и не сопровождаться работой. В известном мифе об Атласе, поддерживающем на своих плечах небесный свод, люди имели в виду усилия, необходимые для поддержания огромной тяжести, и расценивали эти усилия как колоссальную работу. Для механики же здесь нет работы, и мышцы Атласа могли бы быть попросту заменены прочной колонной.

Атлас или Атлант – в древнегреческой мифологии могучий титан, держащий на плечах небесный свод. Является символом выносливости и терпения.
Геспериды – в древнегреческой мифологии нимфы, дочери Геспера – Вечерней Звезды и Нюкты – Ночи, охраняющие золотые яблоки.
Джон Сингер Сарджент (John Singer Sargent; 12.01.1856–15.04.1925) – американский художник, мастер портрета.

Задача №9
Судно перешло из реки в море. При этом мощность, развиваемая двигателями, и число оборотов винта не изменилась. Изменилась ли скорость движения судна относительно воды? (Вязкость речной и морской воды считать одинаковой.)

Ответ: Скорость движения судна в морской воде увеличилась. Плотность морской воды больше плотности пресной, поэтому глубина погружения судна в воду уменьшится. Следовательно, уменьшится сопротивление воды движению судна.

Задача №10
Наблюдая за лодкой, ведущей на буксире другую такую же, можно заметить, что буксирный канат бывает натянут не всё время. Объясните причину этого явления, учитывая, что мощность, развиваемая буксиром, постоянна.

Ответ: Предположим, что в некоторый момент времени канат не натянут (например, из-за того, что буксир попал на волну и потерял при этом скорость). При ненатянутом канате скорость буксируемой лодки вследствие сопротивления воды будет уменьшаться, а скорость буксира увеличиваться благодаря работе двигателя. Канат при этом будет натягиваться. Натяжение каната вызывает увеличение скорости буксируемой лодки и, в свою очередь, уменьшение скорости буксира. Натяжение каната убывает, и весь процесс повторяется снова.

Задача №11
Измениться ли мощность, развиваемая двигателями эскалатора, если мальчик, стоящий на движущейся вверх лестнице эскалатора, начнёт подниматься по эскалатору с постоянной скоростью?

Ответ: Не изменится. Работа двигателей эскалатора, оттого, что мальчик движется по нему, уменьшится, а меньшую работу двигатели совершат соответственно за меньшее время.

Для любознательных: Первый в мире эскалатор установили в 1894 году в парке Кони-Айленд (Нью-Йорк) как аттракцион для туристов. Его называли «наклонный подъёмник». Спроектировал эскалатор американский изобретатель Джесси Рено. Поначалу на специальной раме двигался ленточный конвейер с площадкой, наклонённой к земле под углом 30°. Но это было опасным для пассажиров. Тогда Рено заменил наклонную площадку ступеньками. Несколько позже их снабдили поручнями. В 1911 году в Лондоне станцию метрополитена "Earl's Court" впервые снабдили эскалатором.

Задача №12
Кто развивает большую мощность: медленно поднимающийся по лестнице человек или спортсмен той же массы, совершающий прыжок с шестом?

Ответ: Большую мощность развивает спортсмен, прыгающий с шестом, так как он совершает работу за меньшее время, чем медленно поднимающийся по лестнице человек.

Задача №13
Под действием груза пружина, подвешенная вертикально, растянулась. Как изменятся потенциальная энергия пружины, если её: а) нагревать; б) охлаждать?

Ответ: а) Потенциальная энергия пружины при её нагревании будет уменьшаться; б) при охлаждении будет увеличиваться. Напряжённое состояние пружины при нагревании уменьшается (при значительном нагревании может произойти отжиг и пружина вообще потеряет способность восстанавливать свою первоначальную форму). При охлаждении напряжённое состояние пружины увеличивается.

Задача №14
Механические часы нужно периодически заводить (обычно один раз в сутки). Почему?

Задача №15
За счёт, какой энергии работают стенные часы с гиревым заводом?

