Меню

Экспериментальное задание 17 1 измерение потенциальной энергии упруго деформированной пружины



ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.

Чак Паланик

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Урок 13. Лабораторная работа № 03. Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Лабораторная работа № 3

Тема: «Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости»

Цель: 1) научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины;

2) сравнить две величины—уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

Приборы и материалы: 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; 4) фиксатор; 5) штатив с муфтой и лапкой.

Основные сведения.

Если тело способно совершить работу, то говорят, что оно обладает энергией.

Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях.

Обозначается Е Единица энергии в СИ [1Дж = 1Н*м]

Кинетическая энергия – это энергия тела, обусловленная его движением.

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела:

Кинетическая энергия – это энергия движения. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью равна работе, которую должна совершить сила, приложенная к покоящемуся телу, чтобы сообщить ему эту скорость:

Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятие потенциальной энергии или энергии взаимодействия тел.

Потенциальная энергияэнергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести (потенциальная энергия тела, поднятого над землёй).

Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень.

Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, то есть сообщить этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии. Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину

, где k – жесткость пружины, х — абсолютное удлинение тела.

Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только силами тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком:

По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел:

Следовательно Ek2 – Ek1 = –(Ep2 – Ep1) или Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона.

Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией.

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию, и наоборот, или переход энергии от одного тела к другому.

Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.

В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими консервативными силами действуют силы трения или силы сопротивления среды.

Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.

Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).

Описание установки.

Для работы используется установка, показанная на рисунке. 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

Читайте также:  Датчик для внутреннего измерения температуры

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. Найдите среднее значение h и х

6. Результаты занесите в таблицу:

№ опыта

h=хmax,
м

Е1ср,
Дж

Е2ср,
Дж

1

2

3

4

5

7. Сравните отношение Е1ср/ Е2ср с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

8. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

Вариант выполнения измерений.

1. Определяем максимальное удлинение х пружины и заносим в таблицу:

№ опыта

h=хmax,
м

Е1ср,
Дж

Е2ср,
Дж

Источник

Конспект урока физики. Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Цель: закрепить понятие потенциальной энергии упругодеформированного тела; научить учащихся решать задачи на определение потенциальной энергии упругодеформированного тела; развить умения работать самостоятельно; воспитать усидчивость, внимательность.

Ход урока:

  1. Организационный момент.
  2. Проверка домашнего задания.
  3. Решение задач.

K = F/X = 80 H/м Еп = (kx 1 2 /2) = 0, 4 Дж

1. Автомобиль начинает двигаться по горизонтальному участку шоссе и набирает скорость, равную V. Сравните работу, совершенную двигателем при увеличении скорости от нуля до V₁ = V/2 и при увеличении скорости от V/2 до V. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным.

Решение: В первом случае работа постоянной силы двигателя равна mV₁²/2 – mV₀²/2. Так как V₀ = 0, имеем A₁ = mV₁²/2, учитывая, что V₁ = V/2 A₁ = mV²/8. Во втором случае A₂ = mV2/2 – mV2/8 = 3mV2/8 A₂/A₁ = 3.

2. Резиновый шнур длиной 1м под действием груза 10Н удлинился на 10см. Найти работу силы упругости.

3. Под нагрузкой 8кН балка прогибается на 1мм. Какая потребуется работа, чтобы балка прогнулась на 6мм.

4. При удлинении спиральной пружины на 10см возникает сила упругости 150Н. Начертить график зависимости силы упругости от удлинения пружины. По графику определить работу, совершаемую силой упругости при удлинении пружины на 8,5см.

4. Самостоятельная работа.

При растяжении пружины на 10 см в ней возникает сила упругости, равная 25 Н. Определите потенциальную энергию этой пружины при растяжении е на 6 см.

Первая пружина имеет жесткость 20 Н\м, вторая 60 Н/м. Обе пружины растянуты на 2 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп1/ Eп2.

Пружина удерживает дверь. Для того чтобы приоткрыть дверь, растянув пружину на 3 см, нужно приложить силу равную 60 Н. Для того, чтобы открыть дверь, нужно растянуть пружину на 8 см. какую работу необходимо совершить, чтобы открыть закрытую дверь?

