Лабораторная работа №3. Проверка закона сохранения механической энергии
Цель работы: изучить закон сохранения энергии. Научиться: рассчитывать потенциальную и кинетическую энергию тела; давать трактовку различию получаемых экспериментальных результатов; оценивать критерий достоверности полученных экспериментальных результатов. Убедится в справедливости закона сохранения механической энергии.
Приборы и принадлежности: установка для проверки закона сохранения механической энергии, шарик, линейка, листы белой и копировальной бумаги.
Теория работы
Если
под действием силы
тело
перемещается на некоторое расстояние
(Рис.3.1), то говорят, что эта сила совершает
работу
.
Работа А
зависит от силы и расстояния, поэтому
бесконечно малая работа на участке
:
,
(3.1)
где
α – угол между направлением векторов
силы
и
перемещения
.
Полная работа равна сумме всех бесконечно
малых работ (3.1) на каждом бесконечно
малом участке:
.
Но в математике, сумма бесконечно малых
величин находится с помощью действия
– интегрирования, тогда:
, (3.2)
где
вектор перемещения изменяется от
начального значения – 0, до конечного
– S
.
Если сила постоянна (
=const),
то ее можно вынести за знак интеграла,
а интеграл от перемещения
даст нам величину пути:
.
(3.3)
Размерность
работы:
(Джоуль).
Работа может совершаться быстрее или
медленнее. Для такой способности силы
используется понятие мощность –
это
работа, совершаемая за единицу времени:
(3.4)
Размерность
работы:
(Ватт).
Так как работу совершает какая-либо сила, а сила – это мера воздействия одного тела на другое, то работа силы – это работа одного тела над другим телом.
Способность тела совершать работу при переходе из одного состояния в другое называется энергией .
Работа может совершаться двумя способами:
Кинетическая энергия – это энергия движения.
Путём воздействия на расстоянии (притяжение гравитационном полем, притяжение или отталкивание электрическим полем). При этом тело, над которым совершает работу некоторое поле, получает от этого поля энергию, называемую потенциальной . Примеры:
а) Тело, находящееся над поверхностью Земли на некоторой высоте h обладает, за счёт гравитационного поля Земли потенциальной энергией:
. (3.6)
Такая потенциальная энергия называется - потенциальная энергия в поле силы тяжести.
б)
При упругой деформации тела происходит
взаимное смещение атомов в кристаллической
решетке, и начинают действовать силы
электрического поля – отталкивания
или притяжения зарядов. В результате
электрическое поле внутри тела совершает
работу по восстановлению прежних
размеров тела. Энергия, которую при этом
расходует электрическое поле, называется
потенциальной
энергией упругой деформации:
, (3.7)
где k
– коэффициент упругости (жёсткости);
-
абсолютная деформация тела.
Потенциальная энергия – это энергия, которой обладает тело в поле!
Если тело движется в каком-либо поле, то оно обладает одновременно и кинетической и потенциальной энергией. Полной механической энергией тела называется сумма его кинетической и потенциальной энергий:
. (3.8)
Если тело совершает работу, то
,
т. е. работа, совершаемая телом, равна
разности полной энергии в начальном и
конечном состояниях.
Если добавить к полной механической внутреннюю энергию тела (энергию теплового хаотического движения атомов и молекул, из которых состоит само тело) и тепловую, которую теряет тело, например при ударе, то мы получим полную энергию тела :. (3.9)
В замкнутой системе (система, в которой тела взаимодействуют только друг с другом и никакие внешние силы на систему не действуют) справедлив закон сохранения полной энергии : полная энергия в замкнутой системе ниоткуда не возникает, никуда не исчезает, а только может превращаться из одних видов в другие или может быть израсходована на совершение работы.
Если в механической системе действуют
только консервативные силы (сила тяжести,
сила упругости), то для нее выполняется
закон сохранения механической энергии:
.
(3.10)
Т.е.: полная механическая энергия замкнутой системы тел, между которыми действуют только консервативные силы, есть величина постоянная.
В такой системе может происходить только превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно, но полный запас энергии при этом не изменяется.
Если же в системе, кроме консервативных сил, действуют еще и неконсервативные силы (силы трения), то полная механическая энергия не сохраняется. Работа неконсервативных сил А н.к. = W 2 – W 1 (3.11)
равна уменьшению энергии системы.
