Физика

№12

 

Уроки № 88-95 обобщающее повторение

Уроки № 90 обобщающее повторение темы «Законы сохранения»

Тема урока: обобщающее повторение темы «Законы сохранения»

Цели работы для учащегося:

- понимание основных понятий законов сохранения;

- формирование навыков решения задач на законы сохранения

Краткая теория

Закон сохранения механической энергии

Полной механической энергией называется сумма кинетической энергии (т.е. энергии движения) и потенциальной (т.е. энергии взаимодействия тел силами тяготения и упругости):

Если механическая энергия не переходит в другие формы, например, во внутреннюю (тепловую) энергию, то сумма кинетической и потенциальной энергии остаётся неизменной. Если же механическая энергия переходит в тепловую, то изменение механической энергии равно работе силы трения или потерям энергии, или количеству выделившегося тепла и так далее, другими словами изменение полной механической энергии равно работе внешних сил:

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему (т.е. такую в которой не действует внешних сил, и их работа соответственно равна нолю) и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной:

Это утверждение выражает закон сохранения энергии (ЗСЭ) в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой силами упругости и тяготения. Во всех задачах на закон сохранения энергии всегда будет как минимум два состояния системы тел. Закон гласит, что суммарная энергия первого состояния будет равна суммарной энергии второго состояния.

При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.

Неупругие соударения

Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда неизвестны действующие силы. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.

С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Для описания любых ударов Вам нужно записать и закон сохранения импульса, и закон сохранения механической энергии с учетом выделяющейся теплоты (предварительно крайне желательно сделать рисунок).

 Абсолютно упругий удар

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров. Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Центральный удар очень редко реализуется на практике, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. При нецентральном упругом соударении скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.

Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударения двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров. В этом случае векторы скоростей шаров после упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу.

 

Ссылки на интернет-ресурс: https://educon.by/index.php/materials/phys/energy

Задания для самостоятельного решения

 Закон сохранения и превращения энергии

Задание #1

Вопрос:

Тело брошено вертикально вверх со скоростью v. Какое из следующих утверждений относительно изменения энергии тела при этом движении можно считать справедливым?

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) при падении вниз потенциальная энергия тела увеличивается

2) по мере подъема тела его потенциальная и кинетическая энергии уменьшается

3) по мере подъема тела его потенциальная энергия увеличивается

4) при падении вниз кинетическая энергия тела постепенно уменьшается

5) по мере подъема тела его потенциальная энергия уменьшается

 

Задание #2

Вопрос:

Тело массой 0,5 кг бросили вертикально вверх со скоростью 20 м/с. За время полёта сила сопротивления воздуха совершает работу, модуль которой равен 36 Дж. Тело упадёт обратно на Землю со скоростью, равной

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) 20 м/с

2) 8 м/с

3) 12 м/с

4) 16 м/с

5) 10 м/с

 

Задание #3

Вопрос:

Первое тело массой М обладает кинетической энергией, которая вдвое больше, чем кинетическая энергия второго тела массой 2М. Сравните скорости v₁ и v₂ этих тел

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) v₁ = v₂

2) 2v₁ = v₂

3) v₁ = 4v₂

4) v₁ = 2v₂

5) 4v₁ = v₂

 

Задание #4

Вопрос:

На рис. представлена траектория движения тела, брошенного под углом к горизонту. В какой точке траектории сумма кинетической и потенциальной энергии тела имела максимальное значение?

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) во всех точках одинаковое

2) во всех точках равна 0

3) 1

4) 3

5) 2

 

Задание #5

Вопрос:

Тело свободно падает с высоты h. Какую скорость оно будет иметь в момент времени, когда его кинетическая энергия равна потенциальной?

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1)          

2)

3)           

4)         

5)      

 

Задание #6

Вопрос:

Два автомобиля с одинаковыми массами m движутся со скоростями v и 3v относительно Земли в одном направлении. Чему равна кинетическая энергия второго автомобиля в системе отсчета, связанной с первым автомобилем?

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) 3mv²

2) 6mv²

3) 2mv²

4) mv²

5) 4mv²

 

Задание #7

Вопрос:

Горный козел, масса которого 60 кг, спускается в ущелье, прыгая с уступа на уступ. После того, как он спустился на 25 м вниз, его потенциальная энергия относительно дна ущелья...

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) уменьшилась на 1500 Дж

2) увеличилась на 15000 Дж

3) уменьшилась на 15000 Дж

4) увеличилась на 1500 Дж

5) не изменилась

 

Задание #8

Вопрос:

Акула, масса которой 250 кг, плывет со скоростью 4 м/с. Ее кинетическая энергия равна...

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) 2000 Дж

2) 1000 Дж

3) 0 Дж

4) 62,5 Дж

5) 500 Дж

 

Задание #9

Вопрос:

Ястреб, сложив крылья, стремительно падает вниз. Какие преобразования энергии происходят при его падении?

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) кинетическая - во внутреннюю

2) внутренней - в потенциальную и кинетическую

3) потенциальной - в кинетическую и внутреннюю

4) потенциальной и кинетической -только во внутреннюю

5) потенциальной - только во внутреннюю

 

Задание #10

Вопрос:

В руке у мальчика есть резинка, длина которой в недеформирован­ном состоянии равна ℓ. К концу ре­зинки прикреплен груз массой m = 400 г. Мальчик выпускает из руки груз, но держит конец ре­зинки. Груз падает, при этом максимальная деформация резинки равна ∆ℓ_max = 20 см. Жесткость резинки равна k = 100 Н/м. Длина ℓ равна

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) 40 см

2) 30 см

3) 20 см

4) 15 см

5) 25 см

 

 

Скачано с www.znanio.ru