Как изменится потенциальная энергия упруго деформированной пружины при увеличении жесткости пружины в 4 раза?

Первая пружина имеет жесткость 20 Н/м и растянута на 5 см, а вторая – 60 Н\м и растянута на 4 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп2/ Eп1.

Две невесомые пружины одинаковой длины, имеющие жесткости 10 Н/см и 20 Н/см, соединены между собой параллельно. Какую работу следует совершить, чтобы растянуть пружины на 3 см?

5.Домашнее задание: п. 17, № 17.5

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока физики. Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.»

Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Цель: закрепить понятие потенциальной энергии упругодеформированного тела; научить учащихся решать задачи на определение потенциальной энергии упругодеформированного тела; развить умения работать самостоятельно; воспитать усидчивость, внимательность.

Проверка домашнего задания.

K = F/X = 80 H/м Еп = (kx 1 2 /2) = 0, 4 Дж

1. Автомобиль начинает двигаться по горизонтальному участку шоссе и набирает скорость, равную V. Сравните работу, совершенную двигателем при увеличении скорости от нуля до V₁ = V/2 и при увеличении скорости от V/2 до V. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным.

Решение: В первом случае работа постоянной силы двигателя равна mV₁²/2 – mV₀²/2. Так как V₀ = 0, имеем A₁ = mV₁²/2, учитывая, что V₁ = V/2 A₁ = mV²/8. Во втором случае A₂ = mV2/2 – mV2/8 = 3mV2/8 A₂/A₁ = 3.

2. Резиновый шнур длиной 1м под действием груза 10Н удлинился на 10см. Найти работу силы упругости.

3. Под нагрузкой 8кН балка прогибается на 1мм. Какая потребуется работа, чтобы балка прогнулась на 6мм.

4. При удлинении спиральной пружины на 10см возникает сила упругости 150Н. Начертить график зависимости силы упругости от удлинения пружины. По графику определить работу, совершаемую силой упругости при удлинении пружины на 8,5см.

4. Самостоятельная работа.

При растяжении пружины на 10 см в ней возникает сила упругости, равная 25 Н. Определите потенциальную энергию этой пружины при растяжении е на 6 см.

Первая пружина имеет жесткость 20 Н\м, вторая 60 Н/м. Обе пружины растянуты на 2 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп1/ Eп2.

Читайте также:  Земельный налог единица измерения

Пружина удерживает дверь. Для того чтобы приоткрыть дверь, растянув пружину на 3 см, нужно приложить силу равную 60 Н. Для того, чтобы открыть дверь, нужно растянуть пружину на 8 см. какую работу необходимо совершить, чтобы открыть закрытую дверь?

Как изменится потенциальная энергия упруго деформированной пружины при увеличении жесткости пружины в 4 раза?

Первая пружина имеет жесткость 20 Н/м и растянута на 5 см, а вторая – 60 Н\м и растянута на 4 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп2/ Eп1.

Две невесомые пружины одинаковой длины, имеющие жесткости 10 Н/см и 20 Н/см, соединены между собой параллельно. Какую работу следует совершить, чтобы растянуть пружины на 3 см?

Источник

Конспект урока физики. Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Цель: закрепить понятие потенциальной энергии упругодеформированного тела; научить учащихся решать задачи на определение потенциальной энергии упругодеформированного тела; развить умения работать самостоятельно; воспитать усидчивость, внимательность.

Ход урока:

  1. Организационный момент.
  2. Проверка домашнего задания.
  3. Решение задач.

K = F/X = 80 H/м Еп = (kx 1 2 /2) = 0, 4 Дж

1. Автомобиль начинает двигаться по горизонтальному участку шоссе и набирает скорость, равную V. Сравните работу, совершенную двигателем при увеличении скорости от нуля до V₁ = V/2 и при увеличении скорости от V/2 до V. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным.

Решение: В первом случае работа постоянной силы двигателя равна mV₁²/2 – mV₀²/2. Так как V₀ = 0, имеем A₁ = mV₁²/2, учитывая, что V₁ = V/2 A₁ = mV²/8. Во втором случае A₂ = mV2/2 – mV2/8 = 3mV2/8 A₂/A₁ = 3.

2. Резиновый шнур длиной 1м под действием груза 10Н удлинился на 10см. Найти работу силы упругости.

