Изучение закона сохранения энергии. Вывод лабораторная работа изучение закона сохранения механической энергии. Кузмауль Мария Сергеевна, преподаватель физики

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:

Лабораторная работа «Изучение закона сохранения механической энергии»

Успейте воспользоваться скидками до 50% на курсы «Инфоурок»

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы: экспериментально установить, что полная механическая энергия замкнутой системы остается неизменной, если между телами действуют только силы тяготения и упругости.

Оборудование: прибор для демонстрации независимости действия сил; весы, гири, линейка измерительная; отвес; белая и копировальная бумага; штатив для фронтальных работ.

Установка для опыта показана на рисунке. При отклонении стержня А от вертикального положения шар на его конце поднимется на некоторую высоту h относительно начального уровня. При этом система взаимодействующих тел «Земля-шар» приобретает дополнительный запас потенциальной энергии ? E p = mgh .

Если стержень освободить, то он возвратится в вертикальное положение, где будет остановлен специальным упором. Считая силу трения очень малой, можно принять, что во время движения стержня на шар действуют только гравитационные силы и силы упругости. На основании закона сохранения механической энергии можно ожидать, что кинетическая энергия шара в момент прохождения исходного положения будет равна изменению его потенциальной энергии:

Вычислив кинетическую энергию шара и изменение его потенциальной энергии, и сравнив полученные результаты, можно экспериментально проверить закон сохранения механической энергии. Чтобы вычислить изменение потенциальной энергии шара, нужно определить его массу тна весах и измерить с помощью линейки высоту h подъема шара.

Для определения кинетической энергии шара необходимо измерить модуль его скорости?. Для этого прибор укрепляют над поверхностью стола, отводят стержень с шаром в сторону до высоты H + h и затем отпускают. При ударе стержня об упор шар соскакивает со стержня.

Скорость шара во время падения изменяется, однако горизонтальная составляющая скорости остается неизменной и равной по модулю скорости? шара в момент удара стержня об упор. Поэтому скорость? шара в момент срыва со стержня можно определить из выражения

V = l / t , где l - дальность полета шара, t - время его падения.

Время t свободного падения с высоты H (см. рис. 1) равно: , поэтому

V = l / v 2Н/g. Зная массу шара, можно найти его кинетическую энергию: E к = mv 2 /2 и сравнить ее с потенциальной энергией.

Порядок выполнения работы

1. Укрепите прибор в штативе на высоте 20-30 см над столом, как показано на рисунке. Наденьте шар отверстием на стержень и сделайте предварительный опыт. На месте падения
шара закрепите липкой лентой лист белой бумаги и накройте его листом копировальной бумаги.

3. Надев снова шар на стержень, отведите стержень в сторону, измерьте высоту подъема шара h по отношению к первоначальному уровню и отпустите стержень. Сняв лист копировальной бумаги, определите расстояние l между точкой на столе под шаром в его начальном положении, найденной по отвесу, и отметкой на листе бумаги в месте падения шара.

4. Измерьте высоту шара над столом в начальном положении. Взвесьте шар и вычислите изменение его потенциальной энергии? E p и кинетическую энергию Ек в момент прохождения шаром положения равновесия.

5. Повторите опыт при двух других значениях высоты h и сделайте измерения и вычисления. Результаты занесите в таблицу.

7. Сравните значения изменений потенциальной энергии шара с его кинетической энергией и сделайте вывод о результатах вашего эксперимента

Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №7
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.

Материалы: 1) фиксатор;

2) штатив с муфтой и лапкой.

а энергия пружины при ее деформации увеличивается на

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа № 7 «Изучение закона сохранения механической энергии»

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ > номер 7

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.

4. Повторите опыт пять раз.

6. Результаты занесите в таблицу:



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.

Ход лабораторной работы 5. Изучение закона сохранения механической энергии

1. Соберите установку, изображенную на рисунке.

2. Привяжите груз на нити к крючку динамометра (длина нити 12-15 см). Закрепите динамометр в зажиме штатива на такой высоте, чтобы груз, поднятый до крючка, при падении не доставал до стола.

3. Приподняв груз так, чтобы нить провисала, установите фиксатор на стержне динамометра вблизи ограничительной скобы.

Решение задачи:

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
  • Вычисления к заданию №3:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №2. Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения на машине Атвуда
  • Теория работы
  • I. Законы кинематики поступательного движения.
  • II. Законы динамики поступательного движения.
  • III. Соответствие между двумя способами описания движения на основании кинематики и динамики поступательного движения.
  • Теория лабораторной работы
  • Порядок выполнения работы Задание №1 Исследование кинематики прямолинейного равномерного движения
  • Задание №2 Исследование кинематики прямолинейного равноускоренного движения
  • Вычисления к заданию №2: Задание №3 Исследование динамики поступательного движения
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №3. Проверка закона сохранения механической энергии
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №4. Изучение температурной зависимости коэффициента вязкости жидкости с помощью капиллярного вискозиметра
  • Теория работы
  • Определение коэффициента динамической вязкости капиллярным методом
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №5. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса
  • Теория работы
  • 2) Почему у одного и того же организма в разных физиологических состояниях соэ может отличаться?
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Раздел 2. Молекулярная физика и термодинамика Лабораторная работа №6. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Задание №1. Определение коэффициента жесткости пружины
  • Вычисления к заданию №1: Задание №2 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
  • Вычисления к заданию №2:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №7. Определение размеров молекул касторового масла
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №8. Определение теплоемкости твердых тел
  • Теория работы
  • Определение удельной теплоемкости алюминия
  • Определение удельной теплоемкости латуни
  • Порядок выполнения работы Задание №1. Определение удельной и молярной теплоемкости алюминия
  • Вычисления к заданию №1:
  • Задание №2. Определение удельной и молярной теплоемкости латуни
  • Вычисления к заданию №2:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа № 9. Изучениеэлектроизмерительныхприборов. ПроверказаконаОма для участка цепи
  • Теория работы
  • 1. Классификация электроизмерительных приборов
  • 2. Физические основы работы отдельных систем измерительных приборов Приборы магнитоэлектрической системы
  • Приборы электромагнитной системы
  • Приборы электродинамической системы
  • 3. Обозначения технических данных приборов
  • Порядок выполнения работы Задание №1. Проведение классификации электроизмерительных приборов
  • Задание №2. Вычисление показаний приборов и оценка погрешностей прямых измерений
  • Вычисления к таблице №2: Задание №3. Проверка закона Ома для участка цепи
  • Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа № 10. Определение коэффициента диэлектрической поляризации питательных веществ
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления: Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №11. Изучение дисперсии электропроводности ткани переменному току
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №12. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Изучение принципа суперпозиции магнитных полей
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Вычисления:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Раздел 4. Оптика. Квантово - оптические явления Лабораторная работа № 13. Определение фокусных расстояний и оптической силы линз
  • Теория работы
  • Задание №1. Нахождение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы
  • Порядок выполнения задания №1
  • Вычисления к заданию №1: Задание №2. Определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы методом Бесселя
  • Порядок выполнения задания №2
  • Вычисления к заданию №2: Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №14. Определение концентрации раствора сахарозы с помощью рефрактометра
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №15. Изучение микроскопа
  • Теория работы
  • Задание №1. Определение увеличения микроскопа
  • Порядок выполнения задания №1
  • Задание №2. Определение абсолютного показателя преломления стекла
  • Порядок выполнения задания №2
  • Контрольные вопросы допуска и защиты лабораторной работы.
  • Вычисления к л/р №10 Лабораторная работа №16. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы Задание №1. Определение постоянной дифракционной решетки
  • Вычисления к заданию №1: Задание №2. Определение длины световой волны
  • Вычисления к заданию №2: Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Лабораторная работа №17. Изучение основных законов внешнего фотоэффекта
  • Теория работы
  • Порядок выполнения работы Задание №1. Снятие световой характеристики фотоэлемента
  • Вычисления к заданию №1:
  • Задание №2. Снятие вольтамперной характеристики фотоэлемента
  • Задание №3. Снятие спектральной характеристики фотоэлемента
  • Вычисления к заданию №3:
  • Справочные данные:
  • Контрольные вопросы защиты лабораторной работы:
  • Приложение 1. Приставки для обозначения десятичных кратных и дольных единиц
  • Пример вычисления выражения, включающего значения физических величин со степенями числа 10
  • Приложение 2. Основные физические константы в си
  • Приложение 3. Связь между различными системами измерения Связь между различными системами измерения температуры
  • Англо-американские внесистемные единицы измерения
  • Литература:
  • 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.

    Практическая работа

    ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

    Цель работы: экспериментальная проверка закона сохранения ме­ханической энергии.

    Приборы и материалы: два штатива с муфтами и лапками, динамометр, линейка измерительная, шар, нитки.

    Краткие теоретические сведения

    Если в замкнутой системе отсутствует сила трения, а действуют только консервативные силы (сила упругости и сила всемирного тяготения), то полная механическая энергия системы сохраняется при любых взаимодействиях тел системы. На сколько уменьшается энергия одного тела, на столько же увеличивается энергия других тел системы. Если уменьшается потенциальная энергия, то на столько же увеличивается кинетическая энергия и наоборот.

    Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей (или над нулевым уровнем), равна:

    Е П = mgh , где т - масса тела, g - ускорение свободного падения,

    h - высота над нулевым уровнем.

    Кинетическая энергия движущегося тела равна: Ек= mv 2 /2

    т - масса тела, v - скорость тела.

    Выполнение работы.

      Соберите установку, изображенную на рисунке.

      Отодвиньте шар на столько, чтобы динамометр показывал при­мерно 2-4 Н.

      Запишите показания динамометра.

      Отпустите шар, при этом потенциальная энергия пружины пере­ходит в кинетическую энергию шара. Заметьте место его падения. Повторите опыт 5 раз. Найдите среднее значение S ср

    S ср =(S 1 +S 2 +S 3 + S 4 + S 5 )/5

      5. Измерьте удлинение пружины при показании динамометра F из пункта 3.

