І Осенняя онлайн-сессия «Повышение квалификации педагога» Подтвердить участие→
Конкурс разработок «Пять с плюсом» сентябрь 2020
Добавляйте свои материалы в библиотеку и получайте ценные подарки
Конкурс проводится с 1 сентября по 30 сентября

Энергия. Кинетическая энергия и её изменение

Урок изучения нового материала. Цель урока: дать представление об энергии как физической величине, зависящий от состояния тела или системы тел, и показать, что изменение энергии при переходе из одного состояния в другое определяется величиной совершенной работы; совершенствовать навыки решения вычислительных задач.
Просмотр
содержимого документа

План-конспект урока по теме:

Энергия. Кинетическая энергия и её изменение

 

Цель урока: дать представление об энергии как физической величине, зависящий от состояния тела или системы тел, и показать, что изменение энергии при переходе из одного состояния в другое определяется величиной совершенной работы; совершенствовать навыки решения вычислительных задач.

 

Ход урока

1. Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

  • 1.Что называется механической работой?
  • В каких единицах измеряется механическая работа?
  • Как определяется знак работы?
  • В каких случаях механическая работа может быть равна нулю?
  • Как можно вычислить работу графическим способом?
  • Что называется мощностью?
  • Назовите единицу измерения мощности.
  • Векторные или скалярные величины работа и мощность?
  • Как вычисляется мощность механизма?
  • Чему равна мощность силы тяги, развиваемой автомобилем?

 

Самостоятельная работ:

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

2. Изучение нового материала

Формирование понятия энергии:

Если система тел может совершить работу, то говорят, что она обладает энергией. Для совершения работы необходимо, чтобы на движущееся тело действовала та или иная сила.

 

Энергия характеризует способность тела (или системы тел) совершать работу.

Совершая механическую работу, тело или система тел переходят из одного состояния в другое, в котором их энергия минимальна. При совершении работы энергия постепенно расходуется. Для того чтобы система опять приобрела способность совершать работу, надо изменить ее состояние: увеличить скорость тел, поднять тела вверх или деформировать. Для  этого внешние силы должны совершить над системой положительную работу.

Вывод: энергия в механике – это величина, определяемая состоянием системы – положением тел и их скоростями; изменение энергии при переходе системы из одного состояния в другое равно работе внешних сил.

 

2. Вывод теоремы об изменении кинетической энергии.

Выясним, как энергия тел зависит от их скоростей.

Кинетическая энергияПодсчитаем работу постоянной силы A46-9.jpg, действующей на тело (материальную точку) массой m при его прямолинейном движении. Пусть направление силы совпадает с направлением скорости тела. В этом случае направления вектора   перемещения  и   вектора  силы  совпадают.

A46-12.jpg Поэтому работа силы A46-9.jpg равна:

 

Кинетическая энергия

 

A46-12.jpgВыберем координатную ось ОХ так, чтобы векторы A46-11.jpgи A46-10.jpgбыли направлены в сторону положительного направления этой оси. Тогда   и формулу для работы можно записать так:

A46-2.jpg

   Согласно второму закону Ньютона

Кинетическая энергия

   Так как точка движется с постоянным ускорением, то изменение ее координаты A46-13.jpgпри переходе из начального положения в конечное можно найти по известной нам из кинематики формуле

Кинетическая энергия

где

A46-5.jpg

Подставляя формулу (6.8) в формулу (6.6), получим

Кинетическая энергия

 

   Можно показать, что формула (6.9), выведенная для случая прямолинейного движения тела, на которое действует постоянная сила, справедлива и в тех случаях, когда на тело действует переменная сила и оно движется по криволинейной траектории.

Таким образом, работа силы при перемещении тела из начального положения в конечное равна изменению величины .

