Центр юридических услуг

Все о ваших правах

10 класс закон сохранения энергии в механике

1. Что называется полной механической энергией системы?

4. В каких случаях механическая энергия системы сохраняется?

Во всех процессах, происходящих в природе, как и в создаваемых приборах, устройствах, всегда выполняется закон сохранения и превращения энергии: энергия не исчезает и не появляется вновь, она может только перейти из одного вида в другой.

Учитывая, что в рассматриваемом конкретном случае Еп = mgh и закон сохранения механической энергии можно записать так:

Изменение суммы кинетической и потенциальной энергий системы равно нулю.

Силы трения (сопротивления) неконсервативны. Отличие сил трения от консервативных сил становится особенно наглядным, если рассмотреть работу тех и других на замкнутом пути. Работа силы тяжести, например, на замкнутом пути всегда равна нулю. Она положительна при падении тела с высоты h и отрицательна при подъёме на ту же высоту. Работа же силы сопротивления воздуха отрицательна как при подъёме тела вверх, так и при движении его вниз. Поэтому на замкнутом пути она обязательно меньше нуля.

Если в изолированной системе силы трения совершают работу при движении тел относительно друг друга, то её механическая энергия не сохраняется. В этом легко убедиться, толкнув книгу, лежащую на столе. Из-за действия силы трения книга почти сразу останавливается. Сообщённая ей механическая энергия исчезает.

Запишите закон сохранения механической энергии для системы «шарик — пружина», если шарик колеблется на вертикальной пружине.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа.

Изменение потенциальной энергии равно работе силы тяжести, взятой с обратным знаком:

Закон сохранения механической энергии (5.28) легко обобщается на случай любого числа тел и любых консервативных сил взаимодействия между ними. Под Ек нужно понимать сумму кинетических энергий всех тел, а под Еп — полную потенциальную энергию системы. Для системы, состоящей из тела массой m и горизонтально расположенной пружины (см. рис. 5.13), закон сохранения механической энергии имеет вид

Но убывание механической энергии не означает, что эта энергия исчезает бесследно. В действительности происходит переход энергии из механической формы в другие. Обычно при работе сил трения происходит нагревание тел, или, как говорят, увеличение их внутренней энергии.

Снова обратимся к простой системе тел, состоящей из земного шара и поднятого над Землей тела, например камня.

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс

3. Тело падает с высоты H над поверхностью Земли. Постройте графики зависимости потенциальной, кинетической и полной энергий системы «тело — Земля» от высоты h тела.

Учитывая, что в рассматриваемом конкретном случае и , можно закон сохранения механической энергии записать так:

Для системы, состоящей из тела массой m и пружины, закон сохранения механической энергии имеет вид

Закон сохранения механической энергии (6.29) легко обобщается на случай любого числа тел и любых консервативных сил взаимодействия между ними. Под Eк нужно понимать сумму кинетических энергий всех тел, а под Еп — полную потенциальную энергию системы.

2. Может ли сохраняться механическая энергия системы, на которую действуют внешние силы?

Величину E, равную сумме кинетической и потенциальной энергий системы, называют механической энергией системы:

В изолированной системе тел положительная работа внутренних сил увеличивает кинетическую энергию и уменьшает потенциальную. Отрицательная работа, напротив, увеличивает потенциальную энергию и уменьшает кинетическую. Именно благодаря этому выполняется закон сохранения энергии.

Камень падает под действием силы тяжести. Силу сопротивления воздуха учитывать не будем. Работа, совершаемая силой тяжести при перемещении камня из одной точки в другую, равна изменению (увеличению) кинетической энергии камня:

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Закон сохранения энергии имеет всеобщий характер и применим не только к механическим явлениям, но и ко всем процессам в природе. Полное количество энергии в изолированной системе тел и полей всегда остается постоянным. Энергия лишь может переходить из одной формы в другую.

Вторая – суммарная потенциальная энергия частиц во внешнем поле консервативных сил

По теореме о кинетической энергии , а также учитывая, что , получим

Первая сумма здесь – суммарная кинетическая энергия системы частиц.

В нашем случае — моменты инерцииi-ых участков относительно осиz.

(т.к. кинетическая энергия – величина аддитивная).