3. Под нагрузкой 8кН балка прогибается на 1мм. Какая потребуется работа, чтобы балка прогнулась на 6мм.

4. При удлинении спиральной пружины на 10см возникает сила упругости 150Н. Начертить график зависимости силы упругости от удлинения пружины. По графику определить работу, совершаемую силой упругости при удлинении пружины на 8,5см.

4. Самостоятельная работа.

При растяжении пружины на 10 см в ней возникает сила упругости, равная 25 Н. Определите потенциальную энергию этой пружины при растяжении е на 6 см.

Первая пружина имеет жесткость 20 Н\м, вторая 60 Н/м. Обе пружины растянуты на 2 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп1/ Eп2.

Пружина удерживает дверь. Для того чтобы приоткрыть дверь, растянув пружину на 3 см, нужно приложить силу равную 60 Н. Для того, чтобы открыть дверь, нужно растянуть пружину на 8 см. какую работу необходимо совершить, чтобы открыть закрытую дверь?

Как изменится потенциальная энергия упруго деформированной пружины при увеличении жесткости пружины в 4 раза?

Первая пружина имеет жесткость 20 Н/м и растянута на 5 см, а вторая – 60 Н\м и растянута на 4 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп2/ Eп1.

Две невесомые пружины одинаковой длины, имеющие жесткости 10 Н/см и 20 Н/см, соединены между собой параллельно. Какую работу следует совершить, чтобы растянуть пружины на 3 см?

5.Домашнее задание: п. 17, № 17.5

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока физики. Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.»

Тема. Решение задач. Измерение потенциальной энергии упругой деформации пружины.

Цель: закрепить понятие потенциальной энергии упругодеформированного тела; научить учащихся решать задачи на определение потенциальной энергии упругодеформированного тела; развить умения работать самостоятельно; воспитать усидчивость, внимательность.

Проверка домашнего задания.

K = F/X = 80 H/м Еп = (kx 1 2 /2) = 0, 4 Дж

1. Автомобиль начинает двигаться по горизонтальному участку шоссе и набирает скорость, равную V. Сравните работу, совершенную двигателем при увеличении скорости от нуля до V₁ = V/2 и при увеличении скорости от V/2 до V. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным.

Решение: В первом случае работа постоянной силы двигателя равна mV₁²/2 – mV₀²/2. Так как V₀ = 0, имеем A₁ = mV₁²/2, учитывая, что V₁ = V/2 A₁ = mV²/8. Во втором случае A₂ = mV2/2 – mV2/8 = 3mV2/8 A₂/A₁ = 3.

2. Резиновый шнур длиной 1м под действием груза 10Н удлинился на 10см. Найти работу силы упругости.

3. Под нагрузкой 8кН балка прогибается на 1мм. Какая потребуется работа, чтобы балка прогнулась на 6мм.

4. При удлинении спиральной пружины на 10см возникает сила упругости 150Н. Начертить график зависимости силы упругости от удлинения пружины. По графику определить работу, совершаемую силой упругости при удлинении пружины на 8,5см.

4. Самостоятельная работа.

При растяжении пружины на 10 см в ней возникает сила упругости, равная 25 Н. Определите потенциальную энергию этой пружины при растяжении е на 6 см.

Первая пружина имеет жесткость 20 Н\м, вторая 60 Н/м. Обе пружины растянуты на 2 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп1/ Eп2.

Пружина удерживает дверь. Для того чтобы приоткрыть дверь, растянув пружину на 3 см, нужно приложить силу равную 60 Н. Для того, чтобы открыть дверь, нужно растянуть пружину на 8 см. какую работу необходимо совершить, чтобы открыть закрытую дверь?

Читайте также:  Определить средства для измерения линейных размеров

Как изменится потенциальная энергия упруго деформированной пружины при увеличении жесткости пружины в 4 раза?

Первая пружина имеет жесткость 20 Н/м и растянута на 5 см, а вторая – 60 Н\м и растянута на 4 см. Определите отношение потенциальных энергий пружин Eп2/ Eп1.

Две невесомые пружины одинаковой длины, имеющие жесткости 10 Н/см и 20 Н/см, соединены между собой параллельно. Какую работу следует совершить, чтобы растянуть пружины на 3 см?

