Изучение закона сохранения механической энергии

Задачи

Образовательные:

· Формировать знания, умения, навыки по теме «Работа силы. Законы сохранения в механике»

· Обобщить и систематизировать знания учащихся по теме «Работа силы. Законы сохранения в механике»

· Осуществлять подготовку к итоговой аттестации, в ходе повторения ранее изученных тем

Воспитательная:

· Воспитывать самостоятельность через организацию самостоятельной работы на уроках

· Воспитывать стремление к овладению знаниями, к поиску интересных фактов

· Воспитывать внимательность, аккуратность

 

Развивающие:

· Формировать у учащихся оценочные умения, критическое отношение к уровню своей подготовки через самопроверку выполняемых на уроке заданий

· Развивать умение отбирать необходимые знания из большого объема информации, умение обобщать факты, делать выводы (составить по прошедшей теме схему-конспект, в которой отражены все понятия, явления и законы данного раздела и их взаимосвязь)

· Совершенствовать навыки самостоятельной работы (самостоятельное решение задач)

 

Основные подтемы

Структурно-логический анализ темы

Основные подтемы.

Закон сохранения энергии

§ 43. Работа силы

§ 44. Мощность

§ 45. Энергия

§ 46. Кинетическая энергия и ее изменение

§ 47. Работа силы тяжести

§ 48. Работа силы упругости

§ 49. Потенциальная энергия

§ 50. Закон сохранения энергии в механике

§ 51. Уменьшение механической энергии системы под действием сил трения

Тематическое планирование базового и профильного уровня

по физике 10 класс (2ч./нед. и 5ч./нед.)

РАЗДЕЛЫ КУРСА ФИЗИКИ	Кол-во часов (базовый уровень)	Кол-во часов (профильный уровень)
10 класс
Законы сохранения в механике

В данной теме вводятся следующие формулы:

Здесь А- работа, F – модуль силы, совершающей работу, S – модуль перемещения, α – угол между векторами силы и перемещения, k – жесткость, х – деформация, N – мощность, v – скорость, t – время.

В формулах совершает работу или развивает мощность некоторое тело, которое действует на данное тело с определенной силой F. Это может быть сила тяги или сила натяжения или сила трения и т.д., но не равнодействующая всех сил, действующих на данное тело.

 

При изучении темы «Работа силы. Законы сохранения в механике» вводятся следующие понятия:

Физические понятия: Механическая работа, мощность, энергия, кинетическая энергия, потенциальная энергия, работа силы тяжести, работа силы упругости, абсолютно упругий удар, абсолютно неупругий удар.

Законы: закон сохранения импульса, закон сохранения энергии.

Фронтальные лабораторные работы

Изучение закона сохранения механической энергии

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины, сравнить два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный, линейка, груз массой m на нити длинной l, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и кисточка.

Задача

Шофер выключил двигатель в тот момент, когда скорость автомобиля была Через ∆t = 2 c скорость автомобиля упала до Чему был равен импульс автомобиля в момент выключения двигателя? Чему равно изменение импульса автомобиля ∆p? Чему равен импульс силы сопротивления движению автомобиля ? Сила сопротивления движению в течение времени ∆t была постоянна и составляет

Дано: ∆t = 2 c -? ∆p-? -?

Решение: Согласно определению импульса силы он равен произведению силы, действовавшей на тело в течение времени ∆t, и этого промежутка времени, поэтому импульс силы сопротивления мы находим сразу, поскольку и сила сопротивления, и промежуток времени, в течение которого она действовала, нам известны.

Согласно основному уравнению динамики импульс силы, действовавшей на тело , равен изменению импульса этого тела, значит, ∆p = .

Изменение импульса ∆p равно разности конечного p импульса и начального . По определению импульса и , где m-масса автомобиля.

Учтем, что изменение импульса ∆p меньше нуля, ведь конечная скорость меньше начальной. Тогда -∆p = - , откуда масса автомобиля

.

Теперь найдем и начальный импульс автомобиля

Подставив данные в уравнения получим:

∆p = = 1,2 Н∙с,

кг

Ответ: ∆p = = 1,2 Н∙с, кг

Качественная задача:

Зачем велосипедист приближаясь к подъему увеличивает скорость движения?

Если нет трения, то кинетическая энергия при подъёме велосипедиста переходит в потенциальную, и скорость надо вначале увеличить, чтобы кинетической хватило для подъёма до верхней точки (полная энергия остаётся постоянной).

Если кинетическая энергия не уменьшается, это означает, что обязательно кто-то совершает работу, и это компенсирует убыль кинетической энергии. В этой задаче работу должен совершать конечно велосипедист, т.е. при подъёме в гору велосипедист так усердно крутит педали, что совершаемая им работа в точности компенсирует убыль кинетической энергии. Если использовать формулы, то надо использовать теорему о механической энергии; конечная механическая энергия, минус начальная механическая энергия равна работе внешних неконсервативных сил, плюс работа силы трения (если она есть).Только при совершении велосипедистом работы по кручению педалей при подъёме кинетическая энергия может оставаться постоянной.

 

 

Использованная методическая литература:

- Каменецкий «теория и методика обучения физики в школе. Частные вопросы.»

- Мякишев 11 класс

- Касаткина «Репетитор по физике»

Научно-популярная литература, и интернет-ресурсы, рекомендуемые учащимся:

- Журнал «Квант»

- Журнал «Потенциал»

- Журнал «физика для школьников»

 

Приложение

Понятия

Механическая работа – физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения на косинус угла между ними.

Мощность – физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, в течение которого она была совершена.

Энергия – физическая величина, являющаяся количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи. Равна работе, которую может совершить тело или система тел при переходе из данного состояния на нулевой уровень.

Кинетическая энергия – энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.

Потенциальная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием различных тел или частей одного тела. Зависит от взаимного расположения тел или величины деформации тела.

Работа силы тяжести – не зависит от траектории движения тела и всегда равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком.

Работа силы упругости – равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Абсолютно упругий удар – столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Абсолютно неупругий удар – такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.