Моменты инерции некоторых однородных ( ) тел.

Таким образом, кинетическая энергия есть

Моментом инерции всего тела вращения называется сумма моментов инерции всех его элементарных частей

Выберем внутри цилиндра тонкостенный цилиндр с и толщиной .

Пусть твердое тело движется поступательно под действием консервативных и неконсервативных сил, т.е. общий случай. Тогда равнодействующая всех сил, действующих на тело . Работа равнодействующей всех сил в этом случае .

Ясно, что все элементарные участки вращаются по окружности, разного радиуса, но с одинаковой угловой скоростью ; для любого участка можно записать . С учетом этого равенства

Для системы тел лыжница – Земля, в которой действует сила тяжести, закон сохранения механической энергии можно записать так:

10 класс закон сохранения энергии в механике

Эта же работа равна изменению потенциальной энергии капли, взятой с противоположным знаком:

Предположим, в какой-то момент времени кинетическая энергия капли равна Ек1, а потенциальная – Еп1.

В левых частях уравнений (1) и (2) стоит одна и та же величина, в таком случае и правые части уравнений должны быть равны

Например, при свободном падении тела работа силы тяжести положительна, его кинетическая энергия растет, а потенциальная уменьшается. Тело брошено вертикально вверх, работа силы тяжести отрицательна, кинетическая энергия убывает, потенциальна энергия увеличивается. В конце концов, тело останавливается и начинает обратный путь вниз.

Закон сохранения механической энергии выполняется в том случае, когда малы силы трения, сопротивления и ими пренебрегают. Чем отличается сила трения от консервативных сил тяжести и упругости?

Механическая энергия– это энергия движения тел, а не частиц, из которых эти тела состоят.

Сила трения ведет себя иначе. Если тело, лежащее на горизонтальной поверхности, толкнуть, оно будет двигаться против сил трения, подобно движению тела, брошенного вверх. Пройдя некоторое расстояние, тело остановится и в обратный путь не двинется. В случае с телом, брошенным вверх, кинетическая энергия уменьшается, превращаясь в потенциальную. При падении потенциальная энергия превращается снова в кинетическую.

Работа силы тяжести и силы упругости может быть и положительной, и отрицательной.

Под полной энергией надо понимать сумму всех видов энергий – потенциальную, кинетическую, внутреннюю, электромагнитную, ядерную и другие виды энергии.

Рассмотрим замкнутую механическую систему тел, состоящую из капли дождя и Земли, которая обладает как потенциальной энергией (тела взаимодействуют друг с другом), так и кинетической энергией (тела системы могут двигаться).

Для системы, состоящей из тела массой m и пружины жесткостью k, растянутой на расстояние Dl, закон сохранения механической энергии имеет вид:

6. Отец везет сына на санках с постоянной скоростью по горизонтальной заснеженной дороге. Сила трения санок о снег равна 30Н. Отец совершил механическую работу, равную 3000 Дж. Определите пройденный путь.

7. Первый автомобиль имеет массу 1000 кг, второй – 500 кг. Скорости их движения изменяются с течением времени в соответствии с графиками, представленными на рисунке. Отношение Ек2Ек1 кинетических энергий автомобилей в момент времени t1 равно

6. Человек, равномерно поднимая веревку, достал ведро с водой из колодца глубиной 10 м. Масса ведра 1,5 кг, масса воды в ведре 10 кг. Какова работа силы упругости веревки?

8. При произвольном делении покоившегося ядра химического элемента образовалось три осколка массами: 3m; 4.5m; 5m. Скорости первых двух взаимно перпендикулярны, а их модули равны соответственно 4v и 2v. Определите модуль скорости третьего осколка

5. Под действием силы тяги двигателя, равной 1000 Н автомобиль движется с постоянной скоростью 72 км/ч. Мощность двигателя равна

10. Ученик собрал установку, показанную на рисунке. Под действием груза массой 0,4 кг пружина растянулась на 0,1 м. Потенциальная энергия пружины при удлинении равна

1. Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность лебедки?