      Вычислите потенциальную энергию растянутой пружины:

    Е п =kx 2 /2=Fx/2

      Измерьте массу шара.

      Измерьте высоту h , с которой падал шар.

    v =S /t a t = 2h /g , и v =S g /2h (таким образом

    начальная скорость движения выражается через измеряемые в опыте величины) g =9,8м/с 2

      Вычислите кинетическую энергию шара в начале движения:

    Е к =mv 2 /2=mS 2 g/4h

      Результаты вычислений занесите в таблицу.

      F упр (Н)

      S ср (м)

      m(кг)

      h (м)

      v (м/с)

      E к(Дж)

      E п(Дж)

      E к/E п

    1. Сравните E к/E п с единицей.

    ∆Е п =Е п ε Е п

    Е п =Fx/2

    ε Е F + ε x =∆F/F+∆x/x

    ∆Е к =Е к ε Ек

    Е к = mS 2 g/4h

    ε Ек =ε m +2ε ср +ε q h

    Погрешностями ε m ε h ε q по сравнению с погрешностью ε S ср можно пренебречь

    ε Ек 2 ε =2∆S ср /S

      Сделайте вывод о проделанной роботе.

    Контрольные вопросы:

      Сформулируйте условия, при которых выполняется закон сохранения механической энергии.

      Сформулируйте теорему о кинетической энергии.

      Сформулируйте закон сохранения и преобразования энергии.

    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:

    F 1 =mg (H)

    L ( см )

    L (см)

    h( см)

    F (H)

    Е р1 (Дж)

    Е р2 (Дж)

    0,45

    0,5

    Вывод : Опытным путем измерили потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины. При измерениях и вычислениях получили примерно одинаковые потенциальные энергии, что подтверждает закон сохранения энергии.

    Контрольные вопросы

      Каким выражением определяется потенциальная энергия деформированной пружины?

      Каким выражением определяется кинетическая энергия тела?

      При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

    Тест Закон сохранения энергии.

    Вариант № 1.

    1. При падении тела с высоты 2 м сила тяжести совершила работу в 12 Дж. Чему равна масса тела?

    а) 6 кг б) 0,6 кг в) 24 кг г) 12 кг.

    2. При торможении тело изменило свою скорость с 20 м/с до 5м/с. При этом сила трения совершила работу в 188 Дж. Чему равна масса тела?

    3. Процесс работы - это…

    г) среди ответов нет «правильного».

    4. Какие из перечисленных тел обладают кинетической энергией:

    б) летящий самолет;

    в) растянутая пружина;

    г) летящий воздушный шарик?

    а) катящийся по земле шар;

    б) лук с натянутой тетивой;

    в) сжатый в баллоне газ;

    г) кабинка колеса обозрения.

    6. Стальной шарик, летящий горизонтально, упруго ударяется о стальной брусок, подвешенный на нити. Укажите все правильные утверждения.

    а) Механическая энергия системы “шарик и брусок” при взаимодействии не изменяется;

    в) Импульс шарика при взаимодействии изменяется.

    а) сумма потенциальной и кинетической энергии во время движения мячика остается неизменной;

    б) импульс мячика при падении увеличивается по модулю;

    Вариант № 2.

    1. Стальной шарик, летящий горизонтально, упруго ударяется о стальной брусок, подвешенный на нити. Укажите все правильные утверждения.

    а) Механическая энергия системы “шарик и брусок” при взаимодействии не изменяется,

    б) Импульс системы “шарик и брусок” при взаимодействии не изменяется.

    в) Импульс шарика при взаимодействии изменяется.

    2. При падении тела с высоты 2 м сила тяжести совершила работу в 12 Дж. Чему равна масса тела?

    а) 6 кг б) 0,6 кг в) 24 кг г) 12 кг,

    3. Какие из перечисленных тел обладают кинетической энергией:

    а) камень, поднятый над землей;

    б) летящий самолет;

    в) растянутая пружина;

    г) летящий воздушный шарик?

    4. Процесс работы - это…

    а) любой процесс превращения энергии;

    б) процесс превращения энергии, не связанный с движением тел;

    в) процесс превращения энергии при действии сил на движущееся тело;

    г) среди ответов нет «верного».

    5. Какие из перечисленных тел обладают потенциальной энергией:

    а) катящийся по земле шар;

    б) лук с натянутой тетивой;

    в) сжатый в баллоне газ;

    г) кабинка колеса обозрения.

    6. При торможении тело изменило свою скорость с 20 м/с до 5м/с. При этом сила трения совершила работу в 188 Дж. Чему равна масса тела?

    а) 15 кг б) 376 кг в) 1 кг г) 25 кг.

    7. Из окна мальчик бросил горизонтально мячик. Считая, что сопротивлением воздуха можно пренебречь, укажите все правильные утверждения.

    а) сумма потенциальной и кинетической энергии во время движения мячика остается неизменной.

    б) импульс мячика при падении увеличивается по модулю.

    в) кинетическая энергия мячика при падении увеличивается.