Презентация к уроку физики "Закон сохранения механической энергии" (9 класс)

Закон сохранения механической энергии
Подготовил:
Попов Дмитрий Сергеевич

9 класс физика Урок №38

Эпиграф урока
«Природа никогда не изменит законам сохранения»
Даниил Бернулли

Цель урока:
Формирование знаний о законе сохранения механической энергии,
о превращении одного вида энергии в другой;
Сегодня на уроке мы будем изучать один из фундаментальных законов природы – закон сохранения механической энергии. Также мы будем учиться применять его при решении задач.

Полная механическая энергия

Мы ранее говорили о потенциальной и кинетической энергии, а также о том, что тело может обладать вместе и потенциальной, и кинетической энергией. Прежде чем говорить о законе сохранения механической энергии вспомним, что такое полная энергия.








Полной механической энергией называют сумму потенциальной и кинетической энергий тела.

Замкнутая система

Также вспомним, что называют замкнутой системой.









Замкнутая система – это такая система, в которой находится строго определенное количество взаимодействующих между собой тел и никакие другие тела извне на эту систему не действуют.

Закон сохранения механической энергии
Когда мы определились с понятием полной энергии и замкнутой системы, можно говорить о законе сохранения механической энергии.
Полная механическая энергия в замкнутой системе тел, взаимодействующих друг с другом посредством сил тяготения или сил упругости (консервативных сил), остается неизменной при любом движении этих тел.

Закон сохранения механической энергии
Мы уже изучали закон сохранения импульса (ЗСИ):
Очень часто случается так, что поставленные задачи можно решить только с помощью законов сохранения энергии и импульса.

Закон сохранения механической энергии
Рассмотреть сохранение энергии удобно на примере свободного падения тела с некоторой высоты. Если некоторое тело находится в состоянии покоя на некоторой высоте относительно земли, то это тело обладает потенциальной энергией. Как только тело начинает свое движение, высота тела уменьшается, уменьшается и потенциальная энергия. При этом начинает нарастать скорость, появляется энергия кинетическая. Когда тело приблизилось к земле, то высота тела равна 0, потенциальная энергия тоже равна 0, а максимальной будет являться кинетическая энергия тела. Вот здесь и просматривается превращение потенциальной энергии в кинетическую (см. рис.). То же самое можно сказать о движении тела наоборот, снизу вверх, когда тело бросают вертикально вверх.

РЕШИМ ЗАДАЧУ: Тело находится на высоте 5 м от поверхности Земли и
начинает свободно падать. Определите скорость тела в
момент соприкосновения с землей.
Оформим решение задачи:

Закон сохранения энергии в случае наличия силы трения

Представьте себе, что тело в некоторой системе отсчета обладает кинетической и потенциальной энергией. Если система замкнутая, то при каком-либо изменении произошло перераспределение, превращение одного вида энергии в другой, но полная энергия остается по своему значению той же самой.

Закон сохранения энергии в случае наличия силы трения
Представьте себе ситуацию, когда по горизонтальной дороге движется автомобиль. Водитель выключает мотор и продолжает движение уже с выключенным мотором. Что в этом случае происходит?
В данном случае автомобиль обладает кинетической энергией. Но вы прекрасно знаете, что с течением времени автомобиль остановится. Куда девалась в этом случае энергия? Ведь потенциальная энергия тела в данном случае тоже не изменилась, она была какой-то постоянной величиной относительно Земли. Как произошло изменение энергии? В данном случае энергия пошла на преодоление сил трения. 

Закон сохранения энергии в случае наличия силы трения
Если в системе встречается трение, то оно также влияет на энергию этой системы. Посмотрим, как записывается в данном случае изменение энергии.

Закон сохранения энергии в случае наличия силы трения
Изменяется энергия, и это изменение энергии определяется работой против силы трения. Определить работу силы трения мы можем с помощью формулы, которая известна из 7 класса (сила и перемещение направлены противоположно):

ЗАПОМНИТЕ!!!

РЕШИМ ЗАДАЧУ: Футбольный мяч падает без начальной скорости с высоты
20 метров. Найти его скорость перед столкновением с
землей.
Сверься с решением:

Закон сохранения энергии в случае наличия силы трения
Итак, когда мы говорим об энергии и работе, то должны понимать, что каждый раз мы должны учитывать и то, что часть энергии расходуется на преодоление сил трения. Совершается работа по преодолению сил трения. Работа является величиной, которая характеризует изменение энергии тела.
В заключение урока хотелось бы сказать, что работа и энергия по сути своей связанные величины через действующие силы.

Домашнее задание
Повтори конспект, который составили на уроке.
Реши задачу:
Камень падает без начальной скорости с высоты 11,25 м. Найди его скорость перед столкновением с землёй.

Использованные источники:
https://skysmart.ru/articles/physics/zakon-sohraneniya-mehanicheskoj-energii
http://kornev-school.ru/f9_law_of_energy_conservation.html
https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/zakon-sohraneniya-mehanicheskoy-energii