8. Спортсмен поднял штангу массой 75 кг на высоту 2 м. Потенциальная энергия штанги при этом изменилась на

Контрольная работа по физике по теме — Законы сохранения в механике

4. Работа А равнодействующей всех сил, действующих на материальную точку, при изменении модуля её скорости от v1 до v2 равна

2. Ракета, состоящая из двух ступеней, двигалась со скоростью v0=6 км/с (рис. А). Первая ступень после отделения движется со скоростью v1=2 км/с (рис. Б). Масса первой ступени m1=1×10 3 кг, масса второй m2=2×10 3 кг. Вторая ступень после отделения первой имеет скорость

3. Шары движутся со скоростями, показанными на рисунке, и при столкновении слипаются. Как будет направлен импульс шаров после столкновения?

4. Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность лебедки?

Для определения потенциальной энергии нужно перемножить

Давление столба жидкости пропорционально плотности жидкости и высоте её столба.

Санки перемещают с постоянной скоростью по горизонтальной заснеженной дороге, совершая работу 3 000 Дж, сила трения при этом 30 Н. Определить пройденный путь

Для определения работы из выражения А = F*S*cos α найти путь S, при этом

Импульс тела- произведение массы тела на его скорость в СИ (кг*м/с)

Потенциальная энергия камня 400 г на высоте 12 м равна

Гидростатическое давление столба жидкости …

Импульс системы до прыжка 50 кг*4 м/с; после прыжка М*0,8 м/с. Решив уравнение, найдём массу системы М. Учитывая массу человека найдём массу саней.

Презентация по теме — Законы сохранения в механике — 10 класс

презентация для закрепления, самопроверки, повторения для 10 и 9 класса по теме 2Законы сохранения в механике"

«Презентация по теме «Законы сохранения в механике» 10 класс»

Из колодца глубиной h за промежуток времени t поднимают ведро с водой массой m. Чему при этом равна развиваемая мощность?

На сани, стоящие на гладком льду горизонтально со скоростью 4 м/с прыгает человек массой 50 кг. После прыжка скорость системы стала 0,8 м/с. Какова масса саней?

Вариант 1. Законы сохранения в механике

1. Как называется физическая величина, равная произведению массы тела на ускорение свободного падения и на расстояние от тела до поверхности Земли?

Вариант 2 Законы сохранения в механике

б) 1 Вт равен мощности, при которой работа 1 Дж совершается за 1 мин;

в) 1 Вт равен мощности, при которой работа 1 Дж совершается за 1 с;

Опубликуйте минимум 40 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную почётную грамоту

4. Закон сохранения энергии в механике имеет вид:

Контрольная работа по физике 10 класс «Законы сохранения в механике»

Контрольная работа по теме «Законы сохранения в механике»

7. В тело массой 990 г лежащее на горизонтальной поверхности попадает пуля массой 10 г, которая летит горизонтально со скоростью 700 м/с, и застревает в нем. Какой путь пройдет тело до остановки, если коэффициент трения телом и поверхностью равен 0.05?

7. Человек, массой 60 кг стоит на льду и ловит мяч массой 500 г, который летит горизонтально со скоростью 20 м/с. На какое расстояние откатится человек с мячом по горизонтальной поверхности льда, если коэффициент трения равен 0.05?

Опубликуйте минимум 25 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

3. Какое выражение соответствует определению потенциальной энергии сжатой пружины?

Будем находить энергию через максимальную работу , так же, как и работа, энергия в системе СИ измеряется в джоулях [Дж].

Во всех этих опытах тело или несколько тел могут совершить работу, значит, они обладают энергией.

Исходя из этого опыта, делаем вывод, что потенциальная энергия может переходить в кинетическую. При падении шарика потенциальная энергия переходит в кинетическую, а при подъеме шарика после отскока кинетическая энергия переходит в потенциальную. В этом и заключается закон сохранения энергии.

Рассмотрим случай, когда резиновый шарик находится на высоте h и у нас есть нулевой уровень. В этом случае потенциальная энергия (П) находится по формуле, с которой мы познакомились в предыдущих уроках, а кинетическая энергия (К) будет равна нулю, потому что тело неподвижно, скорость равна нулю (рис. 3).