Задача №16
Одинакова ли энергия ходовой пружины настенных часов во вторник и в субботу, если часы заводятся регулярно каждый понедельник?

Задача №17
За счёт какой энергии совершается работа по подъёму аэростата?

Ответ: За счёт потенциальной энергии сжатого воздуха атмосферы (внизу у основания аэростата воздух сжат больше, чем у его вершины).

Задача №18
Аэростат, наполненный водородом, поднялся в стратосферу. За счёт чего увеличилась его потенциальная энергия?

Ответ: За счёт уменьшения потенциальной энергии воздуха.

Задача №19
Ежегодно по рекам сплавляется огромное количество леса. За счёт, какой энергии выполняется эта большая работа?

Задача №20
Где потенциальная энергия каждого кубического метра воды в реке больше – у её истоков или в устье?

Задача №21
В какой реке горной или равнинной – каждый кубометр текущей воды обладает большей кинетической энергией?

Задача №22
Какую роль в технике играют плотины?

Задача №23
Почему скорость воды, выходящей из гидротурбины, меньше, чем входящей?

Ответ: Скорость выходящей из турбины воды становится меньше, так как гидротурбина совершает работу за счёт убывания кинетической энергии потока воды.

. Задача №25
Каков источник энергии, за счёт которой производится помол зерна на ветряной мельнице?

Задача №26
Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?

Ответ: Да. Потенциальная энергия зависит от выбора начального уровня. Задача №27
Для того чтобы дверь сама закрывалась, к ней прикрепляют пружину. За счёт, какой энергии совершается работа при открывании и закрывании такой двери?

Задача №28
Предположим, что некотором районе на поверхности Луны твёрдость и плотность грунта совпадают с твёрдостью и плотностью грунта в данном месте на Земле. Где легче копать лопатой: на Земле или на Луне?

Ответ: На Земле. Следует учесть, что успех работы зависит от давления лопаты на грунт.

Задача №29
Со дна водоёма всплыл пузырёк газа. За счёт чего увеличилась его потенциальная энергия?

Ответ: За счёт уменьшения потенциальной энергии воды.

Задача №30
Мыльный пузырь лопнул. Исчезла ли энергия, затраченная на выдувание пузыря?

Ответ: В основном энергия израсходовалась на работу по разрыву и дроблению пузыря на мелкие частицы и на работу по расширению воздуха, находившегося в нём.

Эдвард Антун Портилье (Edward Antoon Portielje; 08.02.1861–18.12.1949) – бельгийский жанровый живописец.

Задача №31
Когда и почему двигатель автомобиля развивает большую мощность: при разгоне или равномерном движении с достигнутой при разгоне скоростью?

Ответ: При разгоне мощность двигателя автомобиля должна быть больше, так как энергия затрачивается не только на работу по преодолению силы трения и силы давления встречного воздуха, но и на приобретение автомобилем кинетической энергии.

Задача №32
Автомобиль спускается с горы с выключенным двигателем. За счёт, какой энергии движется при этом автомобиль?

Задача №33
Водителю необходимо переехать на автомобиле лужу с илистым дном. Он решил разогнать автомобиль и на большой скорости преодолеть её. Правильно ли он поступил?

Ответ: Разогнавшись, автомобиль преодолевает лужу за счёт накопленной кинетической энергии.

Задача №34
Одинакова ли сила тяги электровоза во время равномерного движения поезда по горизонтальному участку пути и в тот момент, когда поезд трогается с места?

Задача №35
Какая энергия используется в пневматических тормозных системах автобусов, трамваев и других транспортных средствах?

Ответ: Потенциальная энергия сжатого воздуха.

Задача №36
Почему тяжелая автомашина должна иметь более сильные тормоза, чем более лёгкая?

Ответ: При одинаковых скоростях тело, имеющее большую массу, обладает и большей кинетической энергией.

Задача №37
Почему иногда автомобиль не может въехать на гору, если он у начала подъёма не сделал разгон (не приобрёл значительной скорости)?

Ответ: Если машина делает разгон, то к механической энергии, вырабатываемой двигателем в данное время, прибавляется ранее приобретённая кинетическая энергия самого автомобиля.

Задача №38
Заводной игрушечный автомобиль пришёл в движение. Откуда он приобрёл кинетическую энергию?

Задача №39
За счёт, какой энергии движутся санки, скатывающиеся с горы? Какое превращение энергии из одного вида в другой вид при этом происходит?

Задача №40
Фарфоровая чашка упала на пол и разбилась. За счёт, какой энергии совершена в этом случае работа разрушения?

Задача №41
При изгибании упругой стальной пластинки совершена работа. Какой вид энергии приобретает пластинка в результате этого?

Задача №43
По краям гоночных мотоциклетных трасс в местах очень крутых поворотов укладывают пенопластовые плиты. Объясните назначение и действие этих плит.

Ответ: Пенопластовые плиты плавно гасят скорость гонщика при столкновении, не травмируя его. Таким образом, кинетическая энергия гонщика преобразуется в энергию деформации плит.

Задача №44
Опишите превращения энергии, происходящие при стрельбе из лука.

Задача №45
Как изменится движение пули, если на её пути встретится доска, которую она пробивает? Сохранится ли при этом неизменной кинетическая энергия пули? Не противоречит ли закону сохранения энергии изменение кинетической энергии при пробивании пулей доски?

Ответ: Пробивая доску, пуля совершает работу против сил трения за счёт изменения своей кинетической энергии. Скорость пули уменьшается. Противоречия с законом сохранения энергии нет, так как пуля и доска при этом нагреваются.

Задача №46
Резиновый мяч упал на пол и подскочил вверх. Какие превращения энергии произошли при этом?

Задача №47
С помощью понтонов поднимают затонувший корабль со дна моря. За счёт какой энергии происходит этот подъём?

Ответ: Подъём корабля совершается за счёт потенциальной энергии сжатого воздуха.

Задача №48
Ледокол колет только тонкий лёд. Чаще он вползает на ледяное поле и проваливает его своей тяжестью. За счёт, какой энергии в этом случае совершается работа по разрушению льда?

Задача №49
Какой ветер, зимний или летний, при одной и той же скорости обладает большей мощностью?

Ответ: Так как зимой воздух плотнее, чем летом, а кинетическая энергия тела зависит от массы, то зимой при той же скорости (и других равных условиях) ветер обладает большей мощностью.

16 Потенциальные энергии тел, показанных на рисунке, находятся в соотношении;
17 Шофер управляет умеренно передвигающимся автомобилем. Меньшей кинетической энергией он владеет относительно:
(1) nbsp;nbsp;трассы
(2) nbsp;nbsp;пешехода, идущего навстречу автомобилю
3 автомобиля, движущемуся в ту же сторону с наименьшей скоростью 4 автомобиля, передвигающегося в оборотном направлении с той же скоростью
18 Мячик подняли над поверхностью Земли. Для увеличения его кинетической энергии мячик необходимо:
(1) nbsp;nbsp;поднять выше (3) nbsp;опустить ниже
2) nbsp;nbsp;nbsp;отпустить (4) nbsp;nbsp;подогреть
19 Как меняются возможная и кинетическая энергии тела при падении камня на землю?
1 nbsp;nbsp;Кинетическая энергия камни убавляется, возможная возрастает, 2 nbsp;nbsp;Потенциальная энергия камня убавляется, кинетическая возрастает.
nbsp;3 Никаких конфигураций энергии не происходит.
4 Кинетическая энергия не меняется, потенциальная энергия вырастает.
20 Монетка, подброшенная ввысь, падает обратно в ладонь.
Её потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая возрастает:
(1) nbsp;nbsp;при движении сверху вниз
(2) nbsp;nbsp;при движении снизу ввысь
(3) nbsp;nbsp;на любом участке линии движения
21 Мальчик завёл ключиком игрушечный автомобиль. Пружина стала обладать механической энергией. Какое перевоплощение энергии происходит при движении автомобиля?
1 nbsp;nbsp;Кинетическая энергия автомобиля превращается в потенциальную
энергию пружины. (2) nbsp;nbsp;Возможная энергия пружины превращается в кинетическую
энергию автомобиля.
(3) nbsp;nbsp;Никаких перевоплощений энергии не происходит. (4) nbsp;nbsp;Возможная энергия пружины преобразуется в потенциальную
энергию автомобиля.
22 При движении маятника из точки В в точку А:
(1) nbsp;nbsp;кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию
(2) nbsp;nbsp;потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию
(3) nbsp;nbsp;никаких перевоплощений энергии не происходит
(4) nbsp;nbsp;кинетическая энергия не меняется, возможная энергия вырастает
23 Монетка, подброшенная вверх, падает назад в ладонь. Её возможная и кинетическая энергии увеличиваются:
(1) при движении сверху вниз (2) при движении снизу ввысь на любом участке линии движения

