Кинетическая энергия - ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Цель: сформулировать теорему о кинетической энергии.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. При каком выборе начала отсчета потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли будет отрицательна?

2. Почему потенциальная энергия минимальна на поверхности Земли?

3. Почему сила упругости является потенциальной силой?

4. От чего зависит потенциальная энергия деформированной пружины?

II. Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Тело массой m поднято над поверхностью Земли на высоту h. Какова потенциальная энергия тела?

A. mg;

Б. mgh;

B. mh;

Г. gh;

Д. mg/h.

2. Какова потенциальная энергия стакана с водой на столе относительно уровня пола? Масса стакана с водой 300 г, высота стола 80 см, ускорение силы тяжести 10 м/с².

A. 2,4 · 10⁵ Дж;

Б. 2,4 · 10³ Дж;

B. 2,4 · 10² Дж;

Г. 2,4 Дж;

Д. 2,4 · 10^-2 Дж.

3. Пружина жесткостью 103 Н/м растянута на 4 см. Какова потенциальная энергия упругой деформации пружины?

A. 4 · 10³ Дж;

Б. 80 Дж;

B. 40 Дж;

Г. 1,6 Дж;

Д. 0,8 Дж.

Вариант 2

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

A. Импульс тела.

Б. Импульс силы.

B. Кинетическая энергия.

Г. Потенциальная энергия.

Д. Двойная кинетическая энергия.

2. Тело массой m находилось на расстоянии h от поверхности Земли. Затем расстояние увеличилось на Δh. Как изменилась потенциальная энергия тела?

A. Увеличилась на mgh.

Б. Увеличилась на mg(h + Δh).

B. Увеличилась на mgΔh.

Г. Уменьшилась на mgh;

Д. Уменьшилась на mg(h + Δh);

Е. Уменьшилась на mgΔh.

3. Какова потенциальная энергия книги на столе относительно уровня пола? Масса книги 500 г, высота стола 80 см, ускорение силы тяжести 10 м/с².

A. 4 · 10^-2 Дж;

Б. 4 Дж.

B. 4 · 10² Дж;

Г. 4 · 10³ Дж;

Д. 4 · 10⁵ Дж.

4. Пружина жесткостью 104 Н/м растянута на 4 см. Какова потенциальная энергия упругой деформации пружины.

A. 10⁴ Дж;

Б. 16 Дж.

B. 800 Дж;

Г. 400 Дж.

Д. 4 · 10⁴ Дж.

Ответы и номера вопросов

	Ответы и номера вопросов
	1	2	3	4	5
Вариант 1	Б	Е	Г	Г	Д
Вариант 2	Г	В	В	Б	А

III. Изучение нового материала

Решим задачу. Тело массой m совершает по горизонтали равноускоренное движение под действием трех сил. Найдем скорость тела V в конце отрезка пути S (рис. 97).

В правой - части изменение, которое называется кинетической энергией.

В левой части - как силы влияют на изменение кинетической энергии. Сила F₂ никак не влияет. Сила F₁ увеличила ΔЕ на F₁S cos α, сила F₃ уменьшила – F₃S (угол 180°), т. к. А = FS cos α.

Изменение кинетической энергии тела равно работе сил, действующих на тело. Полученное выражение называют теоремой о кинетической энергии (ΔA = ΔЕ) - и используют для определения скорости тела.

При торможении тела, например:

Найдем тормозной путь.

Тормозной путь не зависит от массы автомобиля.

IV. Повторение изученного

1. Выведите формулу для расчета работы, совершаемой при изменении скорости тела?

2. Что такое кинетическая энергия?

3. Какая это величина - скалярная или векторная?

4. В каких единицах измеряется кинетическая энергия в системе СИ?

V. Решение задач

1. Пуля, летящая со скоростью 400 м/с, попадает в вал и проходит до остановки 0,5 м. Определить силу сопротивления вала движению пути, если ее масса 24 г (рис 98).

Дано:

Найти: F - ?

Решение: Проведем ось х в направлении движения пули.

Угол между направлениями векторов силы и перемещения α = 180°, то cos α = -1.

Сила совершает отрицательную работу: A = FS cos α = -FS.

Применяя теорему о кинетической энергии, можно записать: А = Е_к1 - Е_к2, т. е. совершенная работа приводит к изменению кинетической энергии тела Т. к. по условию Е_к2 = 0 - пуля останавливается, то А = -Е_к1. Кинетическая энергия:

(Ответ: F = 3,84 кН.)

2. Какую работу может совершить до остановки тело массой 1000 кг, движущееся со скоростью 36 км/ч? Какая энергия тела при этом возрастает? (Ответ: А = -50 кДж. Уменьшение кинетической энергии движения тела приводит к увеличению внутренней энергии тела и окружающей среды, то есть механическая энергия переходит во внутреннюю энергию тела. Тело при этом нагревается.)

3. С какой скоростью должен двигаться автомобиль массой 2 т, чтобы обладать такой же кинетической энергией, как снаряд массой 10 кг, движущийся со скоростью 800 м/с? (Ответ: V₁ ≈ 57 м/с.)

Домашняя работа

П. 48.