Тема 1.2: «Изучение закона сохранения механической энергии»
Цель: на практике убедиться в справедливости закона сохранения механической энергии, получить навыки исследовательской работы.
Задачи:
Образовательные: формирование умений применять полученные знания при выполнении лабораторной работы.
Развивающие: создание условий для развития исследовательских и творческих навыков, познавательной активности, умений сопоставлять различные точки зрения, выделять главное, делать выводы.
Воспитательные: воспитание настойчивости и целеустремленности в процессе работы, создание условий для повышения интереса к предмету.
Тип урока: урок формирования умений и навыков.
Форма организации: фронтальная, групповая.
Методы и формы: метод иллюстраций и демонстраций, исследовательский метод, упражнения, дидактическая игра (соревнование).
Межпредметные связи: математика, информатика.
Оборудование: раздаточный материал, мультимедийные презентации, ноутбук, телевизор, штатив, динамометр лабораторный, линейка, шарик на нити, набор картонок, краска, кисточка.
В результате выполнения лабораторной работы есть задания практического (исследовательского) эксперимента, так - как обучающиеся должны показать не только теоретические знания, но и умения применять их на практике.
В результате учебной деятельности, обучающиеся должны:
1. Закрепить знания по теме «Закон сохранения механической энергии».
2. Усовершенствовать приобретенные ранее умения и навыки при проведении опыта через использование физические приборов и измерительных инструментов для измерения физических величин: силы тяжести и силы упругости, длину нити, веса тела.
|
|
|
3. Показать умение делать математические вычисления.
4. Развивать умение анализировать, составлять отчёт о проделанной работе и делать вывод на основании полученного результата.
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, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и кисточка
Теоретическая часть работы.
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: тmg (l+Δl) = kΔl2/2, 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.
Ход работы.
1. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза FТ = mg (в данном случае вес груза равен его силе тяжести).
2. Измерьте длину l нити, на которой привязан груз (расстояние от крючка динамометра до центра тяжести шарика).
3. На нижний конец груза нанесите немного краски.
4. Поднимите груз до точки закрепления нити к крючку динамометра.
5. Отпустите груз и убедитесь по отсутствию краски на столе, что груз не касается его при падении.
6. Повторяйте опыт, каждый раз подкладывая картонки до тех пор, пока на верхней картонке не появятся следы краски.
7. Взявшись за груз рукой, растяните пружину до его соприкосновения с верхней картонкой и измерьте динамометром максимальную силу упругости Fynp и линейкой максимальное растяжение пружины Δl, отсчитывая его от нулевого деления динамометра.
|
|
|
8. Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl (это высота, на которую смещается центр тяжести груза).
9. Вычислите потенциальную энергию поднятого груза: Е'п = mg (l + Δl).
10. Вычислите энергию деформированной пружины:
E"п = kΔl2/2, где k = Fупр/Δl
Подставив, выражение для k в формулу для энергии E"п, получим
E"п = Fупр *Δl/2
11. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Ход работы:
- Определяем вес шарика F1=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.
- Ер1=F1х(l+ ∆ l)=
- Ер2=F/2х ∆L=
- Результаты измерений и вычислений занесем в таблицу:
| F1=mg (H) | L (см) | L (см) | h(см) | F (H) | Ер1 (Дж) | Ер2 (Дж) |
| 1 | 40 | 5 | 20 | 45 |
9. Оценить границы погрешности определения потенциальной энергии растянутой пружины и кинетической энергии шара.
Вывод:
Контрольные вопросы:
1. Когда тело обладает механической энергией?
|
|
|
2. В чем состоит закон сохранения полной механической энергии?
3. Какую энергию называют кинетической?
4. Какую энергию называют потенциальной?
5. Определите, в какой точке траектории движения снаряда, представленной на рисунке, сумма кинетической и потенциальной энергии снаряда имела максимальное значение.
1
2
5. С каким телом нужно связать систему отсчёта, что бы в ней самолёт обладал как кинетической, так и потенциальной энергиями?
• С Землёй.
• С самолётом.
• С капитаном воздушного судна.
• Такой системы отсчёта не существует
6. Определите, в какой точке траектории движения снаряда, представленной на рисунке, кинетическая энергия снаряда имела минимальное значение.
2
1
7. Найдите высоту, на которой тело массой 5 кг будет обладать потенциальной энергией, равной 500 Дж. (10 м)
8. Автомобиль затормозил и остановился. В какой вид энергии превратилась кинетическая энергия автомобиля?
потенциальную энергию
внутреннюю энергию
внеземную энергию
превращения энергии не происходило
Домашнее задание.
Повторить § 41, 44, 45 (Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класс общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2 изд., – М.: Просвещение, 2016. – 416 с.). Найти информацию в Интернете «Практическое использование потенциальной и кинетической энергии»
Литература
1. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский « Физика 10 класс» учебник для общеобразовательныхорганизаций с приложением на электронном носителе. Базовый уровень М. «Просвещение» 2014.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 31; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!