Механическая энергия
Потенциальная энергия
(энергия взаимодействия)
Кинетическая энергия
(энергия движения)
- тело, находящееся на
некоторой высоте
- любое движущееся
тело.
Еп mgh
- упруго деформированное тело.
k ( ) 2
Еп
2
Екин
m 2
2

Полная механическая энергия (Е) - это сумма
потенциальной и кинетической энергии
Е Еп Ек
Каким видом энергии
обладает летящий самолет?
Закон сохранения механической энергии:
полная механическая энергия тела, на
которое не действуют силы трения, в
процессе его движения остается постоянной.

Закон сохранения механической энергии
При падении шарика потенциальная
энергия переходит в кинетическую.
Полная механическая энергия тела,
на которое не действуют силы
трения, в процессе его движения
остается постоянной.
Еп1 + Ек1 = Еп2 + Ек2
h0
v
h
Полная
механическая
энергия тела в
момент времени
t1
Полная
механическая
энергия тела в
момент времени
t2

Закон сохранения энергии
Энергия никуда не исчезает и не возникает
"из ничего"; она только переходит от одного
тела к другому или превращается из одного
вида в другой.

Превращение одного вида
механической энергии в другой
При падении воды
с плотины
потенциальная
энергия
превращается в
кинетическую

Превращение одного вида
механической энергии в другой
Падающая вода вращает лопасти мельницы,
которая перемалывает зерна в муку.
В физике говорят, что падающая вода обладает
энергией, за счет которой совершает работу.

1
1. Какими видами
механической
энергии обладает
мяч в 1, 2, и 3
положениях?
2. Какие превращения
энергии происходят
при падении мяча
с высоты h1?
h1
1 0
2
2
h2
3
h3 0
3

Ответьте на вопросы:
1. Какие из обозначенных на рисунке
тел обладают потенциальной энергией?
А) только 1
Б) только 1 и 2
В) только 1 и 3
Г) 1,2 и 3

2. Потенциальная энергия тела тем
больше…
А) чем больше скорость тела
Б) чем выше расположение тела над землей
В) чем сильнее сжато или растянуто тело
Г) чем сильнее нагрето тело

3) Мяч подняли над Землей. Для
увеличения его потенциальной
энергии мячик нужно…
А) поднять выше
Б) не удерживать(отпустить)
В) опустить ниже
Г) нагреть

4) В каком из нижеуказанных соотношений
находятся потенциальные энергии тел,
показанных на рисунке?
А) Е1 > Е2 > Е3
Б) Е1 = Е2 < Е3
В) Е1 = Е3 < Е2
Г) Е1 = Е2 > Е3

5. Наличие у тел потенциальной энергии
объясняется…
А) взаимодействием тел или частей тела
Б) взаимодействием молекул вещества
В) движением тела

6. Наличие у тел кинетической энергии
объясняется…
1)) взаимодействием тел или частей тела
2) взаимодействием молекул вещества
3) движением тела

7. В какой из нижеприведенных
ситуаций, потенциальная энергия
тела увеличивается?
А) в пружине заводимых часов
Б) у тела спускаемого с горы
В) у ракеты, при снижении
относительно поверхности Земли

8. Камень падает на землю. Какие
превращения энергии при этом происходят?
1) кинетическая энергия камня
превращается в его потенциальную
энергию
2) потенциальная энергия камня
превращается в его кинетическую
энергию
3) никаких превращений энергии не
происходит

9) Мальчик завёл ключиком игрушечный
автомобиль. Пружина стала обладать
механической энергией. Какой переход энергии происходит при движении автомобиля ?
1) кинетическая энергия превращается в
потенциальную энергию
2) потенциальная энергия превращается в
кинетическую энергию
3) никаких превращений энергии не
происходит

10) Какие превращения энергии при движении
маятника из точки В в точку А?
1) кинетическая энергия
превращается в
потенциальную энергию
2) потенциальная энергия
превращается в
кинетическую энергию
3) никаких превращений
энергии не происходит

11. Сосулька падает с крыши дома. Считая,
что сопротивлением воздуха можно
пренебречь, укажите все правильные
утверждения.
1). Потенциальная энергия сосульки в
конце падения максимальна.
2). Кинетическая энергия сосульки при
падении не изменяется.
3). Полная механическая энергия
сосульки сохраняется.

12. Теннисный шарик падает на стальную
плиту и подскакивает на такую же высоту. На
каком участке траектории его и
потенциальная, и кинетическая
увеличивается?
1) при движении от верхней точки траектории вниз
2) при движении от нижней точки траектории вверх
3) на любом участке траектории
4) такого участка нет

13. Теннисный шарик падает на стальную
плиту и подскакивает на такую же высоту.
На каком участке траектории его
потенциальная энергия увеличивается, а
кинетическая уменьшается?
1) при движении от верхней точки траектории вниз
2) при движении от нижней точки траектории вверх
3) на любом участке траектории
4) такого участка нет

23. 14. Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг на высоту 3 м. Насколько изменилась потенциальная энергия мяча?

24. 15. Потенциальная энергия взаимодействия с Землей гири массой 5 кг увеличилась на 75 Дж. Это произошло в результате того, что

15. Потенциальная энергия взаимодействия с
Землей гири массой 5 кг увеличилась на 75 Дж.
Это произошло в результате того, что гирю…
1.подняли на 1,5 м
2.опустили на 1,5м
3.подняли на 7 м
4.опустили на 7 м

16.Энергия, которой обладает тело
вследствие своего движения,
называется.
1) потенциальной энергией.
2) кинетической энергией.

17. Какой механической энергией
относительно Земли обладает космический
корабль, движущийся по орбите?
1) Кинетической.
2) Потенциальной.
3) Потенциальной и кинетической.

23. 14. Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг на высоту 3 м. Насколько изменилась потенциальная энергия мяча?

24. 15. Потенциальная энергия взаимодействия с Землей гири массой 5 кг увеличилась на 75 Дж. Это произошло в результате того, что

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Урок физики в 8 классе по теме

«Превращение одного вида механической энергии в другой. Методы измерения работы, мощности и энергии»

Учитель физики Ясеновской гимназии №2 Жуковская О.В.

Цели :

Образовательная : познакомиться на примерах с превращением одного вида механической энергии в другой, познакомиться с законом сохранения механической энергии, законом сохранения энергии в природе, применением закона сохранения энергии.

Развивать внимание, память, мышление, любознательность, умение использовать ресурсы Интернета.

Воспитывать чувство ответственности за сохранение окружающей среды, положительную мотивацию к учению.

Тип урока : изучение нового материала.

I. Организационный момент.

На прошлом уроке мы изучили отдельно потенциальную энергию и кинетическую энергию.

Вопросы для повторения

- Что понимают под энергией?

- Какие виды механической энергии вы знаете?

- От чего зависит величина потенциальной энергии тела, поднятого над землей?

- От чего зависит кинетическая энергия тела?

- Какой энергией, относительно земли обладает летящей самолет?

- Какой энергией обладает падающее тело?

II. Изложение нового материала.

1. Примеры превращения двух видов механической энергии, закон сохранения энергии.

1). Движение тела по наклонной плоскости.

Предлагается пронаблюдать превращение одного вида механической энергии в другой на примере движения металлического цилиндра по наклонной плоскости.

На подставку штатива положили пластмассовую линейку, чтобы получить наклонную плоскость. У основания наклонной плоскости, на небольшом расстоянии положили брусок. На вершину наклонной плоскости положили цилиндр и отпустили его. Цилиндр, скатывается с наклонной плоскости, ударяется о брусок и перемещает его.

Предлагается ответить на вопросы:

Какой энергией обладает цилиндр, поднятый на высоту наклонной плоскости относительно стола? (Потенциальной.)

Потенциальная энергия цилиндра при движении по наклонной плоскости превращается в(кинетическую) энергию.

У основания наклонной плоскости относительно стола цилиндр обладает (нулевой потенциальной и максимальной кинетической) энергией.

За счет чего цилиндр приобретает потенциальную энергию при подъеме на вершину наклонной плоскости? (E _п =mgh. За счет поднятия над поверхностью стола на высоту наклонной плоскости h.)

При движении цилиндра по наклонной плоскости вниз потенциальная энергия уменьшается. Что при этом происходит? (Высота цилиндра над поверхностью стола уменьшается и у основания наклонной плоскости равна 0. Потенциальная энергия цилиндра равна 0.)

Что происходит с кинетической энергией цилиндра при его движении вниз по наклонной плоскости? (E _к =mv 2 /2. При движении вниз по наклонной плоскости скорость цилиндра увеличивается и его кинетическая энергия увеличивается. У основания наклонной плоскости скорость максимальная и кинетическая энергия максимальная.)

Сделайте вывод о превращении механической энергии цилиндра при его движении по наклонной плоскости. (Произошло постепенное преобразование потенциальной энергии в кинетическую энергию. У основания наклонной плоскости вся потенциальная энергия перешла в кинетическую энергию.)

В идеале, если бы не было потерь энергии на преодоление силы трения, сопротивление воздуха, потенциальная энергия цилиндра до начала движения и кинетическая энергия в конце были бы равны E _п =E _к. . В промежуточных точках полная механическая энергия цилиндра остается постоянной E=E _п +E _к. В этом состоит закон превращения одного вида механической энергии в другой вид, закон сохранения механической энергии.

2). Колебание маятника.

Предлагается пронаблюдать опыт - превращение потенциальной энергии в кинетическую (и обратно) при колебании маятника.

Подвесили шарик на нити к опоре, получится маятник. Если шарик отклонить в сторону, поднять на некоторую высоту и отпустить, то шарик качнется в другую сторону, пройдет серединную точку и отклонится в другую сторону. Маятник совершает колебания.

Нужно ответить на вопросы:

Какие превращения энергии происходят при колебаниях маятника? (При движении вниз под действием силы тяжести потенциальная энергия шарика уменьшается, кинетическая энергия возрастает, потенциальная энергия превращается в кинетическую.)

В каком положении маятник имеет наибольшую потенциальную энергию? (В верхней крайней точке, когда высота максимальная.)

Наименьшую потенциальную энергию? (При прохождении нижней, серединной точки, когда высота минимальная.)

В каком положении маятник имеет наибольшую кинетическую энергию? (В нижней, серединной точке. когда скорость максимальная.)

Наименьшую кинетическую энергию? (В верхней крайней точке, когда скорость нулевая.)

Сделайте вывод о превращении и сохранении энергии при колебательном движении. (В нижней точке шарик обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять качнуться почти до прежней высоты. При движении вверх, кинетическая энергия превращается в потенциальную. Поднявшись вверх, шарик вновь качнется вниз, а затем снова вверх. Периодически два вида механической энергии переходят друг в друга. Общая механическая энергия маятника сохраняется.)

3). Удар резинового мячика об пол.

Еще один опыт - пример превращения потенциальной энергии в кинетическую для шарика, который бросают с какой-то высоты над уровнем стола.

