Урок № 36 "Механічна енергія"

Урок 3  Механічна енергія (слайд№1)

Мета уроку: з’ясувати фізичну суть поняття енергії як фізичної величини, що характеризує здатність тіла або системи тіл  виконати роботу;  сформувати поняття потенціальної і кінетичної енергії; розширювати кругозір учнів; ознайомити з поняттям перетворення енергії під час взаємодії тіл; виховувати науковий підхід до явищ природи; вивчити види механічної енергії, формулу потенціальної і кінетичної енергії; навчити розв’язувати задачі, застосовуючи формулу потенціальної  і кінетичної енергії.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку:

І. Перевірка домашнього завдання

ІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Енергія (слайд№3)

Розглянемо кілька прикладів, коли роботу виконують сили, що діють із боку деяких тіл.

а) При розпрямленні стиснутої пружини сила пружності, що діє з боку пружини, виконує роботу. Виходить, стиснута (деформована) пружина має здатність виконувати роботу. Цю властивість пружини використовують, наприклад, у пружинних годинниках і заводних іграшках.

б) Вантаж, що опускається з деякої висоти, також виконує роботу: це використовують, наприклад, у годинниках з гирями й на гідроелектростанціях, де роботу виконує падаюча з греблі вода.

Отже, піднятий на деяку висоту вантаж має здатність виконувати роботу.

в) Якщо візок, що рухається, зіштовхується з пружиною, він деформує пружину. Отже, тіло, що рухається, має здатність виконувати роботу.

Повідомляємо учням, що про тіла, при зміні стану яких може бути виконана робота, говорять, що вони мають енергію.

• Фізичну величину, що характеризує здатність тіла або системи тіл виконувати роботу, називають енергією.

Коли тіло виконує роботу, його енергія зменшується на величину, рівну виконаній роботі: якщо позначити енергію тіла в початковому стані E_поч, в кінцевому E_кін , а виконану тілом роботу A_т, то

.

Звідси випливає, що одиниця енергії така сама, як й одиниця роботи,— джоуль.

2. Потенціальна енергія (слайд№7;8)

Спортсмен перед пострілом натягає тятиву лука. Натягнута тятива лука може виштовхнути стрілу, виконуючи при цьому роботу.

Тіло, підняте на деяку висоту над землею, взаємодіючи з нею, так само може при падінні виконати деяку роботу Всі ці тіла мають енергію, тому що взаємодіють із іншими тілами (або частинами тіла).

• Потенціальною енергією називають частину механічної енергії, що обумовлена взаємодією тіл або частин того самого тіла.

Оскільки тіло, підняте відносно поверхні Землі, взаємодіє з нею (притягується), то воно має потенціальну енергію Е_п. Будемо вважати потенціальну енергію тіла, що лежить на поверхні Землі, рівною нулю, тоді потенціальна енергія тіла, що перебуває на висоті h, визначається роботою, яку виконає сила ваги при падінні на Землю. А робота може бути визначена за формулою .

Виходить, у цьому випадку й потенціальна енергія буде виражатися рівністю: .

Потенціальною енергією володіє будь-яке пружне деформоване тіло. Енергію стиснутих і закручених пружин використовують, наприклад, у ручних годинниках, різноманітних заводних іграшках й ін.

Потенціальна енергія деформованої пружини визначається як

.

3. Кінетична енергія (слайд№11)

Дуже часто ми бачимо, що механічна робота виконується внаслідок того, що тіло має деяку швидкість.

Тепловоз, що рухається, зіштовхуючись із вагоном, переміщає його на деяку відстань. При цьому виконується робота. Коли куля пробиває дошку, також виконується робота.

Енергія, якою володіє тіло, що рухається, називається кінетичною.

• Кінетичною енергією називають частину механічної енергії, що визначається рухом тіла.

Кінетична енергія тіла, що рухається з деякою швидкістю, дорівнює роботі, яку треба виконати, щоб передати тілу в стані спокою таку саму швидкість.

Кінетична енергія E_к тіла масою m, що рухається зі швидкістю v, визначається формулою:

.

Значення кінетичної енергії залежить від вибору системи від відліку: адже кінетична енергія тіла залежить від його швидкості, а швидкість тіла в різних системах відліку різна. Якщо система відліку явно не зазначена, звичайно мають на увазі систему відліку, пов’язану із Землею.

З погляду різних спостерігачів кінетична енергія того самого тіла може бути різною.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу (слайд№13)

1. Наведіть приклади тіл, здатних виконати роботу при переході з одного стану в інший.
2. Чи змінюється механічний стан тіла або системи тіл під час виконання роботи?
3. Які тіла мають потенціальну енергію? Наведіть приклади.
4. Які тіла мають кінетичну енергію? Наведіть приклади.

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Вертоліт підняв вантаж масою 1,5 т на висоту 800 м над поверхнею землі. Визначте потенціальну енергію вантажу відносно поверхні землі й відносно дна шахти глибиною 100м.

2. Швидкість автомобіля збільшилася від 5 м/с до 25 м/с. У скільки разів збільшилася його кінетична енергія?

3. На яку висоту треба підняти тіло масою 15 кг, щоб потенціальна енергія тіла збільшилася на 45 Дж?

2. Поміркуй і відповідай

1. Чому спортсмен перед стрибком робить розбіг?

2. Два електропоїзди рухаються з однаковою відносно землі швидкістю, але перший має шість, а другий — дев’ять вагонів. Який з них має більшу кінетичну енергію?

3. Яким молотком — легким або важким — можна забити цвях за меншу кількість ударів? Чому?

ІV. Домашнє завдання  (слайд№14)  Опрацювати  §-32 

        Впр.-32   Задача 3;4;6

Список використаних джерел:

Література:

- Альохіна Л. А. Фізика 8 клас: Розгорнуте календарне
   планування/ Альохіна Л.А. – Х.: Ранок, 2008. – 112с.
   ( книга одного автора )  
- Бар’яхтар В.Г. Фізика 7 клас: підручник/ - Бар’яхтар В.Г.,
   Довгий С.О. – Х.: Ранок, 2015. – 256 с.
   ( книга  шістьох авторів )
- Кирик  Л. А. Усі уроки фізики. 8 клас./ Кирик Л. А.— Х.:
   Основа, 2008.— 352 с.
    ( книга одного автора )