Урок в 9 классе по теме «Потенциальная энергия»
I. Изучение нового материала
1. Энергия – это величина, характеризующая способность тел совершать работу. Если тело способно совершить работу, значит оно обладает энергией. И наоборот, если у тела есть запас энергии – оно способно совершить работу.
2. Потенциальная энергия – это энергия взаимодействующих тел.
3. Потенциальной энергией обладает любое тело, находящееся на высоте h относительно произвольно выбранного нулевого уровня. En=mgh.
Потенциальной энергией обладает любое упруго деформированное (сжатое или растянутое) тело
Еп = 
, здесь k= (Н/м) – коэффициент жесткости, х=(м) – удлинение или сжатие тела
4. Изменение потенциальной энергии и работа силы при этом имеют противоположные знаки А= -∆Еп
5. Итак, потенциальная энергия тела зависит от расстояния между телами или расстояния между частями тела.
II. Закрепление изученного материала
1.К концу сжатия пружины детского пружинного пистолета на 3 см приложенная к ней сила была равна 20 Н. Найти потенциальную энергию сжатой пружины. (0,3 Дж)
Сначала находим коэффициент жесткости k используя начальные данные задачи. F=kх Затем применяем формулу Еп =
Можно и по-другому решить задачу, применив формулу связи работы внешней силы А, растягивающей пружину и изменения ее энергии, которая и равна конечному значению потенциальной энергии пружины Е.
2.Определите высоту, на которой тело массой 2 тонны обладает потенциальной энергией 10 кДж. (0,5 м)
3.Цилиндрическое бревно массой 200 кг и длиной 10 м лежит на горизонтальной поверхности. Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы бревно поставить вертикально? (10 кДж)
Бревно можно представить отрезком длины L=10 м, который не имеет толщины. Середина отрезка – центр его масс. В начале задачи высота центра масс равна нулю, так как бревно-отрезок лежит на поверхности. То есть Е1=0 В конечном положении высота бревна равна половине его длины (h2=L/2=5 м) И Е2=mgh2. Совершенная минимальная работа равна изменению потенциальной энергии бревна Аmin=Е2-Е1
4.Под действием силы 300 Н пружина удлинилась на 6 мм. Найти работу, которую должна совершить внешняя сила, чтобы удлинить пружину еще на 6 мм. (2,7 Дж)
Решение аналогично первой задачи
5.При разборе старого здания подъемным краном была снята деревянная балка перекрытия, находящаяся на высоте h=15 м, и опущена на землю. Определите изменение потенциальной энергии балки, если плотность дерева ρ=500 кг/м3, а объем балки V=0,32 м3. (-24 кДж)
Здесь все просто, ответ с минусом так как конечная потенциальная энергия балки равна нулю. Ну и примените формулу m=ρV
6.Жесткость легкой недеформированной упругой пружины k=250 Н/м. Пружину сжали на х=20 см. Определите потенциальную энергию сжатой пружины. (5 Дж)
7.Самый высокий в мире водопад Анхель имеет высоту h=979 м. Какую работу совершит сила тяжести, действующая на воду объемом V=1,0 м3, падающую с высоты h? (9,8 МДж)
8.Деревянный (ρ1=700 кг/м3) шар удерживается под водой (ρ2=1000 кг/м3) пружиной (k=1,5 кН/м), нижний конец которой прикреплен ко дну сосуда. Если объем шара V=100 дм3, то энергияW упругой деформации пружины равна 1)15 Дж 2)23 Дж 3)30 Дж 4)40 Дж 5)46 Дж
Здесь расписать все силы, действующие на шар под водой. Это направленная вверх сила Архимеда FА=ρ2∙g∙V, и также направленные вниз сила тяжести Fт=mg (m=ρ1∙V) и сила упругости пружины Fупр=kx
Так как шар удерживается в состоянии покоя, то эти силы компенсируют друг друга. FА=mg+Fупр
Отсюда находим коэффициент жесткости k и применяем формулу W= Еп =
9.Тело массой m=200 г, подвешенное на легком резиновом шнуре (k=100 Н/м), равномерно вращается по окружности в горизонтальной плоскости, Если шнур во время движения груза образует угол α=600 с вертикалью, то потенциальная энергия упругой деформации шнура равна… мДж (80 мДж)
Сделать чертеж, расписав силы, действующие на тело. Сделав проецирование на вертикальную ось ОУ находим удлинение шнура х. Применяем формулу Еп =
Домашнее задание: §34 Упражнение 27(1-3)