Источник

План-конспект урока лабораторной работы по физике «Определение потенциальной энергии»

23.01.19 9 класс урок № 36

Лабораторная работа по теме: «Измерение потенциальной энергии упругой деформированной пружини».

Цель урока: развить понятие «потенциальная энергия» и использовать его для расчета работы, совершаемой упругодеформированным телом.

Тип урока: лабораторная работа.

Оборудование: приборы для лабораторной работы, карточки с методическими рекомендациями по выполнению работы.

Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос)

3. Инструктаж по технике безопасности.

4. выполнение работы по методическим рекомендациям на карточках.

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию упругой деформации пружины; сравнить полученное значение с расчетным.

Оборудование: динамометр лабораторный, линейка, нить, деревянный брусок.

где х – максимальное удлинение пружины, k — ее жесткость.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т.к. тело движется быстро.

Соберите установку, показанную на рисунке стр 77 в учебнике.

Измерьте удлинение пружины при значении силы упругости F =4 H .

Вычислите жесткость k пружины.

Запишите полученные значения в таблицу.

Вычислите по формуле
. Потенциальную энергию.

Установите деревянный брусок на столе, прикрепите к нему динамометр.

Удерживая брусок до значения 4 Н, отпустить его и измерить тормозной путь S .

Повторить опыт 5 раз, данные занести в таблицу и определить среднее значение тормозного пути.

Определить силу трения F тр при равномерном движении бруска по столу и вычислите модуль работы этой силы : A тр = F тр S ср .

Запишите полученные данные в таблицу.

Сравните Е п, и А тр, сделайте вывод.

5. Оформление результатов анализ полученных данных.

6. Домашнее задание повторить параграф 17, решить 17.7

8. Подведение итогов урока.

Лабораторная работа по теме: «Измерение потенциальной энергии упругой деформированной пружини».

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию упругой деформации пружины; сравнить полученное значение с расчетным.

Оборудование: динамометр лабораторный, линейка, нить, деревянный брусок.

где х – максимальное удлинение пружины, k — ее жесткость.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т.к. тело движется быстро.

Соберите установку, показанную на рисунке. Укрепите динамометр в лапке штатива.

Измерьте удлинение пружины при значении силы упругости F =4 H .

Вычислите жесткость k пружины.

Запишите полученные значения в таблицу.

Вычислите по формуле
. Потенциальную энергию.

Установите деревянный брусок на столе, прикрепите к нему динамометр.

Удерживая брусок до значения 4 Н, отпустить его и измерить тормозной путь S .

Повторить опыт 5 раз, данные занести в таблицу и определить среднее значение тормозного пути.

Определить силу трения F тр при равномерном движении бруска по столу и вычислите модуль работы этой силы : A тр = F тр S ср .

Запишите полученные данные в таблицу.

Сравните Е п, и А тр, сделайте вывод.

Лабораторная работа по теме: «Измерение потенциальной энергии упругой деформированной пружини».

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию упругой деформации пружины; сравнить полученное значение с расчетным.

Оборудование: динамометр лабораторный, линейка, нить, деревянный брусок.

где х – максимальное удлинение пружины, k — ее жесткость.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т.к. тело движется быстро.

Соберите установку, показанную на рисунке. Укрепите динамометр в лапке штатива.

Измерьте удлинение пружины при значении силы упругости F =4 H .

Вычислите жесткость k пружины.

Запишите полученные значения в таблицу.

Вычислите по формуле
. Потенциальную энергию.

Установите деревянный брусок на столе, прикрепите к нему динамометр.

Удерживая брусок до значения 4 Н, отпустить его и измерить тормозной путь S .

Повторить опыт 5 раз, данные занести в таблицу и определить среднее значение тормозного пути.

Определить силу трения F тр при равномерном движении бруска по столу и вычислите модуль работы этой силы : A тр = F тр S ср .

Запишите полученные данные в таблицу.

Сравните Е п, и А тр, сделайте вывод.

  • Свидетельство каждому участнику
  • Скидка на курсы для всех участников

  • 16 предметов
  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные наградные документы для учеников и учителей

Номер материала: ДБ-391122

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник