Урок физики в 7 классе
Превращение одного вида механической энергии в другой.
Учитель физики: В.
Тип – урок изучения нового материала.
Цель:
· ввести понятие механическая энергия, познакомить с законом сохранения и превращения энергии;
· развивать умение творчески интерпретировать имеющуюся информацию, обогащать словарный запас учащихся, отрабатывать вычислительные навыки;
· воспитание культуры речи, оформления задач
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания
1. Чему равна потенциальная энергия тела массой 500 г, поднятого на высоту 2 м от поверхности земли?
2. Какая работа совершается при подъеме груза на высоту 12 м с помощью подвижного блока, если сила, с которой действуют на веревку блока, равна 250 Н?
3. По горизонтальному столу катится шарик массой 500 г с постоянной скоростью 20 см/с. Чему равна его кинетическая энергия?
4. Ведро с песком поднимают при помощи неподвижного
блока на высоту 10 м, действуя на веревку силой 250 Н. Определите массу ведра, если КПД установки 98%.
III. Изучение нового материала.
На предыдущем уроке мы познакомились с понятием энергия.
Энергией обладает то тело, которое способно совершить работу.
На какие два вида делится механическая энергия? (Механическая энергия делится на два вида: потенциальная энергия и кинетическая энергия).
Дайте характеристику потенциальной энергии. (Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих тел (или частей одного и того же тела)). Потенциальная энергия тела, поднятого над землей пропорциональна массе этого тела и высоте, на которую это тело поднято.
Что такое кинетическая энергия? (Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает всякое движущееся тело). Кинетическая энергия пропорциональна массе тела и квадрату скорости, с которой это тело двигается.
Как вы думаете, что будет происходить с энергией при падении тела?
Разобрать примеры падения яблока с дерева, мяча с некоторой высоты (Переход потенциальной энергии тела в кинетическую энергию и обратно). Примеры таких переходов энергии:
• Падение воды с плотины на турбину.
• Качающийся маятник.
• Движение пули в стволе ружья и т. д.
Какой вывод можем сделать?
полная механическая энергия тела (сумма кинетической и потенциальной) не меняется или, как говорят по-другому, сохраняется. Это мы называем законом сохранения механической энергии: Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.
Важно помнить, что этот закон выполнен только для замкнутой системы тел. Замкнутая система тел – это та система, в которой не действуют внешние силы.
IV Закрепление
Задача. Найдите потенциальную энергию тела массой 3 кг на высоте 6м и 4м от поверхности земли. Сравните их потенциальные энергии.
Фронтальная беседа:
1. Автомобиль спускается с горы с выключенным двигателем. За счет какой энергии он движется? (За счет потенциальной энергии)
2. Водителю необходимо переехать на автомобиле лужу, где, как он предполагает, илистое дно. Он решает разогнать машину и на большой скорости преодолеть препятствие. Правильно ли его решение? Почему? (Правильно, так как при разгоне автомобиль приобретает большую скорость и дополнительную кинетическую энергию, которая помогает преодолеть лужу)
3. Почему автомашина большой грузоподъемности должна иметь более сильные тормоза, чем малой? (При одинаковых скоростях большегрузный автомобиль, имеющий большую массу, обладает и большей кинетической энергией. А тормоза должны эту энергию «погасить»)
4. Почему иногда автомобиль не может въехать на гору, если он у начала подъема не сделал разгон? (Если автомобиль делает разгон, то он увеличивает этим свою скорость и кинетическую энергию, которая прибавляется к ранее приобретенной. Поэтому он может совершить большую работу)
5. Грузовая и легковая машины с одинаковой скоростью спускаются с одной и той же горы. Какой энергией они обладают в начале, середине и конце пути? У какой машины энергия больше в середине трассы? (Потенциальной; потенциальной и кинетической; кинетической. В середине трассы грузовой автомобиль обладает большей энергией, так как его масса больше)
6. Грузовой и легковой автомобили поднялись на гору и остановились. Какой из них обладает большей механической энергией? (Грузовой; так как у него масса больше, он приобрел, поднявшись на гору, большую потенциальную энергию)
7. При каком условии возможна ситуация: два автомобиля - легковой и грузовой, въезжающие на один и тот же подъем, обладают одинаковой потенциальной энергией? (Если легковой автомобиль будет иметь такую же массу, как грузовой)
8. Одинаковую ли энергию затрачивает автомобиль, двигаясь по сыпучему песку или твердой гладкой дороге? Объясните свой ответ. (Нет, разную. По сыпучему песку - больше, потому что необходимо преодолевать большее сцепление с грунтом)
9. Представьте на миг такую ситуацию: ваш автомобиль движется в условиях невесомости, в мире, где не существует трения и сопротивления среды. Нужно ли совершать работу для изменения скорости его движения? (Да, нужно)
10. На отрезке трассы Нижнегорск - Симферополь автомобиль совершил небольшой спуск, а затем - подъем. Какие превращения механической энергии имели место? Почему удалось сэкономить горючее? (За счет кинетической энергии, приобретенной при спуске, не требовалось сильно разгонять машину для преодоления подъема, поэтому произошла экономия горючего)
11. Какая энергия используется в пневматических тормозных системах автомашины? (Потенциальная энергия сжатого воздуха)
Решение задач.
Задача 1. На какую высоту поднимется тело, подброшенное вертикально вверх, с начальной скоростью 20 м/с? При решении задачи не учитывается сопротивление воздуха.
Дано: | Решение |
V=20 м/c
| Кинетическая энергия, полученная в броске, будет переходить постепенно в потенциальную энергию: Ер =Eк т. е. Сократив на m, получаем Получаем:
|
h=? | Ответ: высота подъема метров |
. 
. Выразим h, получаем:
Задача 2 . Рассчитайте жесткость пружины, если известно, что при растяжении ее на 20 см пружина приобрела потенциальную энергию упругодеформированного Дж.
Дано: | СИ | Решение |
х=20см Ер=20 Дж | 0,2 м | Пружина обладает потенциальной энергией Выразим величину k:
|
k=? | Ответ: Ответ: жесткость пружины равна 1000Н/м |
.
,
Задача 3.(для сильних)
Парашутист массой 70 кг отделился от неподвижно висящего вертолета и, пролетев 150 м до раскрытия парашюта, приобрел скорость 40 м/с. Чему равна работа силы сопротивления воздуха?
Дано: | Решение |
m = 70 кг v0 = 0 м/с v = 40 м/с h = 150 м | За нулевой уровень потенциальной энергии выберем уровень, на котором парашютист приобрел скорость v. Тогда при отделении от вертолета в начальном положении на высоте h полная механическая энергия парашютиста, равна его потенциальной энергии E=Eп = mgh, т. к. его кинетическая энергия на данной высоте равна нулю. Пролетев расстояние s= h, парашютист приобрел кинетическую энергию, а его потенциальная энергия стала равна нулю. Таким образом, во втором положении полная механическая энергия парашютиста равна его кинетической энергии: E = Eк =mqh . Потенциальная энергия парашютиста Eп при отделении от вертолета не равна кинетической Eк, поскольку сила сопротивления воздуха совершает работу^ A = Eк – Eп; A = – mgh. A = – 70 кг•10 м/с2•150 м = –16 100 Дж. Знак «минус» говорит о убыли полной механической энергии. Ответ: A = –16 100 Дж. |
A ? | |
VI. Итог урока.
VII. Домашнее задание: §68, упражнение № 40 (1,2)
Основные порталы (построено редакторами)