Эти опыты демонстрируют закон сохранения механической энергии: «Энергия при механических процессах превращается из одного вида в другой и сохраняется неизменной для замкнутой системы тел».

Замкнутой системой называют тела, которые условно считают изолированными от других воздействий. Если еще учесть другие посторонние воздействия – силу трения и др., то получится более сложная система. Поэтому условно ограничивают тела, которые рассматривают и называют эту систему тел замкнутой.

Вернемся к нашему опыту движения металлического цилиндра по наклонной плоскости. Цилиндр, скатившись по наклонной плоскости, ударяется о брусок и перемещает его. Энергия может передаваться от одного тела к другому. Закон превращения одного вида механической энергии в другой касается не только одного движущегося тела, но и нескольких взаимодействующих тел.

С таким превращением энергии мы встречаемся не только в механических процессах, но и более широко во всех явлениях природы. Механическая энергия может переходить и в другие виды энергии – тепловую, электрическую, причем полная энергия замкнутой системы остается постоянной. В этом состоит более общий закон сохранения энергии в природе: «Полная энергия замкнутой системы остается постоянной при всех изменениях, происходящих внутри этой системы». Закон сохранения энергии является фундаментальным законом природы: «Энергия не создается и не уничтожается, а только переходит от одного тела к другому, превращается из одного вида в другой». Такое превращение различных видов энергии в природе используется в технике.

2. Решение задачи на превращение энергии.

«Мяч массой 5 кг свободно падает на землю с высоты 5 м. Определите кинетическую энергию и скорость мяча в момент удара о землю.»

Объяснение решения задачи: Для нахождения кинетической энергии есть масса тела, а скорости нет. Используем закон сохранения механической энергии. Когда мяч находился на высоте h над землей он обладал потенциальной энергией и вся потенциальная энергия при падении мяча перешла в кинетическую. E_к=E_п=mgh=5х10х5=250 Дж. Скорость находим из формулы кинетической энергии E_к=mv 2 /2, v 2 =2E_к/m, v= = =100 Дж.

На следующем уроке будем мы решать задачи на примеры тел, обладающих одновременно кинетической и потенциальной энергией.

Закон сохранения механической энергии касается проблемы создания вечного двигателя.

III. Закрепление материала.

1. Камень падает на землю. Какие превращения энергии происходят?

- кинетическая энергия камня превращается в его потенциальную энергию,

- потенциальная энергия камня превращается в его кинетическую энергию,

- никаких превращений энергии не происходит.

2. Мальчик завел ключиком игрушечный автомобиль. Пружина стала обладать механической энергией. Какой переход энергии происходит при движении автомобиля?

- кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию,

- потенциальная энергия камня превращается в кинетическую энергию,

- никаких превращений энергии не происходит.

3. Какие превращения энергии происходят при движении маятника из точки В в точку А?

- кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию,

- потенциальная энергия камня превращается в кинетическую энергию,

- никаких превращений энергии не происходит.

4. Теннисный шарик падает на стальную плиту и подскакивает на такую же высоту. На каком участке траектории его потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая уменьшается?

- при движении от верхней точки траектории вниз,

- при движении от нижней точки траектории вверх,

- на любом участке траектории,

- такого участка траектории не имеется.

IV. Подведение итогов.

С помощью различных опытов мы познакомились с превращением и сохранением механической энергии. Познакомились с законом превращения и сохранения энергии в природе. Применением закона сохранения энергии в технике, для решения задач. На следующем уроке мы продолжим решать задачи на превращение и сохранение энергии.

Домашнее задание : учебник физики 8 класс, Е.В. Коршак, А.И. Ляшенко, В.Ф. Савченко параграф 45, 46

Подготовить доклад двум ученикам на тему:

«Энергия движущейся воды и ветра» - О гидравлических и ветряных двигателях, об использовании экологически чистых источников энергии, создании экологически чистых двигателей

«Механический вечный двигатель» - о многочисленных безуспешных попытках создания механических устройств, которые после запуска могли бы совершать работу неограниченно долгое время.

Читайте также: