Вы заявлены! Научно-практическая онлайн-конференция «Цифровая образовательная среда 2021» Подтвердить участие→
Конкурс разработок «Пять с плюсом» январь 2021
Добавляйте свои материалы в библиотеку и получайте ценные подарки
Конкурс проводится с 1 января по 31 января

План-конспект урока по теме: Работа силы тяжести и силы упругости. Потенциальная энергия

Урок изучения нового материала для 10 класса. Задачи урока: 1.объяснение понятия «работа силы тяжести и упругости, потенциальная энергия»; 2.развитие умения решать учебные задачи; 3.мотивация на продуктивную учебную деятельность.
библиотека
материалов
Содержание слайдов
Номер слайда 1

Работа силы тяжести и силы упругости. Потенциальная энергия. 10 класс

Номер слайда 2

Вопросы для повторения 1. Что называется энергией тела? 2. От чего зависит механическая энергия системы тел? 3. В каких единицах измеряется энергия? 4. Сформулируйте теорему о кинетической энергии тела. 5. Каков физический смысл кинетической энергии тела? 6. Докажите, что кинетическая энергия – понятие относительное. 7. Чему равна кинетическая энергия системы тел?

Номер слайда 3

Какова кинетическая энергия метеора, масса которого равна 50 кг, если он движется со скоростью 40 км/с? 2. Какую работу совершает электровоз при увеличении скорости поезда от 36 км/ч до 54 км/ч, если масса поезда равна 3000т? Решение задачи на повторение

Номер слайда 4

Самостоятельная работа по теме «Кинетическая энергия» Вариант 1 Вариант 2 1. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. Определите кинетическую энергию Земли. Масса Земли 6∙1024 кг. 1. Футбольный мяч обладает кинетической энергией 20 Дж, когда летит со скоростью 36 км/ч. Определите массу мяча. 2. Пуля массой 5 г пробила доску. При этом скорость пули уменьшилась с 800 м/с до 400 м/с. Какую работу совершила при этом сила сопротивления доски? 2. Пуля массой 10 г пробила доску. При этом скорость пули уменьшилась с 600 м/с до 200 м/с. Найдите модуль работы силы сопротивления.

Номер слайда 5

Потенциальная энергия – это энергия, которой тела обладают в результате взаимодействия друг с другом, зависящей от положения тел, от координат. Определяется взаимным положением тел Можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения и определяется только начальным и конечным положениями тела, т.е. для консервативных сил.

Номер слайда 6

Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю. Работа консервативной силы A1a2 = A1b2. Работа на замкнутой траектории A = A1a2 + A2b1 = A1a2 – A1b2 = 0 Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

Номер слайда 7

Работа силы тяжести Сила тяжести: A = Fт∙ Δr∙cos α = –mg∙Δr y При подъеме тела вверх сила тяжести совершает отрицательную работу A = –mg (h2 – h1) = –(mgh2 – mgh1) При перемещении тела из точки, расположенной на высоте h1, в точку, расположенную на высоте h2 от начала координатной оси OY , работа силы тяжести равна:

Номер слайда 8

Физическую величину, равную произведению массы тела на ускорение свободного падения и высоту тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком. A = – (Eр2 – Eр1) Потенциальная энергия Eр зависит от выбора нулевого уровня. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение ΔEр = Eр2 – Eр1 при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня. Eр = mgh

Номер слайда 9

Работа силы тяжести не зависит от длины и формы пути, пройденного телом, и определяется произведением силы тяжести на разность высот в начальном и конечном положении.

Номер слайда 10

Работа силы упругости l0 длина недеформированной пружины Fупр = kх сила упругости

Номер слайда 11

Работа силы упругости Площадь треугольника с катетами длиной х и kx равна Потенциальная энергия упругодеформированной пружины равна работе силы упругости при переходе пружины из деформированного состояния в недеформированное.

Номер слайда 12

Работа силы упругости

Номер слайда 13

Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком: Работа силы упругости Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой посредством сил упругости.