Величина Кинетическая энергияпредставляет собой энергию, которую имеет тело, движущееся со скоростью A46-14.jpg. Эту энергию называют кинетической (от греческого слова «кинема» - движение).
         Как видим, кинетическая энергия тела равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
   Будем обозначать кинетическую энергию буквой Ек:

Кинетическая энергия

   Энергия измеряется, в тех же единицах, что и работа. Учитывая равенство (6.10), можно уравнение (6.9) записать так:

Кинетическая энергия

  

Равенство (6.11) выражает теорему об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии тела (материальной точки) за некоторый промежуток времени равно работе, совершенной за то же время силой, действующей на тело. Если на тело действует несколько сил, то изменение его кинетической энергии равно сумме работ всех сил, действующих на тело.
   Кинетическая энергия тел зависит только от их масс и скоростей. Полная механическая энергия системы зависит от скоростей тел и расстояний между ними. Для того чтобы вычислить ту часть энергии, которая зависит от расстояний между телами, нужно предварительно рассмотреть вопрос о работе силы тяжести и силы упругости.

Вывод: движущееся тело обладает кинетической энергией. Эта энергия равна работе, которую надо совершить, чтобы увеличить скорость тела от нуля до значения v.

Физический смысл кинетической энергии

При V = 0; A = mV²/2, то есть кинетическая энергия тела Ек равна механической работе, которую должна совершать сила, действующая на покоящееся тело, чтобы сообщить ему скорость V.

 

Особенности кинетической энергии

А) Из формулы Ек = mV²/2 следует, что кинетическая энергия – понятие относительное, так как скорость тела зависит от выбора системы отсчета.

Б) Кинетическая энергия – скалярная величина. По ее приращению можно судить о работе лишь результирующей силы. Например, если автомобиль движется прямолинейно и равномерно, то прироста кинетической энергии нет, значит , работа результирующей силы равна нулю, хотя совершается работа двигателя, которая полностью компенсируется отрицательной работой сил сопротивления и трения.

В) Кинетическая энергия системы тел равна сумме кинетических энергий тел, входящих в механическую систему.

 

 http://www.eduspb.com/public/img/formula/image009_4.png- эта формула выражает теорему о кинетической энергии: изменение кинетической энергии тела (материальной точки) за некоторый промежуток времени равно работе, совершенной силой, действующей на тело, за этот же промежуток времени

 

     Эта теорема справедлива для любого движения и для сил любой природы. Если тело разгоняется из состояния покоя, то Ek1=0.    Тогда   A = Ek2.  Следовательно, кинетическая энергия численно равна работе, которую необходимо совершить, чтобы разогнать тело из состояния покоя до данной скорости.

 

Вывод:

Работа силы равна изменению кинетической энергии тела, т.е.  A = ΔEk. 

Причем, A>0, если Ek увеличивается, и А<0, если Ek<0.

 

Решение задач:

1. Пуля массой 10г вылетела из винтовки со скоростью 800м/с и пробила доску, после чего скорость пули стала равна 400 м/с. Определить работу по преодолению сопротивления доски.

A = mV²/2 – mV²/2 = m/2 (V² – V²); A = 0.01/2·(64·104 – 16·104) = 2400 (Дж)

 

Подведем итоги урока.

 

Домашнее задание: §46,47, упр. 9 №1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Вариант 1

1. С какой силой мальчик тянет санки за веревку, направленную под углом 30° к горизонту, если на расстоянии 100 м совершается работа, равная 8 кДж?

2.  какую мощность развивает двигатель автомобиля, если при силе тяги 4500 Н автомобиль движется со скоростью 72 км/ч?

 

 

Вариант 2

1.  Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом?

 2. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 40 м за 2с. Мощность двигателя автомобиля 160 кВт. Определите силу тяги, развиваемую автомобилем.

 

 

Информация о публикации
Загружено: 6 января
Просмотров: 599
Скачиваний: 2
Давлетшина Гульнара Минефаритовна
Физика, 10 класс, Уроки
Скачать материал