Энергия, закон сохранения энергии

В механике энергия представлена двумя видами:

  1. Вычислите работу, которую совершает кран при подъеме груза массой 2 т на высоту 20 м.
  2. Какова кинетическая энергия автомобиля массой 1 т, движущегося со скоростью 36 км/ч?
  3. Е – обозначение энергии или полной энергии в физике.

    Бросим теннисный мяч с определенной высоты, он ускорится (в результате – упадет), сила тяжести совершит работу (рис. 1).

    Механическая энергия – это способность тела или системы взаимодействующих тел совершить механическую работу.

    Кинетическая энергия (К) – энергия движения

    На уроке мы выяснили, что если одно тело или система взаимодействующих тел могут совершить механическую работу, то они обладают энергией, часто эту энергию называют полной механической энергией (Е). Измеряется она в Дж, потому что равна максимальной работе. Выяснили, что в механике энергия представляется двумя видами энергии: кинетической (К) и потенциальной (П), а полная механическая энергия – это их сумма. Разобрались, что каждый вид энергии может переходить в другой, но при этом полная механическая энергия – величина постоянная.

  4. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
  5. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
  6. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.

2. Развивать умение наблюдать, измерять и делать выводы в процессе экспериментальной деятельности;

– Что сделать не удалось? Что бы вы сделали по-другому?

Задание№ 1. Познакомимся поближе с законом сохранения механической энергии. Прочитайте параграф № 52 « Закон сохранения энергии в механике».

Каверзный вопрос. В каком случае тормозной путь автомобиля будет больше и во сколько раз: при снижении скорости от 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 до 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 или при снижении скорости от 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 до нуля? Считать, что во время торможения автомобиль скользит по дороге. Силой сопротивления воздуха пренебречь.

Настрой на работу учащихся. Постановка цели и задач урока.

Использование технологии критического мышления на уроках физики

Учащиеся просматривают анимацию «Работа силы трения»

Задание №3. Выполните эксперимент (работа в группах).

Вспомним цель нашего урока — убедиться в истинности закона сохранения полной механической энергии. Выясним с помощью эксперимента: всегда ли выполняется закон сохранения энергии? Есть ли такие случаи в механике, когда этот закон не выполняется? Проверим этот закон сами с помощью экспериментальной задачи.

“- “ — поставьте эту пометку на полях, если то, что вы читаете, противоречит тому, что вы знаете, или думали, что знаете;

1.Исследовать превращение потенциальной энергии тела, поднятого над нулевым уровнем в потенциальную энергию деформированной пружины.

Каверзный вопрос: С горки по наклонной плоскости скатывают две бочки, одна из них полная, другая пустая. Как, не подходя к бочкам, определить, какая из них полная, а какая пустая?

Нашла ли подтверждение рабочая гипотеза

Закон сохранения энергии

Рис. 2. Между те ­ла ­ми си ­сте ­мы дей ­ству ­ет сила упру ­го ­сти

Рис. 3. Дви ­же ­ние тела, под дей ­стви ­ем силы тре ­ния

Ра ­вен ­ство зна ­че ­ний пол ­ной ме ­ха ­ни ­че ­ской энер ­гии в на ­чаль ­ный и ко ­неч ­ный мо ­мент вре ­ме ­ни озна ­ча ­ет, что пол ­ная ме ­ха ­ни ­че ­ская энер ­гия за ­мкну ­той си ­сте ­мы тел не ме ­ня ­ет ­ся с те ­че ­ни ­ем вре ­ме ­ни, то есть со ­хра ­ня ­ет ­ся. В этом со ­сто ­ит суть за ­ко ­на со ­хра ­не ­ния ме ­ха ­ни ­че ­ской энер ­гии :

Тела, вза ­и ­мо ­дей ­ству ­ю ­щие толь ­ко друг с дру ­гом, об ­ра ­зу ­ют за ­мкну ­тую си ­сте ­му тел. Она может об ­ла ­дать ки ­не ­ти ­че ­ской и по ­тен ­ци ­аль ­ной энер ­ги ­ей, ко ­то ­рые могут из ­ме ­нять ­ся с те ­че ­ни ­ем вре ­ме ­ни.

Мно ­гие за ­да ­чи с ис ­поль ­зо ­ва ­ни ­ем этого за ­ко ­на ре ­ша ­ют ­ся на ­мно ­го проще, чем при пря ­мом ре ­ше ­нии урав ­не ­ния дви ­же ­ния, то есть при ис ­поль ­зо ­ва ­нии вто ­ро ­го за ­ко ­на Нью ­то ­на, так как в этом слу ­чае ис ­поль ­зу ­ют ­ся лишь ко ­неч ­ный и на ­чаль ­ный мо ­мент вре ­ме ­ни.

Если толк ­нуть тело, ко ­то ­рое лежит на го ­ри ­зон ­таль ­ной по ­верх ­но ­сти, то оно будет дви ­гать ­ся про ­тив силы тре ­ния. Ки ­не ­ти ­че ­ская энер ­гия при этом умень ­ша ­ет ­ся (см. Рис. 3). Прой ­дя ка ­кое-то рас ­сто ­я ­ние, тело оста ­но ­вит ­ся и об ­рат ­но дви ­гать ­ся не будет. Сле ­до ­ва ­тель ­но, ки ­не ­ти ­че ­ская энер ­гия, умень ­ша ­ясь, в по ­тен ­ци ­аль ­ную не пе ­ре ­хо ­дит.

Рис. 4. Па ­де ­ние тела в воз ­ду ­хе и ва ­ку ­у ­ме

В зем ­ных усло ­ви ­ях сила тре ­ния в той или иной мере про ­яв ­ля ­ет ­ся при всех дви ­же ­ни ­ях тела. Эта сила воз ­ни ­ка ­ет лишь при от ­но ­си ­тель ­ном дви ­же ­нии со ­при ­ка ­са ­ю ­щих ­ся друг с дру ­гом тел и на ­прав ­ле ­на про ­ти ­во ­по ­лож ­но ско ­ро ­сти тела. Имен ­но этим она от ­ли ­ча ­ет ­ся от дру ­гих сил.

Для при ­ме ­ра, в си ­сте ­ме тел, в ко ­то ­рой дей ­ству ­ет сила тя ­же ­сти (си ­сте ­ма «Земля – па ­да ­ю ­щее тело» или «Земля – бро ­шен ­ное вверх тело») (см. Рис. 1), пол ­ная ме ­ха ­ни ­че ­ская энер ­гия равна:

В со ­вре ­мен ­ной тео ­ре ­ти ­че ­ской фи ­зи ­ке до ­ка ­зы ­ва ­ет ­ся, что закон со ­хра ­не ­ния ме ­ха ­ни ­че ­ской энер ­гии яв ­ля ­ет ­ся след ­стви ­ем фун ­да ­мен ­таль ­но ­го свой ­ства на ­ше ­го мира, так на ­зы ­ва ­е ­мой од ­но ­род ­но ­сти вре ­ме ­ни. Это свой ­ство за ­клю ­ча ­ет ­ся в том, что любые мо ­мен ­ты вре ­ме ­ни рав ­но ­прав ­ны между собой.

Из дан ­ной фор ­му ­лы видно, что ки ­не ­ти ­че ­ская и по ­тен ­ци ­аль ­ная энер ­гия си ­сте ­мы из ­ме ­ня ­ют ­ся син ­хрон ­ным об ­ра ­зом, то есть уве ­ли ­че ­ние одной при ­ве ­дёт к умень ­ше ­нию дру ­гой, и эти из ­ме ­не ­ния равны друг другу с точ ­но ­стью до знака (про ­ис ­хо ­дит пре ­вра ­ще ­ние энер ­гии из одной раз ­но ­вид ­но ­сти в дру ­гую). Сле ­до ­ва ­тель ­но, сумма по ­тен ­ци ­аль ­ной и ки ­не ­ти ­че ­ской энер ­гии яв ­ля ­ет ­ся ве ­ли ­чи ­ной по ­сто ­ян ­ной, на ­зы ­ва ­е ­мой пол ­ной ме ­ха ­ни ­че ­ской энер ­ги ­ей.

По тео ­ре ­ме о ки ­не ­ти ­че ­ской энер ­гии эта ра ­бо ­та равна из ­ме ­не ­нию ки ­не ­ти ­че ­ской энер ­гии тел.

Proudly powered by WordPress