Для неконсервативных сил применяется также другое название – диссипативные силы. А сам процесс убыли энергии (например, под действием силы трения) называется диссипацией энергии . Говорят, что энергия диссипирует в окружающую среду. А сами системы, в которых энергия не сохраняется, называются диссипативными .
Экспериментальная
установка для проверки закона сохранения
механической энергии показана на
рис.3.2.
При
отклонении шарика на высоту h
относительно уровня А
его полная энергия будет равна
потенциальной:
. (3.12)
При
движении стержня с шариком до положения
равновесия Р
,
потенциальная энергия превращается в
кинетическую энергию поступательного
движения тела:
. (3.13)
При ударе стержня об упор У шарик срывается со стержня и движется по параболе. Измеряя дальность полета L и высоту падения шарика H , можно найти его скорость в момент отрыва от стержня – в точке Р .
Спроектируем
вектор скорости в момент отрыва шарика
от стержня на оси OX
и OY
(Рис.3.3). Учтем, что на шарик действует
только сила тяжести, направленное
вертикально вниз (вдоль оси OY
).
Поэтому, будет увеличиваться только
игрековая компонента скорости
.
При этом, движение вдоль оси OY
будет равноускоренным. Вдоль оси ОХ
ускорение равно нулю, поэтому, компонента
скорости
будет оставаться постоянной и движение
вдоль осиОХ
будет равномерным. Но скорость при
равномерном движении вдоль оси ОХ
можно найти по формуле (2.6):
. (3.14)
Нам
остается найти время полета. Для этого
учтем, что нам известно расстояние,
пройденное шариком вдоль оси OY
– это высота H
,
с которой падает шарик. А расстояние,
пройденное телом при равноускоренном
движении вдоль оси OY
,
можно найти по формуле (2.8):
.
Учитывая,
что начальная скорость вдоль оси OY
в момент отрыва
,
то уравнение для высоты полета:
,
откуда найдем время полета:
.
(3.15)
Подставляя время полета (3.15) в выражение скорости (3.14), получим:
.
(3.16)
Подставляя скорость (3.16) в выражение кинетической энергии (3.13):
.
(3.17)
Сравнивая значения потенциальной (3.12) и кинетической (3.17) энергий, можно экспериментально проверить закон сохранения механической энергии.
цель работы: сравнить две величины-уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.
средства измерения:
1) динамометр, жесткость пружины которого равна 40 н/м; 2) линейка
измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.
материалы: 1) фиксатор;
2) штатив с муфтой и лапкой.
для работы используется установка, показанная на рисунке 180. она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.
пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно - помечен цифрой 2) - это легкая пластинка из пробки (размерами 5 х 7 x 1,5 мм), прорезанная ножом до ее центра. ее насаживают на проволочный стержень динамометра. фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. в этом нужно убедиться перед началом работы. для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. затем растягивают и отпускают.
фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.
если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgh. при падении груза (опускание на расстояние x = h) потенциальная энергия груза уменьшится на
а энергия пружины при ее деформации увеличивается на
порядок выполнения работы
1. груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.
2. поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
3. отпустите груз. падая, груз растянет пружину. снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
4. повторите опыт пять раз.
5. подсчитайте
и
6. результаты занесите в таблицу:
номер опыта |  |  |  |  |  |
7. сравните отношение
с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.
закон сохранения механической энергии. полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы
рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). на него действуют две силы: вес грузов p и сила f (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. абсолютные значения моментов сил f и p определим соответственно:
рассмотрим груз, прикрепленный к упругой пружине таким образом, как показано на рисунке. вначале удерживаем тело в положении 1, пружина не натянута и сила упругости, действующая на тело равна нулю. затем отпускаем тело и оно падает под действием силы тяжести до положения 2, в котором сила тяжести полностью компенсируется силой упругости пружины при удлинении ее на h (тело покоится в этот момент времени).
рассмотрим изменение потенциальной энергии системы при переходе тела из положения 1 в положение 2. при переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия тела уменьшается на величину mgh, а потенциальная энергия пружины возрастает на величину
целью работы является сравнение этих двух величин. средства измерения: динамометр с известной заранее жесткостью пружины 40 н/м, линейка, груз из набора по механике.
выполнение работы:
№ опыта |  |  |  |
Разделы: Физика
Обучающая : научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землёй тела и деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.
Развивающая : развивать умение применять теоретические знания при выполнении лабораторной работы, умение анализировать и делать выводы.
Воспитательная : воспитывать способность к самоанализу и критическому отношению к своим знаниям.
Оргмомент — 5 минуты.
Введение в тему урока — 5 минут.
Изучение теоретической части работы и оформление – 10 минут.
Выполнение работы — 20 минут.
Самооценка полученных выводов и завершающая часть урока — 5 минут.
Приборы и материалы к уроку.
Повторяется определение потенциальной энергии, силы упругости.
Введение в тему урока
Учитель кратко рассказывает о порядке выполнения работы и отличии от работы описанной в учебнике.
Запись темы урока
1. Запись в тетрадь.
Ученики оформляют лабораторную работу чертят таблицу.
2. Учитель объясняет задачу с применением демонстрации, одеваем кусочек пенопласта на стержень идущий от пружины динамометра, поднимаем грузик на длину нити (5-7см.) и опускаем кусочек пенопласта упирается в ограничитель в нижней части динамометра и подымается вверх при сжатии пружины. А далее по плану работы растягиваем пружину пока пенопласт не коснётся ограничителя динамометра измеряем максимальное растяжение пружины и максимальную силу упругости.
3. Ученики задают вопросы, проясняют непонятные моменты.
4. Приступают к выполнению практической части работы.
5. Выполняют расчёты, проверяют закон сохранения энергии.
6. Делают выводы, сдают тетради.
Самооценка знаний
Ученики озвучивают выводы, полученные результаты и дают им оценку.
Изменения в лабораторную работу внесены исходя из имеющегося оборудования.
При выполнении работы поставленные цели достигаются.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Лабораторная работа №3 » Изучение закона сохранения механической энергии».
Цель урока:
Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа №3 » Изучение закона сохранения механической энергии».»
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«СУРГУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Кузмауль Мария Сергеевна, преподаватель физики
Тема урока: Лабораторная работа №3 « Изучение закона сохранения механической энергии».
Тип урока: лабораторно-практический
Приёмы: «Бортовой журнал», объяснительно-иллюстративный, алгоритмизация.
Цель урока: изучить закон сохранения энергии в ходе практической работы
научить пользоваться приборами и снимать показания с приборов
научить измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии системы.
развитие мышления учащихся, формирование у них самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления;
развитие умения анализировать и делать выводы на основе экспериментальных данных.
побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, побуждать к толерантности и коллективизму;
формирование познавательного интереса к физике и технике.
Формы организации учебной деятельности: фронтальная; индивидуальная; групповая.
В результате учебной деятельности, на запланированном уроке, учащиеся должны:
Закрепить знания по теме «Закон сохранения энергии и его применение».
Показать навыки индивидуальной работы, групповой работы;
Усовершенствовать приобретенные ранее умения и навыки при проведении опыта через использование физические приборов и измерительных инструментов для измерения физических величин: силы трения, веса тела.
Развивать умение анализировать, составлять отчёт о проделанной работе и делать вывод на основании полученного результата.
УМК: мультимедийный проектор, штатив с муфтой и лапкой; динамометр лабораторный; линейка; груз массой m на нити длиной l, описания лабораторной работы.
1. Организационный момент — 2 мин (Название темы, цели)
2. Актуализация — 8 мин
— Проверка д/з — фронтальный опрос — 3 мин.
Что такое потенциальная энергия? Её виды?
Что такое кинетическая энергия?
Что называется полной механической энергией?
Назовите закон сохранения механической энергии.
— приём «Бортовой журнал» — заполнение колонки что я знаю! (Коллективное обсуждение) — 5мин
3. Выполнение лабораторной работы — 50 мин.
Проведение инструктажа по технике безопасности;
Изучение л/р (познакомить учащихся с приборами, обратить внимание на порядок выполнения работы).
оформление работы учащимися в тетрадях: тема, цель, оборудование, порядок выполнения работы.
выполнение учащимися работы, учитель контролирует работу в группах.
Анализ и вывод по работе.
4. Закрепление — 10 мин.
Учащиеся индивидуально письменно отвечают на вопросы.
5. Рефлексия. — 8 мин.
Возврат к цели урока: обсуждение, как зависит сила трения от веса тела?
Заполнение «бортового журнала».
«Кто считает, что работал активно на уроке? Поднимите руки»
Считаете ли вы, что достигли правильного результата?
6. Домашнее задание: выучить § — 2 мин.
Лабораторная работа № 3 Приложение 1.
Тема: 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 длиной l .
Эксперимент проводится с грузом, прикрепленным к одному концу нити длиной l
. Другой конец нити привязан к крючку динамометра. Если поднять груз, то пружина динамометра становится недеформированной и стрелка динамометра показывает ноль, при этом потенциальная энергия груза обусловлена только силой тяжести. Груз отпускают и он падает вниз растягивая пружину. Если за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей взять нижнюю точку, которую он достигает при падении, то очевидно, что потенциальная энергия тела в поле силы тяжести переходит в потенциальную энергию деформации пружины динамометра:
mg (l+Δl) = kΔl
2
/2
, где Δl
- максимальное удлинение пружины, k
- ее жесткость.
Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т. к. тело движется быстро.
Указания к работе
Для выполнения работы собирают установку, показанную на рисунке. Динамометр укрепляется в лапке штатива.
1. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F т = mg (в данном случае вес груза равен его силе тяжести).
2. Измерьте длину l нити, на которой привязан груз.
3. Поднимите груз до точки 0 (отмеченной на динамометре).
4. Отпустите груз, измерьте динамометром максимальную силу упругости F ynp и линейкой максимальное растяжение пружины Δl , отсчитывая его от нулевого деления динамометра.
5. Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl (это высота, на которую смещается центр тяжести груза).
6. Вычислите потенциальную энергию поднятого груза Е’ п = mg (l + Δl) .
8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Лабораторная работа № 7 «Изучение закона сохранения механической энергии»
Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №7
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
».
Цель работы: сравнить две величины-уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.
1) динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м; 2) линейка
измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.
Материалы: 1) фиксатор;
2) штатив с муфтой и лапкой.
Для работы используется установка, показанная на рисунке 180. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.
Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно - помечен цифрой 2) - это легкая пластинка из пробки (размерами 5 Х 7 X 1,5 мм), прорезанная ножом до ее центра. Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.
Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.
Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH. При падении груза (опускание на расстояние x = h) потенциальная энергия груза уменьшится на
а энергия пружины при ее деформации увеличивается на
Порядок выполнения работы
1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.
2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
Презентация по физике к лабораторной работе № 2 «Изучение закона сохранения механической энергии» 10 класс
Курсы профессиональной переподготовки от Московского учебного центра «Профессионал»
Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования только до 31 августа действуют скидки до 50% при обучении на курсах профессиональной переподготовки (184 курса на выбор).
После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).
Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: ВЫБРАТЬ КУРС
Описание презентации по отдельным слайдам:
Лабораторная работа № 2 Тема: 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 длиной l.
Ход работы: Замечание: Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т. к. тело движется быстро. Р, Н h1, м h2, м F, Н x, м |ΔEгр|, Дж Епр, Дж Епр / |ΔEгр|
Указания к работе: Для выполнения работы собирают установку, показаннyю на рисунке. Динамометр укрепляется в лапке штатива.
1. Привяжите груз на нити к крючку динамометра. Закрепите динамометр в зажиме штатива на такой высоте, чтобы груз, поднятый до крючка, при падении не доставал до стола. Измерьте вес груза Р, Н. 2. Поднимите груз до точки закрепления нити. Установите фиксатор на стержне динамометра вблизи ограничительной скобы. 3. Поднимите груз почти до крючка динамометра и измерьте высоту h1, груза над столом (удобно измерять высоту, на которой находится нижняя грань груза).
4. Отпустите груз без толчка. Падая, груз растянет пружину, и фиксатор переместится по стержню вверх. Затем, растянув рукой пружину так, чтобы фиксатор оказался у ограничительной скобы, измерьте F, х и h2.
5. Вычислите: а) увеличение потенциальной энергии пружины: Епр = F x / 2; б) уменьшение потенциальной энергии груза: |ΔEгр| = P(h1 - h2). 6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу. 7. Сделайте вывод: Почему отношение Епр / |ΔЕгр| не может быть равно 1?
Литература: 1. Учебник: Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — М: Просвещений, 2011г. 2. http://yandex.ru/images 3. http://уроки.мирфизики.рф
Чтобы скачать материал, введите свой E-mail, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку
Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас E-mail-рассылку
Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз «Скачать материал».
Лабораторная работа № 2 «Изучение закона сохранения механической энергии» в 10 классе.
Учебник: Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — М: Просвещений, 2011г.
Описание работы: Груз весом Р привязывают на нити к крючку пружины динамометра и, подняв на высоту h1 над поверхностью стола, отпускают. Измеряют высоту груза h2 в момент, когда скорость груза станет равной 0, а также удлинение х пружины в данный момент. Расчитывается уменьшение потенциальной энергии груза и увеличение потенциальной энергии пружины.
www.metod-kopilka.ru
Презентация по физике «Изучение закона сохранения механической энергии» 10 класс
Успейте воспользоваться скидками до 50% на курсы «Инфоурок»
Выбранный для просмотра документ Лабораторная работа 2.docx
МБОУ СОШ р.п.Лазарев Николаевский район Хабаровский край
Выполнила: учитель физики Т.А.Князева
Лабораторная работа №2. 10 класс
Изучение закона сохранения механической энергии.
Цель работы : научатся измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.
Оборудование : штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.
Определяем вес шарика F 1 =1 Н.
Расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести шарика 40 см.
Максимальное удлинение пружины l =5 см.
Сила F =20 Н, F /2=10 Н.
Высота падения h = l + l =40+5=45см=0,45м.
Е р1 = F 1 х(l + l)=1Нх0,45м=0,45Дж.
Е р2 = F /2х L =10Нх0,05м=0,5Дж.
Результаты измерений и вычислений занесем в таблицу.
Разделы: Физика
Обучающая : научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землёй тела и деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.
Развивающая : развивать умение применять теоретические знания при выполнении лабораторной работы, умение анализировать и делать выводы.
Воспитательная : воспитывать способность к самоанализу и критическому отношению к своим знаниям.
Оргмомент — 5 минуты.
Введение в тему урока — 5 минут.
Изучение теоретической части работы и оформление – 10 минут.
Выполнение работы — 20 минут.
Самооценка полученных выводов и завершающая часть урока — 5 минут.
Приборы и материалы к уроку.
Повторяется определение потенциальной энергии, силы упругости.
Введение в тему урока
Учитель кратко рассказывает о порядке выполнения работы и отличии от работы описанной в учебнике.
Запись темы урока
1. Запись в тетрадь.
Ученики оформляют лабораторную работу чертят таблицу.
2. Учитель объясняет задачу с применением демонстрации, одеваем кусочек пенопласта на стержень идущий от пружины динамометра, поднимаем грузик на длину нити (5-7см.) и опускаем кусочек пенопласта упирается в ограничитель в нижней части динамометра и подымается вверх при сжатии пружины. А далее по плану работы растягиваем пружину пока пенопласт не коснётся ограничителя динамометра измеряем максимальное растяжение пружины и максимальную силу упругости.
3. Ученики задают вопросы, проясняют непонятные моменты.
4. Приступают к выполнению практической части работы.
5. Выполняют расчёты, проверяют закон сохранения энергии.
6. Делают выводы, сдают тетради.
Самооценка знаний
Ученики озвучивают выводы, полученные результаты и дают им оценку.
Изменения в лабораторную работу внесены исходя из имеющегося оборудования.
При выполнении работы поставленные цели достигаются.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Лабораторная работа № 7 «Изучение закона сохранения механической энергии»
Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №7
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
».
Цель работы: сравнить две величины-уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.
1) динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м; 2) линейка
измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.
Материалы: 1) фиксатор;
2) штатив с муфтой и лапкой.
Для работы используется установка, показанная на рисунке 180. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.
Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно - помечен цифрой 2) - это легкая пластинка из пробки (размерами 5 Х 7 X 1,5 мм), прорезанная ножом до ее центра. Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.
Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.
Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH. При падении груза (опускание на расстояние x = h) потенциальная энергия груза уменьшится на
а энергия пружины при ее деформации увеличивается на
Порядок выполнения работы
1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.
2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
Презентация по физике к лабораторной работе № 2 «Изучение закона сохранения механической энергии» 10 класс
Курсы профессиональной переподготовки от Московского учебного центра «Профессионал»
Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования только до 31 августа действуют скидки до 50% при обучении на курсах профессиональной переподготовки (184 курса на выбор).
После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).
Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: ВЫБРАТЬ КУРС
Описание презентации по отдельным слайдам:
Лабораторная работа № 2 Тема: 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 длиной l.
Ход работы: Замечание: Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т. к. тело движется быстро. Р, Н h1, м h2, м F, Н x, м |ΔEгр|, Дж Епр, Дж Епр / |ΔEгр|
Указания к работе: Для выполнения работы собирают установку, показаннyю на рисунке. Динамометр укрепляется в лапке штатива.
1. Привяжите груз на нити к крючку динамометра. Закрепите динамометр в зажиме штатива на такой высоте, чтобы груз, поднятый до крючка, при падении не доставал до стола. Измерьте вес груза Р, Н. 2. Поднимите груз до точки закрепления нити. Установите фиксатор на стержне динамометра вблизи ограничительной скобы. 3. Поднимите груз почти до крючка динамометра и измерьте высоту h1, груза над столом (удобно измерять высоту, на которой находится нижняя грань груза).
4. Отпустите груз без толчка. Падая, груз растянет пружину, и фиксатор переместится по стержню вверх. Затем, растянув рукой пружину так, чтобы фиксатор оказался у ограничительной скобы, измерьте F, х и h2.
5. Вычислите: а) увеличение потенциальной энергии пружины: Епр = F x / 2; б) уменьшение потенциальной энергии груза: |ΔEгр| = P(h1 - h2). 6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу. 7. Сделайте вывод: Почему отношение Епр / |ΔЕгр| не может быть равно 1?
Литература: 1. Учебник: Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — М: Просвещений, 2011г. 2. http://yandex.ru/images 3. http://уроки.мирфизики.рф
Чтобы скачать материал, введите свой E-mail, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку
Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас E-mail-рассылку
Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз «Скачать материал».
Лабораторная работа № 2 «Изучение закона сохранения механической энергии» в 10 классе.
Учебник: Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — М: Просвещений, 2011г.
Описание работы: Груз весом Р привязывают на нити к крючку пружины динамометра и, подняв на высоту h1 над поверхностью стола, отпускают. Измеряют высоту груза h2 в момент, когда скорость груза станет равной 0, а также удлинение х пружины в данный момент. Расчитывается уменьшение потенциальной энергии груза и увеличение потенциальной энергии пружины.
www.metod-kopilka.ru
Презентация по физике «Изучение закона сохранения механической энергии» 10 класс
Успейте воспользоваться скидками до 50% на курсы «Инфоурок»
Выбранный для просмотра документ Лабораторная работа 2.docx
МБОУ СОШ р.п.Лазарев Николаевский район Хабаровский край
Выполнила: учитель физики Т.А.Князева
Лабораторная работа №2. 10 класс
Изучение закона сохранения механической энергии.
Цель работы : научатся измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.
Оборудование : штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.
Определяем вес шарика F 1 =1 Н.
Расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести шарика 40 см.
Максимальное удлинение пружины l =5 см.
Сила F =20 Н, F /2=10 Н.
Высота падения h = l + l =40+5=45см=0,45м.
Е р1 = F 1 х(l + l)=1Нх0,45м=0,45Дж.
Е р2 = F /2х L =10Нх0,05м=0,5Дж.
Результаты измерений и вычислений занесем в таблицу:
Изучение закона сохранения механической энергии.
сравнить изменения потенциальной энергии груза и потенциальной энергии пружины.
штатив с муфтой и зажимом, динамометр с фиксатором, груз, прочная нить, измерительная лента или линейка с миллиметровыми делениями.
Груз весом Р привязывают на нити к крючку пружины динамометра и, подняв на высоту h 1 над поверхностью стола, отпускают.
Измеряют высоту груза h 2 в момент, когда скорость груза станет равной нулю (при максимальном удлинении пружины), а также удлинение х пружины в этот момент. Потенциальная энергия груза уменьшилась на
|ΔE гр | = P(h 1 — h 2), а потенциальная энергия пружины увеличилась на , где k — коэффициент жесткости пружины, х - максимальное удлинение пружины, соответствующее наинизшему положению груза.
Поскольку часть механической энергии переходит во внутреннюю вследствие трения в динамометре и сопротивления воздуха, отношение
E пр / |ΔE гр | меньше единицы. В данной работе требуется определить, насколько это отношение близко к единице.
Модуль силы упругости и модуль удлинения связаны соотношением F = kx, поэтому , где F - сила упругости, соответствующая максимальному удлинению пружины. Таким образом, чтобы найти отношение E пр / |ΔE гр |, надо измерить Р, h 1 , h 2 , F и х.
Для измерения F, х и h 2 необходимо отметить состояние, соответствующее максимальному удлинению пружины. Для этого на стержень динамометра надевают кусочек картона (фиксатор), который может перемещаться вдоль стержня с небольшим трением. При движении груза вниз ограничительная скоба динамометра сдвинет фиксатор, и он переместится вверх по стержню динамометра. Затем, растянув динамометр рукой так, чтобы фиксатор оказался снова у ограничительной скобы, считывают значение F, а также измеряют х и h 2 .
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.)
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
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,
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.