Номер слайда 14

§ 49, 50, 51, упр. 9 № 4, 8. Домашнее задание

Номер слайда 15

Ответь на поставленный вопросы: Что сегодня я узнал? Мне было тяжело или нет? Я понял материал или были затруднения? Я научился чему-то новому? Я смог добиться результата? Рефлексия

Просмотр
содержимого документа

План-конспект урока по теме:

Работа силы тяжести и силы упругости. Потенциальная энергия

 

Цели урока:

  • образовательная: расширить представление о потенциальной энергии тел как энергии взаимодействия нескольких тел, обосновать произвольность выбора нулевого уровня состояния системы, научить учащихся пользоваться математическим выражением потенциальной энергии при решении задач различных типов.
  • развивающая: развивать научность мышления, умение анализировать, выделять главное, применять полученные знания для объяснения явлений; работать с литературой, развитие познавательной активности;
  • воспитательная: развитие коммуникационных компетенций, развитие умение говорить и слушать других, формирование мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.

Задачи:

  • объяснение понятия «работа силы тяжести и упругости, потенциальная энергия»;
  • развитие умения решать учебные задачи;
  • мотивация на продуктивную учебную деятельность.

 

Оборудование: интерактивная доска, компьютер, электронный учебник.

 

Этапы урока

  1. Организационный этап.
  2. Актуализация знаний учащихся (мотивационный этап).
  3. Изучение нового материала.
  4. Закрепление изученного.
  5. Оценка деятельности.
  6. Домашнее задание.
  7. Рефлексия.

Ход урока

  1. Организационный этап.

Проверка готовности к уроку. Приветствие учащихся.

 

2. Актуализация знаний учащихся (мотивационный этап).

   а) Проверка домашнего задания методом фронтального опроса:

1. Что называется энергией тела?

2. От чего зависит механическая энергия системы тел?

3. В каких единицах измеряется энергия?

4. Сформулируйте теорему о кинетической энергии тела.

5. Каков физический смысл кинетической энергии тела?

6. Докажите, что кинетическая энергия – понятие относительное.

7. Чему равна кинетическая энергия системы тел?

 

   б) Решение задач:

 

1. Какова кинетическая энергия метеора, масса которого равна 50 кг, если он движется со скоростью 40 км/с?

2. Какую работу совершает электровоз при увеличении скорости поезда от 36 км/ч до 54 км/ч, если масса поезда равна 3000т?

 

в) самостоятельная работа.

 

3.  Изучение нового материала:

 

Потенциальная – это энергия, которой тела обладают в результате взаимодействия друг с другом, зависящей от положения тел, от координат. Все тела, взаимодействующие, посредством потенциальных сил обладают потенциальной энергией.

Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения и определяется только начальным и конечным положениями тела. Такие силы называются консервативными.

Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю. Это утверждение поясняет рисунок 1.

Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/chapter1/section/paragraph19/images/1-19-2.gif

Рисунок 1

Работа консервативной силы A1a2 = A1b2.

Работа на замкнутой траектории A = A1a2 + A2b1 = A1a2  A1b2 = 0

 

Если тело перемещается вблизи поверхности Земли, то на него действует постоянная по величине и направлению сила тяжести http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/javagifs/63229980778227-17.gif Работа этой силы зависит только от вертикального перемещения тела. На любом участке пути работу силы тяжести можно записать в проекциях вектора перемещения http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/javagifs/63229980778227-18.gifна ось OY, направленную вертикально вверх:

A = Fт Δs cos α = –mgΔs y,

где Fт = Fтy = –mg – проекция силы тяжести, Δsy – проекция вектора перемещения. При подъеме тела вверх сила тяжести совершает отрицательную работу, так как Δsy > 0. Если тело переместилось из точки, расположенной на высоте h1, в точку, расположенную на высоте h2 от начала координатной оси OY (рис. 1.19.3), то сила тяжести совершила работу

A = –mg (h2  h1) = –(mgh2  mgh1).

 

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/chapter1/section/paragraph19/images/1-19-3.gif

Рисунок 1.19.3.

Работа силы тяжести

Эта работа равна изменению некоторой физической величины mgh, взятому с противоположным знаком. Эту физическую величину называют потенциальной энергией тела в поле силы тяжести

Eр = mgh.

Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень.

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком.

A = –(Eр2  Eр1).

Потенциальная энергия Eр зависит от выбора нулевого уровня, т. е. от выбора начала координат оси OY. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение ΔEр = Eр2  Eр1 при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.

 

Понятие потенциальной энергии можно ввести и для силы упругости. Эта сила также обладает свойством консервативности. Растягивая (или сжимая) пружину, мы можем делать это различными способами.

Пусть недеформированная пружина длиной l0 растягивается внешней силой F так, что координата правого конца изменяется от 0 до х. При последующем освобождении под действием силы упругости     Fупр = kх. пружина сжимается. Работа этой силы при сжатии пружины до первоначального положения определяется площадью под прямой Fупр(х).

 

 

Можно просто удлинить пружину на величину x, или сначала удлинить ее на 2x, а затем уменьшить удлинение до значения x и т. д. Во всех этих случаях сила упругости совершает одну и ту же работу, которая зависит только от удлинения пружины x в конечном состоянии, если первоначально пружина была недеформирована. Эта работа равна работе внешней силы A, взятой с противоположным знаком

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/javagifs/63229980778408-20.gif

где k – жесткость пружины. Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, т. е. сообщить этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии. Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/javagifs/63229980778448-21.gif

Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/javagifs/63229980778458-22.gif

Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой посредством сил упругости.

Свойством консервативности наряду с силой тяжести и силой упругости обладают некоторые другие виды сил, например, сила электростатического взаимодействия между заряженными телами. Сила трения не обладает этим свойством. Работа силы трения зависит от пройденного пути. Понятие потенциальной энергии для силы трения вводить нельзя.

 

Потенциальная энергия равна работе, которая может быть совершена при переходе тела или системы тел на нулевой уровень.

Выбор нулевого уровня произволен, и за нулевой уровень потенциальной энергии часто выбирают такое состояние системы при котором потенциальная энергия минимальна.

Работа силы тяжести не зависит от длины и формы пути, пройденного телом, и определяется произведением силы тяжести на разность высот в начальном и конечном положении.

   При движении вниз сила тяжести совершает положительную работу, при движении вверх - http://bog5.in.ua/lection/mechanics_lect/image_mech/clip_image057_0001.pngотрицательную. Работа силы тяжести по замкнутому пути 1-2-1 равна 0.

Силы, работа которых не зависит от формы и длины пути, а определяется лишь начальным и конечным положением тела, называются консервативными.

 Работа консервативных сил по замкнутому пути равна нулю.

Пример консервативных сил: сила тяжести, сила упругости пружины, и силы электростатического  взаимодействия.

Закономерности:

1) Во всех случаях работа силы тяжести: А = – (mgh – mgh) равна изменению величины, зависящей от положения тела в начальный и конечный момент времени.

2) Работа силы тяжести не зависит от формы траектории.

3) Работа силы тяжести на замкнутой траектории равна нулю. В этом случае силы называют консервативными

Вывод формулы для работы силы упругости :

A = – (k·Δl²/2 – k·Δl²/2) – работа равна изменению величины, определенной взаимным расположением витков деформированной пружины.

Определение потенциальной энергии

А) Потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли называют величину, равную произведению массы тела на ускорение свободного падения и высоту тела над Землей.

Ap = mgh

Б) Потенциальной энергией упругого деформированного тела называют величину, равную половине произведения коэффициента упругости на квадрат удлинения тела.

Ap = k·Δl²/2

4. Закрепление изученного материала

Задача:

 Груз массой 50г свободно падает из состояния покоя в течение 10с. Какую работу совершает сила тяжести

5. Оценка деятельности:

Подведем итоги урока.

6. Домашнее задание: § 49, 50, 51, упр. 9 № 4, 8.

7. Рефлексия:

Ответь на поставленный вопросы:

  • Что сегодня я узнал?
  • Мне было тяжело или нет?
  • Я понял материал или были затруднения?
  • Я научился чему-то новому?
  • Я смог добиться результата?

 

Информация о публикации
Загружено: 6 января
Просмотров: 2865
Скачиваний: 13
Давлетшина Гульнара Минефаритовна
Физика, 10 класс, Уроки
Скачать материал